Оцінка впливу екологічних факторів на психофізіологічну діяльність людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

УДК: 575.3:612.82:159.947.24:37.011.33

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

ОЦІНКА ВПЛИВУ ЕКОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА ПСИХОФІЗІОЛОГІЧНУ ДІЯЛЬНІСТЬ ЛЮДИНИ

Говта Микола Віталійович

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому національному університеті МОН України.

Науковий керівник:

доктор фізико-математичних наук, професор Беспалова Світлана Володимирівна, Донецький національний університет, завідувач кафедри біофізики.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор, Лях Юрій Єремійович, Донецький національний медичний університет ім. М. Горького МОЗ України, завідувач кафедри медичної біофізики, медичної апаратури і клінічної інформатики;

доктор біологічних наук, професор, Кальниш Валентин Володимирович, Українська військово-медична академія МО України, професор кафедри авіаційної, морської медицини і психофізіології.

Захист відбудеться "25" березня 2009 року об 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Київського національного університету імені Тараса Шевченка (Київ, пр. Глушкова 2, біологічний факультет, ауд. 215).

Поштова адреса: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 64.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 64.

Автореферат розісланий "23" лютого 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат біологічних наук О.В. Цимбалюк

Анотації

Говта М.В. Оцінка впливу екологічних факторів на психофізіологічну діяльність людини. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2009.

У дисертації наведено та обґрунтовано оцінку впливу несприятливих факторів довкілля на психофізіологічну діяльність людини. Розроблено десятибальну шкалу екологічної шкідливості техногенно-трансформованих територій Донецької області, котра дає вірогідну (92±3,1) % оцінку рівня екологічної шкідливості досліджуваних територій. Виявлено взаємозв'язок комплексу інформативних психофізіологічних показників (увага, пам'ять, прийняття рішень, психофізіологічна надійність, адаптивність, генеральна та поточна домінуюча мотивації) від умов життєдіяльності людини. Розроблено спосіб "Оцінки впливу екологічних умов на людину за психофізіологічним станом організму" (деклараційний патент України на винахід № 27501 (А 61 В 5/16)). Встановлено зміни функціонування психофізіологічної діяльності людини при хронічному (більше 10 років) впливі несприятливих екологічних умов, що проявляється в стиску інтегральних психофізіологічних показників та відповідних інформативних комплексів, а також у зрушеннях і оберті динамічного психофізіологічного показника. Виявлено 4 комплексних фактори психофізіологічної діяльності людини (мотиваційний, інформаційно-адаптивний, сприйняття інформації та розумових здібностей), які становлять стрижень процесу навчання для трансформованих промисловістю умов. Виявлено механізми психофізіологічної діяльності людини, які характеризують ступінь сприйняття суб'єкта до негативної сугестивності. За допомогою розробленого способу тренувань знижених психофізіологічних функцій для зміцнення психофізіологічного стану людини та її адаптивності на несприятливих техногенно-трансформованих територіях перевірено адекватність застосування векторних, тензорних та спінорних моделей.

Ключові слова: психофізіологічна діяльність, екологічні умови, математичні моделі. екологічний психофізіологічний шкідливість

Говта Н.В. Оценка влияния экологических факторов на психофизиологическую деятельность человека. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2009.

В диссертации приведена оценка влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на психофизиологическую деятельность человека. Разработана десятибалльная шкала экологической вредности техногенно трансформированных территорий Донецкой области, которая дает достоверную (92±3,1) % оценку уровня экологической вредности исследуемых территорий. По результатам исследований выявлено пять районов (Краснолиманский, Александровский, Славянский, Волновахский, Марьинский и Старобешевский) как допустимые в экологическом отношении территории с баллом вредности от 1 до 5, и 10 городов (Донецк, Енакиево, Краматорск, Артемовск, Горловка, Константиновка, Дружковка, Харцызск, Дзержинск, Мариуполь) как неблагоприятные экологические территории с баллом вредности от 6 до 10.

Выявлена достоверная (p<0,05) взаимосвязь комплекса интегральных информативных психофизиологических показателей человека (внимание, память, принятия решений, психофизиологическая надежность, адаптивность, генеральная и текущая доминирующая мотивация) c неблагоприятными экологическими условиями его существования. С помощью регрессионного и мультипликативного анализа разработан способ "Оценки влияния экологических условий на человека по психофизиологическому состоянию организма" (декларационный патент Украины на изобретение № 27501 (А 61 В 5/16)). Данный способ включает определение интегрального показателя состояния организма и его оценку по индикаторной шкале. Для этого воздействуют на человека нагрузкой, включающей предъявление в случайной последовательности 5 световых сигналов, чисел, слов и геометрических фигур в разных местах экрана, с длительностью предъявления 15 с, интервалом между предъявлениями 30 с и общей продолжительностью нагрузки 135 с. Регистрируют психофизиологические показатели, а психофизиологическое состояние определяют по соответствующей формуле.

Установлено изменение функционирования психофизиологической деятельности человека при хроническом (более 10 лет) влиянии неблагоприятных экологических факторов среды, что проявляется в сжатии интегральных психофизиологических показателей и их комплексов, а также в сдвиге и повороте динамического психофизиологического показателя. Выявлено механизмы функционирования психофизиологической деятельности человека от уровня загрязненности территорий. Так адапто-мнестический, психодинамический и мотивационный комплексы достоверно (р<0,001) на (58±2,1) % были ниже у студентов, которые проживали на неблагоприятных экологических территориях. Взаимосвязь интегральных психофизиологических показателей человека внутри каждого комплекса с допустимыми экологическими условиями отражается коэффициентами корреляции (r = 0,63 - 0,72), а при действии неблагоприятных экологических факторов среды они равны (r = 0,21 - 0,33), (р<0,05). Выявлено изменение динамического психофизиологического показателя человека на (52±2,2) % (р<0,05) в неблагоприятных экологических условиях его существования. Это в свою очередь было результатом уменьшения интегральных психофизиологических показателей в 2-2,5 раза.

