Измерение времени реакции подростков и взрослых. Время реакции человека: история, теория, современное состояние и практическое значение хронометрических исследований Измерение времени реакции человека

Муниципальное бюджетное учреждение «Рабочеостровская средняя общеобразовательная школа» Кемского района Республики Карелия «Измерение времени реакции человека при помощи линейки» Исследовательская работа по физике Выполнил: Каряпин Александр. Ученик 10 «Б» класа Руководитель проекта: Бухалова Марина Николаевна Рабочеостровск, 2013

Актуальность работы: С увеличением темпа жизни проблема снижения времени реакции на раздражитель с каждым годом становится всё актуальнее, по этому многие исследователи обращаются к данной теме. Проводимые нами исследования будут полезны ученикам, водителям транспортных средств, а так же людям тех профессий, где необходима быстрая реакция.

Определение проблемы Как с помощью обыкновенной ученической линейки (!) измерить время реакции человека? Знаете ли вы, что такое время реакции человека? Знаете ли вы, что реакция зависит от возраста, тренированности и самочувствия человека… Время реакции является одним из важных критериев отбора водителей, операторов, летчиков, космонавтов.

Задачи исследования: найти учебный материал в дополнительной литературе, в Интернет-ресурсах и СМИ; изучить законы свободного падения тел; исследовать с помощью линейки время реакции учеников нашего класса в течение учебного дня; проанализировать результаты эксперимента; сделать выводы.

Физические основы метода исследования Если сразу после начала падения линейку поймать, то по её участку «между пальцами» - отметкой, где мы её держали вначале, и, у которой её поймали, можно судить о том, сколько времени она падала. Это и будет время реакции человека. Остается связать путь h и время t. Как это сделать?

Программа для расчета данных: Следующий этап моей работы - подготовка микрокалькулятора и составление последовательности выполнения операций на нем. Получаем такую -программу: число 0,04515 закладываем в память микрокалькулятора, набираем на индикаторе h (в см), извлекаем корень из h, умножаем на 0,04515 (из памяти), получаем ответ. рассчитываем время t 1 (при h 1 = 1 см), t 2 (при h 2 = 2 см). Округляем каждый ответ до трех значащих цифр и вносим его в таблицу

Таблица результатов Расстояние, см Время, с

Таблица результатов: Расстояние, см Время, с

Фамилия 1 урок 2 урок 3 урок 4 урок Албул Маркитантов Кунту Верещагина Куприянова Каряпин Ипатова Стаина Емельянова Егоров Боярченко Опытные данные

Урок 1 урок 2 урок 3 урок 4 урок Среднее значение Опытные данные

Результаты исследования Самое большое значение времени реакции, а значит и замедленная реакция учеников нашего класса, приходится на первый урок в расписании. Значительно улучшается реакция на внешнее воздействие и восприятие процесса обучения на втором и четвертом уроках. На третьем по расписанию уроке реакция вновь снижается, ухудшается усвоение учебного материала

Предмет Коэффициент трудности Физика 12 Геометрия, химия 11 Алгебра 10 Русский 9 Литература, иностранный язык 8 Биология 7 Информатика, экономика 6 История, обществознание, МХК5 Астрономия 4 География, экология 3 ОБЖ, краеведение 2 Физкультура 1 Шкала трудности предметов

Полезно знать Возраст оказывает существенное влияние на время реакции Привычка к курению увеличивает время реакции на событие Время реакции у женщин не значительно лучше, чем у мужчин Время реакции при наличии внешних раздражителей значительно увеличивается

Ресурсы vremya-reakcii-cheloveka/ vremya-reakcii-cheloveka/

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения времени реакции человека на движущийся объект. Испытуемому предъявляют на экране видеомонитора замкнутый контур, являющийся ограничивающим, внутри которого расположена метка - контур произвольных размеров и конфигурации с точечным объектом. Точечный объект движется внутри ограничивающего контура, отражаясь от его внутренней границы по принципу «угол падения равен углу отражения». Испытуемый, наблюдая за движением точечного объекта в момент предполагаемого пересечения контура метки движущимся точечным объектом, нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по траектории. Затем вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и контура метки - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, и через заданное время возобновляют движение точечного объекта по траектории. Испытуемый выполняет описанную процедуру заданное число раз, после чего вычисляют время реакции человека на движущийся объект по формуле:

где t i - время i-й ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число испытаний. Способ позволяет повысить достоверность определения времени реакции человека на движущийся объект за счет изменения траектории движения точечного объекта. 1 ил.