При анализе успешности учебной деятельности студентов с учетом их экономического и социального статуса выявлено 4 комплексных информативных фактора (мотивационный, информационно-адаптивный, восприятие информации и умственных способностей), которые представляют собой стержень процесса обучения. В схеме механизмов обеспечения учебной деятельности студентов, запланированной их мотивацией, результат достигается через совокупность психофизиологических звеньев (внимание, память, адаптивность, мышление, психофизиологический резерв, коэффициент интеллекта, переработка информации).

Выявлены механизмы, которые характеризуют степень восприимчивости мотивации субъекта к отрицательному или положительному внушению у студентов со стороны их коллег, друзей, близких и средств массовой информации. Это психофизиологические показатели эмоциональности, логического мышления, нервных процессов. Более внушаемыми к действию психосоциального фактора оказались студенты с низким уровнем успеваемости преимущественно 75%, (p<0,001), которые склоны к отрицательной внушаемости. В группе студентов с высокой успеваемостью преобладала положительная внушаемость 52%, (p<0,05) и лишь 20% студентов были склонны к отрицательным влияниям.

В физиологическом отношении это приводит к гиперчувствительности организма, ухудшению самочувствия и настроению человека, формированию высокого нервно-психического напряжения, что проявляется в быстром наступлении утомления у студентов во время их учебной деятельности.

На основании проведенных результатов исследований выявлено, что интегрально психофизиологическую деятельность человека можно оценить по взаимосвязи динамических характеристик психофизиологических процессов в виде математических моделей при обычных и измененных условиях среды.

С помощью разработанного метода тренировок психофизиологических показателей проверена адекватность применения векторных, тензорных и спинорных моделей для оценки психофизиологической деятельности человека, как сверхсложной динамической системы с прямыми и обратными связями. За время тренировок психофизиологических функций выявлено достоверное (p<0,001) изменение интегральных психофизиологических показателей и интегральных психофизиологических комплексов в сторону повышенного уровня, которое обусловлено их сокращением на 56% и уменьшением соотношения на 12-23%, а также достоверного (p<0,05) сдвига динамического психофизиологического показателя на угол 620.

Таким образом, разработанные векторные, тензорные и спинорные модели адекватно описывают внутренние и межфакторные взаимосвязи информативных психофизиологических характеристик, динамику их совокупности, что позволяет более точно оценить психофизиологическую деятельность человека. Достоверность изменения интегральных психофизиологических показателей и их соответствующих комплексов дало возможность проанализировать и адекватно оценить правильный выбор определенного математического аппарата для исследования психофизиологической деятельности человека при влиянии экологических факторов.

Ключевые слова: психофизиологическая деятельность, экологические условия, математические модели.

Govta N.V. Estimation of adverse influence of environment on mental activity of the person. - A Manuscript.

Dissertation for scientific degree of candidate of biological sciences in the speciality 03.00.13 - physiology of human and animals. - Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2009.

In dissertation the estimation of influence of unfavorable factors of environment is grounded on psychofisiological activity of man. The tenball scale of ecological harmfulness of the technogenic transformed territories of the Donetsk area is developed which gives reliable (92±3,1) % estimation of level of ecological harmfulness of the probed territories. Intercommunication of complex of informing psychofisiological indexes (attention, memory, making a decision, psychofisiological reliability, adaptiveness, general and current dominant motivation) is exposed from the terms of vital functions of man. The method of "Estimation of influence of ecological terms is developed on a man on the psychofisiological state of organism" (declarative patent of Ukraine on an invention № 27501 (A 61 B 5/16)). The changes of functioning psychofisiological activity of man are set at chronic (10 years) influence of unfavorable ecological terms, which shows up in the clench of integral psychofisiological indexes and proper informing complexes, and also in changes and turn of dynamic psychofisiological index. It is found out 4 complex which make the factors of psychofisiological activity of man (motivational, informatively adaptive, perception of information and mental abilities) bar of process for transformed industry. The mechanisms of psychofisiological activity of man are exposed, which characterize the degree of perception of subject to negative suggestion. By the developed method of trainings of mionectic psychofisiological functions for strengthening of psychofisiological status of man and its adaptiveness on the unfavorable technogenic transformed territories adequacy of application of vectorial, tensor and spinor models is tested.

Keywords: mental activity, ecological conditions, mathematical models.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Несприятливій дії факторів навколишнього середовища на техногенно-трансформованих територіях піддаються працівники різних галузей промисловості та сільського господарства, службовці, учні, все населення. Такі умови викликають значну функціональну напругу в організмі людини, яка призводить до дисфункціональних перебудов та захворювань (Коробчанский В.А., 2005; Умрюхин Е.А., 2004; Смирнов И.В., 2006). Причиною цих порушень є несприятливі умови праці, висока інтенсивність технологічних або учбових процесів, а також обмежені психофізіологічні можливості організму певних груп працівників у відповідній галузі (Кальниш В.В., 2004; Максимович В.О., Горецький О.С., 2003).

Психофізіологічна діяльність - це внутрішня цілеспрямована активність людини, процеси якої пов'язані з вирішенням професійних завдань; вона забезпечується досягненням мети завдяки активації психічних та фізіологічних процесів (Александров Ю.И., 2001). Вплив на людину забрудненого середовища перш ніж воно проявить себе в погіршенні її фізичного здоров'я, відбивається в розладі різних психічних функцій та діяльності людини. Найбільш типові прояви психофізіологічних відхилень, які пов'язані з факторами навколишнього середовища, виражаються в порушеннях когнітивних процесів, зниженні інтелектуального потенціалу, змінах в емоційно-вольовій сфері, розвитку неоптимальних функціональних станів, погіршенні самопочуття й настрою людини, формуванні високої нервово-психічної напруги, стресу (Данилова Н.Н., 2007).

Таким чином дослідження психофізіологічної діяльності людини в результаті виконання трудової, учбової та інших видів діяльності в різних умовах навколишнього середовища є важливою медико-біологічною проблемою (Горго Ю.П., Мірошник Т.Г. та інш., 2003; Delyukov A., 1999). Процеси, які забезпечують психофізіологічну діяльність людини, залежать від факторів навколишнього середовища, в яких перебуває організм, та від його індивідуальних особливостей (Макаренко М.В., 1999; Лизогуб В.С., 2001; Лях Ю.Є., 1995). Трудова, учбова та ігрова діяльність спрямовується та регулюється сукупністю мотивів (Хекхаузен Х., 1986). В результаті дії несприятливих факторів навколишнього середовища відбувається порушення процесів сприйняття, переробки та передачі інформації при виконанні фізичної і розумової роботи (Коцан І.Я. та інш., 2006; Злата О.А., 2006; Воронич-Семченко Н.М., 2006). Інтенсивне учбове навантаження викликає виражену функціональну напругу людини що призводить до значного зниження працездатності організму і не дозволяє їй ефективно та тривало виконувати роботу (Ильин Е.П., 2001; Лях Ю.Є. та інш., 2001).

Вплив несприятливих факторів навколишнього та виробничого середовища на психофізіологічну діяльність людини знижує її працездатність, продуктивність праці та погіршує стан здоров'я (Толочек В.А., 2005; Пряжников Н.С. та інш., 2001). Але не вивчені зміни функціонального стану людини при умовах дії на неї несприятливих факторів навколишнього середовища, які потребують певного контролю.

Відомі методи визначення уваги, пам'яті, функціональної рухливості нервових процесів, окремих компонент апарату прийняття рішень тощо, але вони не дозволяють однозначно (сукупно) оцінити психофізіологічну діяльність людини як цілісну систему, зокрема при дії факторів навколишнього середовища. У літературі (Бабак В.П. та інш., 2007; Леонова А.Б., 2000; Навакатикян А.О. та інш., 1987; Черняк A.M., 2004) наведено дані про оцінку та взаємозв'язок психофізіологічної діяльності людини з різними умовами її існування. Проте не досліджено особливості зміни динаміки психофізіологічної діяльності людини за певний проміжок часу при впливі трансформованого промисловістю середовища, яке, наприклад, типове для Донбасу з розробкою нових та корисних заходів (Каменева С.В., 2006; Ризниченко Г.Ю., 2004; Воронов В.К., Подоплелов А.В, 2005).

Тому виникає завдання розробки адекватних моделей з відповідними критеріями, шкалами для комплексної оцінки психофізіологічної діяльності людини в умовах дії на неї факторів навколишнього середовища.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана як фрагмент планових державних науково-дослідних робіт: "Розробка засобів біоіндикації екологічного стану Донбасу", № державної реєстрації 0105U002768 (2005-2007 рр.); "Діагностика екологічного стану середовища індустріального регіону за допомогою розробленої технології комплексної біоіндикації", № державної реєстрації 0108U001589 (2008-2009 рр.).

Тему дисертації та наукового керівника затверджено на засіданні Вченої Ради Донецького національного університету від 24 лютого 2006 року, протокол № 2.

Мета дослідження. Встановити закономірності психофізіологічної діяльності людини в залежності від факторів навколишнього середовища з застосуванням корисних математичних моделей.

Для досягнення мети поставлено такі завдання:

1. Розробити шкалу екологічної шкідливості техногенно-трансформованих територій Донецької області для кількісної оцінки якості життя людини.

2. Вивчити зміну та взаємозв'язок психофізіологічних функцій життєдіяльності людини з рівнем шкідливості техногенно-трансформованих територій Донецької області.

3. Розробити та побудувати математичні моделі для оцінки психофізіологічної діяльності людини яка мешкає на різних за екологічним станом територіях.

4. Перевірити адекватність застосування математичних моделей з розробкою способу тренувань психофізіологічних функцій для підвищення психофізіологічного стану людини в умовах дії на неї несприятливих факторів навколишнього середовища.

Об'єкт дослідження - механізми психофізіологічної діяльності людини під впливом трансформованого промисловістю середовища.

Предмет дослідження - успішність виконання діяльності на основі вивчення психофізіологічних показників.

Методи дослідження - психофізіологічні та математичні (статистичні, методи факторного аналізу, методи побудови лінійних та нелінійних регресійних моделей, методи кореляційного аналізу) дослідження психофізіологічного стану людини у процесі цілеспрямованої діяльності за стандартними методиками.

Наукова новизна одержаних результатів. Виявлено взаємозв'язок між сукупністю інформативних психофізіологічних показників та рівнем несприятливих факторів трансформованого промисловістю середовища. На підставі цих закономірностей:

· Уперше розроблено підходи для оцінки шкідливої дії оточуючого середовища і на основі психофізіологічних характеристик людини, запропоновано шкалу визначення якості середовища.

· Виявлено рівень змін психофізіологічних показників життєдіяльності людини та їх взаємозв'язки зі ступенем забруднення навколишнього середовища.

· Уперше за допомогою векторних, тензорних та спінорних моделей виявлена і описана залежність зміни функціонального стану від рівня забрудненості територій.

· Уперше виявлено системоутворюючи фактори (мотиваційний, інформаційно-адаптивний, сприйняття інформації та розумової діяльності), які характеризують успішність навчальної діяльності людини у відповідних трансформованих промисловістю екологічних умовах характерних для Донецької області.