Изобретение относится к медицине и предназначено для определения времени реакции человека на движущийся объект (РДО).

Одним из методов повышения надежности и эффективности профессиональной деятельности человека является диагностика и прогнозирование его функционального состояния. Простым и достаточно точным психофизиологическим показателем функционального состояния является время реакции на движущийся объект . В то же время реакция на движущийся объект является сложным пространственно-временным рефлексом и используется в качестве теста для оценки уровня взаимоотношения процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга , что обусловливает необходимость точности его определения.

Известен способ определения времени реакции человека на движущийся объект, согласно которому испытуемым предъявляют циферблат обычного стрелочного секундомера, одно деление которого равно 0,01 сек. Испытуемые по команде «Можно» нажатием кнопки пускают секундомер и останавливают его в момент достижения стрелкой заданного деления на циферблате. Проводятся 13 измерений, три из которых считаются ориентировочными и при оценке времени реакции на движущийся объект не учитываются. Индикатором реакции на движущийся объект является средняя величина ошибок запаздывания и средняя величина ошибок упреждения. Для оценки средней величины ошибок запаздывания подсчитывается сумма отклонений с положительным знаком и количество ошибок такого рода. Деление суммарной величины ошибок на их количество дает искомую величину. Аналогичным образом вычисляется критерий, характеризующий среднюю величину ошибок упреждения. Сопоставление рассчитанных средних величин дает представление о преобладании средней величины ошибок запаздывания или упреждения, то есть о реакции на движущийся объект .

Известен способ определения времени реакции человека на движущийся объект, при проведении которого испытуемому предъявляют на экране видеомонитора окружность, на которой помещены курсор и метка, обозначающая «Стоп». Для обеспечения движения курсора по окружности испытуемый удерживает щупом кнопку пульта управления в нажатом состоянии. В момент предполагаемого совпадения курсора с меткой испытуемый отжимает щупом кнопку пульта. По количеству опережающих, отстающих и точных реакций судят о соотношении процессов торможения и возбуждения в центральной нервной системе, то есть об оценке реакции на движущийся объект .

Наиболее близким по технической сущности является способ оценки времени реакции человека на движущийся объект путем предъявления испытуемому на экране видеомонитора окружности, на которой помещена метка и точечный объект, согласно которому точечный объект движется с заданной скоростью по окружности, в момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по окружности, затем вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и метки - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, и через заданное время возобновляют движение точечного объекта по окружности, описанную процедуру повторяют заданное число раз, после чего вычисляют оценку времени реакции Т р человека на движущийся объект как среднеарифметическое значение по формуле:

где t i - i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число остановок точечного объекта в области положения метки .

Недостатком известных способов является недостоверное определение способности к предвидению хода событий, так как в известных способах движение точечного объекта осуществляется по заранее заданной траектории, которая в процессе тестирования не изменяется. В результате этого наблюдается эффект привыкания испытуемого и его адаптации к условиям тестирования.

Технический результат предлагаемого способа определения времени реакции человека на движущийся объект заключается в повышении достоверности за счет изменения траектории движения точечного объекта.

Технический результат достигается тем, что испытуемому предъявляют на экране видеомонитора замкнутый контур с точечным объектом и метку, точечный объект движется с заданной скоростью по заданной траектории, испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по траектории, причем вычисляют ошибку несовпадения - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения - с отрицательным знаком, через заданное время возобновляют движение точечного объекта по траектории, описанную процедуру повторяют заданное число раз, после чего вычисляют время реакции T p человека на движущийся объект как среднеарифметическое значение по формуле:

где t i - время i-й ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число испытаний.