· Уперше встановлено взаємозв'язок явних (гігієнічних, клінічних, фізичних, хімічних) та неявних інформативних характеристик з рівнем психофізіологічної діяльності людини.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено спосіб оцінки впливу екологічних умов на людину за психофізіологічним станом організму (патент України № 27501). Розроблено інтегральний показник для оцінки впливу екологічних умов на людину, який характеризує його психофізіологічну діяльність. Вперше запропоновано спосіб тренувань психофізіологічних функцій для підвищення психофізіологічного стану людини. Апробовано та перевірено адекватність застосування векторних, тензорних та спінорних моделей для оцінки життєдіяльності людини у несприятливих за екологічним станом територіях.

Основні результати дисертації впроваджено в навчальний процес кафедри біофізики Донецького національного університету (акт впровадження від 26.03.2008 р.), кафедри нормальної фізіології Донецького національного медичного університету ім. М. Горького (акт впровадження від 01.09.2008 р.), а також в наукову діяльність Лабораторії фундаментальної та прикладної нейрофізіології м. Донецьк (акт впровадження від 12.09.2008).

Особистий внесок здобувача. Дисертантом самостійно проведено патентно-інформаційний пошук, аналіз наукової літератури за обраною тематикою, побудовано моделі надскладної динамічної системи такої, як психофізіологічна діяльність людини, яка мешкає (більше 10 років) на техногенно-трансформованих територіях. Автором особисто сформульовано висновки, підготовлено розділи звітів НДР. Власноруч виконано всі психофізіологічні, психосоціальні, математичні й статистичні дослідження. Сформульовано напрям дослідження, мету й завдання, висновки, опубліковано основні положення дисертації. Дисертантом не були використані результати та ідеї співавторів публікацій.

Апробація результатів дисертації. Основні фрагменти результатів дисертаційної роботи оприлюднено на Всеукраїнській науково-практичній конференції "Проблеми вікової фізіології" (Луцьк, 2005 р.); IV з'їзді Українського біофізичного товариства (Донецьк, 2006 р.); Науково-практичній конференції Донецького національного університету (Донецьк, 2005 р.); Ювілейній конференції присвяченій 75-річчю Донецького державного медичного університету ім. М. Горького (Донецьк, 2005 р.); Всеукраїнській науково-практичній конференції "Медико-біологічні студії екосистем" (Донецьк, 2008 р.).

Публікації. Результати досліджень опубліковано в 16 наукових працях, у тому числі в 1 монографії, 9 статтях у наукових фахових журналах, 2 статтях у збірках наукових праць, 3 матеріалах і тезах конференцій. За матеріалами дисертації отримано 1 деклараційний патент України на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 124 сторінках комп'ютерного тексту й складається зі списку умовних скорочень, вступу, 4 розділів, узагальнення, висновків, списку використаних джерел, що містить 155 вітчизняних і 77 закордонних джерел на 24 сторінках. Робота ілюстрована 21 таблицями на 11 сторінках і 18 рисунками на 7 сторінках.

Основний зміст

Матеріали і методи дослідження. В основному натурному експерименті взяли участь 400 чоловік у віці від 18 до 24 років. Обстежуваними були студенти біологічного факультету Донецького національного університету з різним ступенем успішності навчання, а також різного соціального шару, серед яких 297 представників жіночої статі й 103 - чоловічої. Усього проведено 16800 досліджень, з яких 12474 - за участю жінок, а 4326 - за участю чоловіків. Дослідження проводилось протягом 2003-2007 рр. і складалось з декількох етапів.

На першому - визначали психофізіологічні функції, властивості, процеси й компоненти, що забезпечують психофізіологічну діяльність людини. Визначення психофізіологічних показників проводили в першій і другій половині дня. Для характеристики рівня розвитку сенсорно-моторної координації (1172 дослідження) визначали час та враховували кількість помилок за допомогою методики коректурної проби Ландольта (Макаренко Н.В., Вороновская В.И., Панченко В.М., 1991). Параметри розумової діяльності (2987 досліджень) визначали за часом виконання тестового завдання, кількістю зроблених помилок та часом відмови від цього завдання (Макаренко Н.В., 1999). Властивості сенсорних та сенсорно-моторних реакцій (3851 дослідження) оцінювали за результатами вимірювання латентного періоду зорово-моторної реакції (ЛПЗМР) на простий і диференційований подразники (ЛПЗМРпр та ЛПЗМРдиф). Розраховували латентний період ЗМР (максимальне і мінімальне значення не враховувалися) і реєстрували помилки (Макаренко М.В., Лизогуб В.С., Юхименко Л.І., 2002). Баланс нервових процесів за силою збудження оцінювали за допомогою опитувача Стреляу. Властивості нервової системи і нервових процесів (2595 досліджень) оцінювали за критичною частотою злиття світлових мерехтінь (КЧЗСМ) та критичною частотою розрізняння (КЧРК) червоного та зеленого кольорів. Врівноваженість нервових процесів реєстрували за допомогою методики реакції на об'єкт, що рухається (Макаренко Н.В. и др., 1989). Особистісні характеристики індивіда (1874 дослідження), генеральну та поточну домінуючу мотивацію визначали за опитувачами Кеттела, Терстоуна, (Потемкина О.Ф., 2001). Коефіцієнт інтелекту визначали за методикою Дж. Айзенка (Айзенк Г.Дж., 1994). Окремі характеристики когнітивних процесів (4321 дослідження) вивчали за допомогою методу Шульте-Платонова, таблиць Анфімова для реєстрації функцій уваги (Максимович В.А. та інш., 2003). Короткочасну зорову, слухову та довгострокову пам'ять визначали за допомогою реєстрації пред'явлення 20 слів, які незв'язані між собою, впродовж 30 с для запам'ятовування з подальшим їх відтворенням впродовж 60 с (Гребняк В.П. та інш., 1998). Для визначення рівня психоемоційного напруження використовували тести Тейлора (Индейкин Е.Н., 1990). Апарат прийняття рішень визначали за показниками продуктивності та швидкості виконання відтворення середнього часу на один продуктивний акт (Максимович В.А. та інш., 2004). Таким чином, на першому етапі досліджень була отримана велика кількість психофізіологічних показників стану обстежуваних, що якісно відрізнялися, у зв'язку з чим виникла проблема пошуку адекватного засобу їх аналізу.

На другому етапі ідентифікували фактори психофізіологічної діяльності людини, виявляли серед них ключові в детермінації несприятливих екологічних умов і застосовували математичні моделі для їх оцінки в єдиній розмірній шкалі. Зареєстровані психофізіологічні функції та процеси було представлено у вигляді результуючих інтегральних психофізіологічних показників. Так за допомогою векторного аналізу за показниками, які характеризували перемикання, стійкість, розподіл та концентрацію уваги, було побудовано інтегральний узагальнений психофізіологічних показник уваги. Для зменшення розмірності отриманих даних та дослідження зміни інтегральних психофізіологічних показників у вигляді відповідних комплексів при впливі несприятливих факторів навколишнього середовища застосовано тензорний аналіз. Для відображення динаміки психофізіологічної діяльності людини при впливі факторів навколишнього середовища з урахуванням зміни відповідних інтегральних психофізіологічних комплексів застосовано спінорний аналіз.

Оцінку екологічного стану трансформованих промисловістю територій Донецької області проводили експертні організації та фахівці, які контролюють екологічний стан Донбасу: Державне управляння екології та природних ресурсів України Донецької області; Донецька обласна санітарно-епідеміологічна станція; Донецький національний технічний університет (кафедра промислової екології); Національна медична академія післядипломної освіти імені. Шупика; Донецький національний медичний університет ім. М. Горького (кафедра гігієни, соціальної гігієни); Інститут медико-екологічних проблем Донбасу та вугільної промисловості; Донецький національний університет (кафедра екології, кафедра біофізики).

Для підвищення адаптивності психофізіологічного стану людини в несприятливих екологічних умовах та відновлення її знижених психофізіологічних функцій розроблено спосіб тренувань, який базується на вдосконаленні досліджених психофізіологічних показників виявлених, для певних трансформованих промисловістю територій. За допомогою розробленого способу тренувань реєстрували кількість безпомилкових відповідей на навантаження, час безпомилкових відповідей та розраховували швидкість переробки інформації.

Статистичну обробку проводили за розрахунком первинних статистичних показників, виявленням відмінностей між групами за статистичними ознаками, встановленням виду залежностей психофізіологічних показників від екологічних факторів, та розрахунком критичних значень діючих факторів за допомогою регресійного аналізу. Для оцінки розбіжностей між рядами спостережень використовували критерій Стьюдента - Фішера та ч2. Розбіжності вважались значущими при р<0,05 . При проведені аналізу обов'язковою умовою була перевірка отриманих результатів на нормальність. Залежно від отриманих результатів приймалося рішення про застосування певного математичного аналізу з залученням векторних, тензорних та спінорних моделей.

Комп'ютерна обробка даних виконувалась із застосуванням статистичних та математичних пакетів прикладних програм "Statistica 5.5", MedStat 3-я версія № MS 000015, MatLab 7.0.1.

Методи дослідження і використані дисертантом протоколи вивчення психофізіологічних показників пройшли біоетичну експертизу, що підтверджується протоколом № 5 засідання комітету з етики Донецького національного університету від 28 березня 2008 р.

Результати дослідження та їх обговорення. На першому етапі досліджень розроблено десятибальну шкалу рівня екологічної шкідливості техногенно-трансформованих територій Донецької області. Виділено п'ять районів (Краснолиманський, Олександрівський, Слов'янський, Волноваський, Мар'їнський та Старобешевський) як допустимі за екологічним станом території (з балом шкідливості від 1 до 5), і 10 міст (Донецьк, Єнакієве, Маріуполь, Краматорськ, Костянтинівка, Горлівка, Дружківка, Харцизьк, Дзержинськ, Артемівськ) як несприятливі за екологічним станом території (з балом шкідливості від 6 до 10). Розроблена десятибальна шкала дає вірогідну (92±3,1) % оцінку рівню екологічної шкідливості досліджуваних територій.

На другому етапі проведено аналіз стану психофізіологічних показників студентів, які тривалий час (більше 10 років) мешкали на територіях з різним рівнем екологічної шкідливості. Виділено дві групи: групу А склали студенти, які мешкали на допустимих за екологічним станом територіях, а групу Б студенти, які мешкали на несприятливих екологічних територіях (табл. 1). Виявлено, що більшість зареєстрованих психофізіологічних показників у студентів групи Б були вірогідно (p<0,05) гірші, ніж у студентів групи А. Для оцінки впливу факторів навколишнього середовища на психофізіологічну діяльність людини зареєстровані психофізіологічні показники та функції було представлено у вигляді інтегральних психофізіологічних показників.

Таблиця 1 Психофізіологічні показники студентів групи А та Б (±m)

Виявлено сім інформативних інтегральних психофізіологічних показників, які вірогідно (p<0,05) зазнавали змін під впливом трансформованого промисловістю середовища, яке типове для Донбасу. За допомогою факторного аналізу відібрано 7 інформативно значущих (p<0,05) інтегральних психофізіологічних показників, які були згруповані за варимакс-критерієм (5 ітерацій) в 3 фактори.