Причем новым является то, что испытуемому предъявляют замкнутый контур, являющийся ограничивающим, внутри которого расположена метка - контур произвольных размеров и конфигурации, точечный объект движется внутри ограничивающего контура, отражаясь от его внутренней границы по принципу «угол падения равен углу отражения», испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта при пересечении им контура метки.

На фиг.1 представлен ограничивающий контур, предъявляемый испытуемому на экране видеомонитора, где 1 - ограничивающий контур, 2 - метка - контур, 3 - точечный объект, движущийся с заданной скоростью по траектории, 4 - траектория движения точечного объекта.

Предлагаемый способ определения времени реакции человека на движущийся объект осуществляется следующим образом.

Испытуемому предъявляют на экране видеомонитора замкнутый контур, являющийся ограничивающим, внутри которого расположена метка - контур произвольных размеров и конфигурации.

Точечный объект движется внутри ограничивающего контура, отражаясь от его внутренней границы по принципу «угол падения равен углу отражения».

Испытуемый, наблюдая за движением точечного объекта в момент предполагаемого пересечения контура метки движущимся точечным объектом, нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по траектории.

Затем вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и контура метки - время ошибки запаздывания или упреждения, и через заданное время возобновляют движение точечного объекта по траектории.

Испытуемый выполняет описанную процедуру заданное число раз, после чего вычисляют время реакции человека на движущийся объект по формуле (1).

Таким образом, заявляемый способ определения времени реакции человека на движущийся объект обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Испытуемому А., 20 лет, на экране видеомонитора персонального компьютера, совместимого с IBM PC, предъявили прямоугольник, являющийся ограничивающим, метку в виде контура квадрата и точечный объект, движущийся с заданной скоростью в произвольном направлении внутри ограничивающего прямоугольника. Точечный объект двигался внутри ограничивающего прямоугольника, отражаясь от его внутренней границы по принципу «угол падения равен углу отражения».

Испытуемый, наблюдая за движением точечного объекта в момент предполагаемого пересечения контура квадрата движущимся точечным объектом, нажимал клавишу клавиатуры компьютера «Пробел», выполняющую функцию кнопки «Стоп».

Компьютер в момент нажатия клавиши «Пробел» останавливал движение точечного объекта по траектории, отображал положение точечного объекта на экране видеомонитора в том месте, где было остановлено его движение, вычислял ошибку несовпадения положений точечного объекта и контура метки - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, заносил значение времени ошибки с соответствующим знаком в запоминающее устройство и через 1 с продолжал движение точечного объекта по траектории.

Испытуемый в соответствии с рекомендациями выполнил 13 остановок движения точечного объекта в области контура метки, первые три из которых при оценке способности к предвидению хода событий не учитывались. В результате тестирования получены следующие значения ошибок несовпадения положений точечного объекта и контура метки: 47; 24; -32; -18; 44; 6; -25; -41; 18; 22 мс.

Время реакции человека на движущийся объект, вычисленное по формуле (1), равно 4,5 мс, что свидетельствует о незначительном преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в нервной системе испытуемого А., то есть о состоянии, близком к сбалансированности нервных процессов.

Испытуемый Б., 18 лет, аналогично испытуемому А., выполнил тест по определению времени реакции человека на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок несовпадения положений точечного объекта и контура метки: 24; 46; 16; -33; -17; 25; 51; 3; -34; 20 мс.

Время реакции человека на движущийся объект, вычисленное по формуле (1), равно 10,1 мс, что свидетельствует о запоздалом реагировании и преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в нервной системе испытуемого Б.

Таким образом, установлено, что предложенный способ определения времени реакции человека на движущийся объект позволяет повысить достоверность способа за счет изменения траектории движения точечного объекта и устранения эффекта привыкания испытуемого.