Виявлено відповідні комплекси та встановлено взаємозв'язок інформативних (p<0,05) інтегральних психофізіологічних показників людини з екологічними умовами її існування. До I фактора увійшли інтегральні психофізіологічні показники адаптивності й пам'яті. Комплексний фактор був названий адапто-мнестичним (F1). До II фактора було віднесено інтегральні показники уваги, прийняття рішень та психофізіологічної надійності. Цей фактор одержав назву психодинамічний (F2). III фактор склали інтегральні психофізіологічні показники поточної та генеральної домінуючої мотивації. Його названо мотиваційним (F3). Слід зазначити, що виявлені комплекси інформативних інтегральних психофізіологічних показників та утворені ними фактори було побудовано саме для трансформованих промисловістю територій Донецької області. Внаслідок цього оцінка впливу несприятливих факторів навколишнього середовища на психофізіологічну діяльність людини пояснює відповідно (78±3,9) % загальної дисперсії аналізованих інтегральних психофізіологічних показників. Таким чином, встановлено та виявлено механізми погіршення окремих психофізіологічних функцій людини від рівня забрудненості територій, які відображають вірогідну (p<0,05) зміну їх інтегрального показника.

Для кількісної оцінки психофізіологічної діяльності людини, як цілісної системи "гештальта" (Вертгеймер М.П., 1987), за допомогою тензорного аналізу було враховано усі первинно зареєстровані показники, та відображено зміну певних психофізіологічних комплексів залежно від рівня забрудненості територій. Так адапто-мнестичний, психодинамічний та мотиваційний комплекси вірогідно (р<0,001) на (58±2,1) % були гірші у студентів, які мешкали на несприятливих за екологічним станом територіях. Кількісна оцінка адапто-мнестичного комплексу в допустимих екологічних умовах існування людини дорівнювала (0,74±0,05) у.о., а в несприятливих умовах - (0,42±0,07) у.о., (р<0,05). Психодинамічний комплекс в несприятливих екологічних умовах дорівнював (0,45±0,04) у.о., а в допустимих (0,68±0,03) у.о. Мотиваційний комплекс зменшився від (0,73±0,02) у.о. в допустимих екологічних умовах до (0,42±0,05) у.о. в несприятливих умовах. Взаємозв'язок інтегральних психофізіологічних показників людини всередині кожного комплексу з допустимими екологічними умовами її існування відображався коефіцієнтом кореляції (r = 0,63-0,72), а при дії несприятливих факторів навколишнього середовища він дорівнював (r = 0,21-0,33). Таким чином, наслідок впливу несприятливих факторів навколишнього середовища на вірогідні інтегральні психофізіологічні комплекси дозволяє виявити механізми зміни психофізіологічної діяльності людини з урахуванням в неї певних зв'язків.

Для дослідження психофізіологічної діяльності людини, як надскладної динамічної системи з факторами навколишнього середовища застосовано спінорний аналіз та розраховано інтегральний динамічний психофізіологічний показник. Він з одного боку об'єднує всі досліджені інформативні (р<0,05) інтегральні психофізіологічні показники, а з другого - комплексно характеризує їх динаміку за певний проміжок часу

Виявлено зміну динамічного психофізіологічного показника за 10 років існування людини на несприятливих за екологічним станом територіях який вірогідно (р<0,05) змінився на (52±2,2) %, що в свою чергу було наслідком погіршення всіх досліджених інтегральних психофізіологічних показників у 2-2,5 рази. У модельному представленні виявлено вірогідне (р<0,05) зрушення на кут 1000 динамічного психофізіологічного показника від свого початкового місця розташування (600), властивого допустимим екологічним умовам. У вигляді кількісної характеристики розраховано коефіцієнт зміни кривизни, який відображає різницю між максимальним та мінімальним його значенням. Він в несприятливих екологічних умовах дорівнював (63,8+0,04і), а в допустимих - (27,6+4,11і). Таким чином, зміна динамічного психофізіологічного показника внаслідок впливу факторів навколишнього середовища дозволила виявити комплексні динамічні наслідки погіршення психофізіологічної діяльності людини.

На третьому етапі досліджень було вивчено закономірності психофізіологічного стану студентів від успішності їх навчання з урахуванням соціального та економічного статусу. За допомогою факторного аналізу відібрано 9 інформативно значущих інтегральних психофізіологічних показників які вірогідно (р<0,05) пов'язані з успішністю навчання. Виявлено 4 комплексних інформативних фактори (мотиваційний, інформаційно-адаптивний та розумових здібностей), які становлять стрижень процесу навчання для певних трансформованих промисловістю умов. Від екологічного фактору частково, але вірогідно (p<0,001), залежали інтегральні психофізіологічні показники (мислення, психофізіологічного резерву, коефіцієнта інтелекту), які характеризували фактор - сприйняття інформації. В схемі механізмів забезпечення навчальної діяльності студентів, які мешкали на техногенно-трансформованих територіях, результат досягається через сукупність психофізіологічних ланок (увага, пам'ять, адаптивність, мислення, психофізіологічний резерв, коефіцієнт інтелекту, переробка інформації) що відбивається коефіцієнтом детермінації (36±2,6) %. З'ясовано, що взаємодії виділених факторів контролюються першим - мотиваційним, який у студентів групи А в середньому вірогідно (p<0,05) вдвічі більше, ніж у студентів групи Б, що відповідає поточній потребі і спонукає їх до навчальної і повсякденної діяльності. Пояснювальна гіпотеза полягає в тому, що знижена мотивація до навчання пов'язана з легкою сугестивністю від навколишніх інформаційних об'єктів (телебачення, засобів масової інформації) і суб'єктів, що часто несуть негативну інформацію. Роль цього психосоціального фактора, досліджуваного психологією масової свідомості, була перевірена за методом (Смирнов И.В., 2006). Було з'ясовано, що (87±0,15) % студентів з низьким рівнем успішності у переважній більшості (75±0,09) % (p<0,001) зазнавали впливу негативної сугестивності. Студенти з високою успішністю навчання (52±0,05) % були позитивно сугестивні (p<0,05), а (20±0,03) % - негативно сугестивні. У фізіологічному відношенні це призводить до певної чутливості організму, погіршення самопочуття й настрою людини, формування високої нервово-психічної напруги, стресу, що проявляється в більш швидкому настанні втоми у студентів під час їх учбової діяльності. Виявлено механізми, які характеризують ступінь сприйняття суб'єкта до негативної сугестивності. Збільшення емоційності від (22,80±0,98) у.о. до (72,12±1,44) у.о. (p<0,001), зниження показника логічного мислення від (75,50±2,74) у.о. до (40,75±3,21) у.о. (p<0,001) й зменшення сили нервових процесів від (5700±26,66) мс до (8180±9,93) мс (p<0,001) у студентів сприяють вірогідному розвитку негативної сугестивності. Таким чином, оцінка впливу екологічного, учбового та соціального фактору на психофізіологічну діяльність людини пояснює відповідно 78% загальної дисперсії аналізованих показників.

На заключному етапі дослідження виникло завдання перевірки адекватності застосованих математичних моделей для оцінки психофізіологічної діяльності людини на різних за екологічним станом територіях. Розроблено спосіб тренувань знижених психофізіологічних функцій для зміцнення психофізіологічного статусу людини та її адаптивності на несприятливих трансформованих промисловістю територіях. Залежно від ступеня зниження показників задавали тривалість тренувальної процедури та обсяг інформаційного навантаження, реєстрували й розраховували швидкість переробки інформації. Виявлено, що до п'ятого сеансу тренувань знижених психофізіологічних показників вірогідно (p<0,05) зросла в середньому швидкість переробки інформації від (1,43±0,05) біт/с до (3,09±0,21) біт/с, тобто на 68%. Час відповіді при першому психічному навантаженні дорівнював у середньому (145±5) с, а після тренувань цей показник дорівнював (98±2) с (p<0,05), це зростання було наслідком зменшення помилок на 87%. За результатами дослідження виявлено вірогідну (p<0,05) зміну інтегральних психофізіологічних показників. Так показники уваги підвищилися від (0,41±0,04) до (0,62±0,07) у.о. (p<0,05), пам'яті - від (0,44±0,07) до (0,65±0,06) у.о. (p<0,05), генеральної домінуючої мотивації - від (0,39±0,03) до (0,68±0,05) у.о. (p<0,05), поточної домінуючої мотивації - від (0,43±0,04) до (0,62±0,06) у.о. (p<0,05), які досягли високого рівня. Інтегральний психофізіологічний показник апарату прийняття рішень набув підвищеного рівня від (0,31±0,03) до (0,70±0,07) у.о. (p<0,001), а показник психофізіологічної надійності вірогідно (p<0,001) наблизився до підвищеного рівня - від (0,37±0,05) до (0,63±0,06) у.о.

Для перевірки адекватності застосування векторних, тензорних та спінорних моделей для оцінки психофізіологічної діяльності людини в певних умовах існування звернено увагу на відновлення її психофізіологічного стану. За результати дослідження виявлено вірогідне (p<0,001) підвищення комплексу інформативних психофізіологічних показників на (56±3,1) %. Встановлено, що динамічний психофізіологічний показник після застосованого методу вправ вірогідно (p<0,05) покращився. Що в свою чергу було проявом поворотної операції на 1000 від вихідного рівня 600 (D(+)), властивого допустимим екологічним умовам, до рівня 1600 (D(-)), характерного несприятливим екологічним умовам.

Після застосування методу тренувань цей поворот вірогідно (p<0,05) зменшився на 620 і став дорівнювати 980 (D(в)). Таким чином, на підставі результатів проведених досліджень розкрито механізми психофізіологічної діяльності людини при впливі на неї несприятливих факторів навколишнього середовища. Побудовано відповідні математичні моделі для аналізу психофізіологічного стану організму в певних трансформованих промисловістю територіях. Запропоновано спосіб тренувань знижених психофізіологічних функцій для закріплення психофізіологічного стану людини та її адаптивності в несприятливих екологічних умовах.

Висновки

1. У дисертації наведено теоретичне обґрунтування зміни психофізіологічних механізмів залежно від факторів навколишнього середовища для оцінки психофізіологічної діяльності людини з урахуванням учбових та соціальних факторів. У контексті виявлених закономірностей запропоновано математичну модель оцінки психофізіологічної діяльності людини від факторів навколишнього середовища.

2. Розроблено десятибальну шкалу рівня екологічної шкідливості техногенно-трансформованих територій Донецької області для оцінки психофізіологічного стану організму, котра дає вірогідну (92±3,1) % оцінку рівню екологічної шкідливості досліджуваних територій. Виявлено п'ять районів (Краснолиманський, Олександрівський, Слов'янський, Волновахський, Мар'їнський, Старобешевський), як допустимі за екологічним станом території з балом шкідливості від 1 до 5, та 10 міст (Донецьк, Єнакієве, Краматорськ, Артемівськ, Горлівка, Костянтинівка, Дружківка, Харцизьк, Дзержинськ, Маріуполь), як несприятливі за екологічним станом території з балом шкідливості від 6 до 10.

3. Встановлено вірогідний (p<0,05) взаємозв'язок психофізіологічних показників людини (увага, пам'ять, прийняття рішень, психофізіологічна надійність, адаптивність, генеральна та поточна домінуюча мотивація) з умовами її життєдіяльності. Інформативні фактори психофізіологічної діяльності людини: адапто-мнестичний, психодинамічний та мотиваційний, пояснюють відповідно (78±3,9) %, (p<0,05) загальної дисперсії аналізованих показників з екологічними умовами її існування з урахуванням соціального та економічного статусу.

4. Виявлено фактори психофізіологічної діяльності людини (мотиваційний, інформаційно-адаптивний, розумових здібностей та сприйняття інформації), які становлять стрижень процесу навчання для певних трансформованих промисловістю умов, що пояснює відповідно (36±2,6) % (p<0,001) загальної дисперсії досліджених показників.