Положительный эффект предлагаемого способа определения способности к предвидению хода событий подтвержден результатами экспериментального исследования на группе из 10 испытуемых.

Таким образом, предлагаемый способ определения времени реакции человека на движущийся объект позволяет повысить достоверность способа за счет изменения траектории движения точечного объекта и устранения эффекта привыкания испытуемого.

Источники информации

1. Сурнина О.Е., Лебедева Е.В. Половые и возрастные различия времени реакции на движущийся объект у детей и взрослых // Физиология человека. - 2001. - Т. 27, №4. - С.56-60.

2. Караулова Н.И. Возможности использования реакции на движущийся объект в оценке результатов тренировки // Физиология человека. - 1982. - Т. 8, №4. - С.653-660.

3. Методы и портативная аппаратура для исследования индивидуально-психологических различий человека / Н.М.Пейсахов, А.П.Кашин, Г.Г.Баранов, Р.Г.Вагапов; Под ред. В.М.Шадрина. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1976. - 238 с.

4. Маслова О.И., Горюнова А.В., Гурьева М.Б. и др. Применение тестовых компьютерных систем в диагностике когнитивных нарушений при синдроме дефицита внимания с гиперактивностью у детей школьного возраста // Медицинская техника. - 2005. - №1. - С.7-13.

5. Патент РФ № 2326595. Способ оценки времени реакции человека на движущийся объект / Песошин А.В., Петухов И.В., Роженцов В.В. БИ 17. - 17 с.

Способ определения времени реакции человека на движущийся объект, заключающийся в предъявлении испытуемому на экране видеомонитора замкнутого контура с точечным объектом и метки, точечный объект движется с заданной скоростью по заданной траектории, испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по траектории, причем вычисляют ошибку несовпадения - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения - с отрицательным знаком, через заданное время возобновляют движение точечного объекта по траектории, описанную процедуру повторяют заданное число раз, после чего вычисляют время реакции Тр человека на движущийся объект как среднеарифметическое значение по формуле

где t i - время i-й ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число испытаний, отличающийся тем, что испытуемому предъявляют замкнутый контур, являющийся ограничивающим, внутри которого расположена метка - контур произвольных размеров и конфигурации, точечный объект движется внутри ограничивающего контура, отражаясь от его внутренней границы по принципу «угол падения равен углу отражения», испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта при пересечении им контура метки.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины и социальной работы, а именно реабилитологии, курортологии, медико-социальной экспертизе, неврологии, организации здравоохранения, социальной психологии, и предназначено для оценки эффективности реабилитации лиц с инвалидностью старше 18 лет в реабилитационных отделениях учреждений здравоохранения и социального обслуживания населения.

Изобретение относится к области медицинской техники, а также к спортивным и игровым тренажерам. .

Изобретение относится к области медицины, а именно к способам функциональной диагностики человека, и предназначено для профессионального психофизиологического отбора машинистов пассажирских поездов для работы без помощника.

Изобретение относится к области медицины, психологии и может быть использовано для оценки психофизиологического состояния человека, в частности, для психодиагностики в области психологии и психотерапии, для оценки физического состояния, а также для контроля за эффективностью процесса его реабилитации.

Школьная научно-исследовательская конференция «В мире исследования»

Определение быстроты реакции человека

(Исследовательская работа)

Поливцева Лариса Сергеевна,

МАОУ «Киевская СОШ»,

Руководитель:

Шингарева Вера Сергеевна,

учитель физики и математики,

МАОУ «Киевская СОШ»

Введение

С увеличением темпа жизни проблема снижения времени реакции на раздражитель с каждым годом становится всё актуальнее, поэтому многие исследователи обращаются к данной теме.

Метод измерения времени реакции человека меня удивил и заинтересовал. Во-первых, простотой, это нетрудно сделать обыкновенной линейкой. Во-вторых, важностью знания о нем. К примеру, время реакции является одним из важных критериев отбора водителей, операторов, летчиков, космонавтов и людей других профессий. Любого человека и дома, и на работе, и на улице в любую минуту могут встретить опасности, тогда его здоровье будет напрямую зависеть от его быстроты реакции.