5. Виявлено механізми функціонування психофізіологічної діяльності людини від рівня забрудненості територій. Так адапто-мнестичний, психодинамічний та мотиваційний комплекси вірогідно (р<0,001) на (58±2,1) % були гірші у студентів, які мешкали на несприятливих за екологічним станом територіях. Взаємозв'язок інтегральних психофізіологічних показників людини всередині кожного комплексу з допустимими екологічними умовами її існування відбивається коефіцієнтом кореляції (r = 0,63 - 0,72), а при дії несприятливих факторів навколишнього середовища дорівнює (r = 0,21 - 0,33), (р<0,05). Виявлено зміну динамічного психофізіологічного показника за 10 років існування людини на несприятливих за екологічним станом територіях, який вірогідно (р<0,05) змінився на (52±2,2) %, що в свою чергу було наслідком погіршення всіх досліджених інтегральних психофізіологічних показників у 2-2,5 рази (р<0,05).

6. Перевірено адекватність застосування математичних моделей для оцінки психофізіологічної діяльності людини, як цілісної системи при впливі на неї трансформованого промисловістю середовища. Виявлено вірогідну (p<0,001) зміну інтегральних психофізіологічних показників та відповідних психофізіологічних комплексів, що обумовлено їх скороченням на 56 % та співвідношенням на (12-23) %, а також вірогідного (p<0,05) зрушення динамічного психофізіологічного показника на кут 620.

7. Розроблено спосіб оцінки впливу екологічних умов на людину за психофізіологічним станом організму. Розроблено спосіб тренувань психофізіологічних функцій для зміцнення психофізіологічного стану людини та її адаптивності на несприятливих техногенно-трансформованих територіях.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

1. Физиология труда - ВЕК XXI: Монография / В.А. Максимович, И.И. Солдак, Н.И. Тарапата, М.В. Максимович, Н.В. Говта, Л.А. Говта. - Донецк.: Донеччина, 2008. - 160 с. (Особистий внесок: автором написано главу у монографії).

2. Максимович В.А. Влияние экологических условий жизни на психофизиологическое состояние и успеваемость студентов / В.А. Максимович, Н.В. Говта // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона: Межведомственный сборник научных работ. - Донецк: ДонНУ, 2003. - Вып. 3. - С. 221-225. (Особистий внесок: автором проведено психофізіологічні дослідження та аналіз екологічного стану Донецької області, сформульовано висновки).

3. Говта Н.В. Состояние психофизиологических показателей студентов, проживающих в Донецкой области (оценка и коррекция) / Н.В. Говта // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона: Межведомственный сборник научных работ. - Донецк: ДонНУ, 2004. - Вып. 4. - С. 226-234.

4. Экспериментальное и теоретическое обоснование математической модели принятия решения (выбора из альтернатив) / В.А. Максимович, О.С. Горецкий, И.И. Солдак, Н.И. Тарапата, Н.В. Говта, М.В. Максимович // Вестник гигиены и эпидемиологии. - 2004. - Т. 8, № 2. - С. 267-273. (Особистий внесок: автором поставлено мету, розроблено математичну модель за допомогою математично-статистичних методів, проведено результати досліджень, сформульовано основні висновки).

5. Беспалова С. Вплив екологічних умов на психофізичні показники студентів біологічного факультету / Світлана Беспалова, Микола Говта // Донецький вісник Наукового товариства ім. Шевченка. - Т. 9. - 2005. - С. 160-169. (Особистий внесок: автором розроблено спосіб оцінки психофізіологічних функції людини, на несприятливих за екологічним станом територіях, досліджено вплив екологічних умов на психофізіологічну діяльність людини, сформульовано ціль, мету дослідження та висновки).

6. Интеллект, умственный труд, мышление: исследования и математическое моделирование / В.А. Максимович, О.С. Горецкий, И.И. Солдак, Н.И. Тарапата, Н.В. Говта, М.В. Максимович // Вестник гигиены и эпидемиологии. - 2005. - Т. 9, № 2. - С. 215-221. (Особистий внесок: автором проведено психофізіологічні дослідження, розроблено математичну модель, проведено математично-статистичні розрахунки, сформульовано мету та висновки).

7. Говта Н.В. Способ улучшения психофизиологических показателей у студентов биологического факультета методом тренировок / Н.В. Говта // Проблеми вікової фізіології: Всеукраїнська науково-практична конференція (29-30 вересня 2005 р.). - Луцьк, Шацькі озера, 2005. - С. 28-30.

8. Говта Н.В. Биофизика экологического возмущения психики / Н.В. Говта // IV з'їзд українського біофізичного товариства: Тези доповідей (19-21 грудня 2006 р.). - Донецьк, 2006. - С. 152-153.

9. Говта М. Вплив екологічно забрудненного довкілля на психічний стан студентів Донбасу / Микола Говта // Донецький вісник Наукового товариства ім. Шевченка. - Т. 14. - 2006. - С. 40-45.

10. Говта Н.В. Экология и психика / Н.В. Говта, В.А. Максимович // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона: Межведомственный сборник научных работ. - Донецк: ДонНУ, 2006. - Вып. 6. - С. 209-220. (Особистий внесок: автором виявлено комплекс психофізіологічних функцій, які є індикаторами психофізіологічної діяльності людини в несприятливих екологічних умовах, розроблено математичну модель, сформульовано ціль та мету дослідження).

11. Максимович М.В. Технология определения генеральной доминирующей мотивации / М.В. Максимович, Н.В. Говта // Проблемы экологии и охраны природы техногенного региона: Межведомственный сборник научных работ. - Донецк: ДонНУ, 2006. - Вып. 6. - С. 245-250. (Особистий внесок: автором розроблено та апробовано опитувачі для визначення генеральної домінуючої мотивації, сформульовано висновки та основні положення роботи).