Думаю, что после такой информации у многих подростков стоящих на пути выбора профессии (как и у меня) возникают вопросы: «Чему равно время реакции у меня? От чего оно зависит? Можно ли натренировать себя, чтобы улучшить неудовлетворительный результат? Смогу ли я быть водителем, летчиком или оператором на атомной электростанции?

Предположим, что если заниматься спортом или уметь реагировать на раздражители, то время реакции улучшается.

Целью работы является измерение время реакции человека в различное время суток, используя законы свободного падения тел и обычную ученическую линейку.

Объект исследования – учащиеся МАОУ Киёвская СОШ

Предмет исследования - время реакции

задачи :

изучить литературу о времени реакции человека;

провести эксперименты и проанализировать их результаты;

предложить способы улучшения неудовлетворительных результатов.

Методы исследования:

эмпирический

теоретический

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Что такое быстрота реакции человека

Быстрота реакции является одним из основных качеств живого организма. Очень важно быстро реагировать на внешние раздражающие воздействия, потому что среди них могут быть опасные или даже смертельные.

Время реакции является одним из главнейших качеств, определяющих результат соревнования, конкурса. От начала действия раздражителя до момента реакции всегда проходит определенное время, после чего включаются мышечные механизмы ответного действия, быстрота которых уже зависит от скорости движений тела. Время задержки определяется скоростью обмена веществ и является индивидуальной особенностью каждого организма. Оно не поддается тренировке, потому что невозможно увеличить скорость передачи нервных импульсов.

Время реакции – это протяженность от начала сигнала до реакции организма человека на этот сигнал. У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1-0,3 секунды.

Как ни странно, лидерские качества человека тоже зависят от времени реакции. А также, одним из самых важных качеств водителя является его время реакции на изменение дорожной обстановки.

Нужно научиться реагировать на раздражители, предшествующие опасному действию. Например, следует реагировать не на сам удар, а на подготовку к нему - ведь прежде чем ударить, противник обязательно посмотрит на цель, сменит позу, напряжет мышцы, вдохнет... Времени более чем достаточно. Нужно только выработать условный рефлекс, заложить в подсознание новый раздражитель и ответную реакцию на него.

1.2 Свободное падение тел

Свободным падением называется движение тела под действием силы тяжести. Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянна, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т.е. равноускорено (это вытекает из второго закона Ньютона).

Особенностью свободного падения является то, что все тела в данном месте земли падают с одинаковым ускорением. Это ускорение называется ускорением свободного падения. Её принято обозначать буквой g (первой буквой латинского слова gravitas (гравитас), что означает «тяжесть».

Существуют разные способы, позволяющие определить величину g с большой точностью (например, до 0,00001 м/с 2). Но при решении задач школьного курса физики, где не требуется высокой точности результата, обычно используют значение 9,8 м/с 2 или даже 10 м/с 2 .

Так как в нашем примере движение свободно падающего тела представляет собой равноускоренное движение без начальной скорости, то перемещения рассчитываются по формуле: s = g t 2 / 2 или h = g t 2 / 2 (т.е s = h)

Глава 2. Практическая часть

2.1. Исследование скорости реакции человека.

Берется деревянная линейка 50 см в длину. На стене делается отметка.

Затем, отвлекая внимание участника эксперимента, отпускает линейку в свободное падение. Участник должен остановить падение линейки, так быстро, как сможет.

Отмечает новое положение засечки линейки и производит замер её полета (h), т.е. расстояние между отметками на стене.

Скорость реакции вычисляется по формуле: t= , где

g -ускорение свободного падения, равное 9,8 [м/с 2 ].,

t –скорость реакции, [с];

h - расстояние между отметками на стене [м]

2.2 Результаты исследования

Результаты измерений вносим в таблицу. У испытуемых (учащихся 7,11 классов) вносились в таблицу сведения о посещении спортивных секций, а также их интерес к будущей профессии. (Приложение I)

Кто обследован	Утром, после 1 -го урока	Днем, после 6-го урока	Занимается спортом?	Склонность к профессии
Юноши 7 класса
				Водитель
Девушки 7 класса
				Врач
Юноши 11 класса
				Военный
				Учитель
				Не знает
Девушки 11класса
				Юрист
				Продавец
				парикмахер

Анализ полученных результатов:

Знак « - » обозначает, что участник опыта не успел остановить линейку до того как она коснулась пола.

У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1- 0,3 секунды. Измерения показали, что у всех обследованных подростков результат времени реакции - удовлетворительный.

Чтобы выявить зависимость результатов времени реакции от утомляемости человека, эксперименты были проведены после первого урока (это время считается, что организм ученика уже проснулся и потому любые мониторинги в школе проводят вторым уроком), а затем в конце учебного дня (после шестого урока).

Исследования показали, что у большинства учащихся время реакции повысилось, т.е. проявляется заторможенность действий.

Полностью подтверждается мнение о том, что у подростков, занимающихся спортом, посещающих спортивные секции по волейболу, баскетболу, время реакции лучше, чем у ребят, не интересующихся спортивными играми.

Двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка. Поэтому самый главный совет, вытекающий и анализа исследований: занятие спортом.

Очень эффективны по развитию быстроты реакции спортивные эстафеты, где сигнал в мозг поступает через осязание. То есть, надо как можно быстрее приступить к действию после того, как только предыдущий игрок коснется тебя.

Также можно использовать детскую игру «Хлопушки», сигнал в мозг поступают через органы зрения – глаза. Первый партнер становится и располагает открытую ладонь так, чтобы второму было удобно по ней бить. Например, становится боком ко второму, открытую ладонь держит перед собой. Второй партнер бьет по ладони первого в произвольные моменты времени. Задача первого - убрать ладонь, задача второго - попасть. Можно вести счет. Затем партнеры меняются.

Принцип, заложенный в этой игре, можно перенести на другие технические действия, например, на подсечки и уходы от ударов ног по нижнему уровню.

Заключение

В данной исследовательской работе опытным путем был определен механический параметр человека: скорость реакции человека.

При измерении времени и скорости реакции участников эксперимента было выяснено, что у многих участников скорость реакции очень замедленная. У некоторых участников эксперимента скорость реакции зависела от особенностей источника сигнала, у некоторых – нет. По результатам опытов можно сделать вывод, что скорость реакции разная у всех людей с рождения – определяется особенностями нервной системы, эмоциональными и психическими характеристиками человека. Однако опыты показали, что при плохом самочувствии или сильной усталости скорость реакции ухудшается.

Многие профессии требуют усиленного внимания и хорошей скорости реакции, поэтому при выборе профессии и приеме на работу эти характеристики человека являются немаловажными. Практическую ценность своей работы вижу в том, что каждый подросток, узнав свое время реакции, осознает необходимость улучшения результата, будет работать над собой и, возможно, это повлияет на выбор профессии.

И дома, и в школе, и на улице - в любую минуту подросток сможет уберечь себя от опасного для жизни воздействия.

Литература

1. М.В.Волькенштейн «Биофизика». – М.: Наука, 1988

2. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9класс. - М.: Просвещение, 2013.

3. А.Б.Рубин «Биофизика». – М.: Высшая школа, 1987

4. К.Ю.Богданов «Физик в гостях у биолога». – М.: Наука, 1986

5. В.Р.Ильченко «Перекрестки физики, химии, биологии». – М.: Просвещение, 2000

6. А.Г.Хрипкова «Физиология человека». –М.: Просвещение, 2013

7. http://www.psychology-online.net/articles/doc-1988.html

Приложение I

Лабораторная работа «Измерение времени простой сенсомоторной реакции»

Цель лабораторной работы:

Измерение времени простой сенсомоторной реакции на световой и звуковой раздражители.

Приборы и принадлежности:

Устройство психофизиологического тестирования «Рефлексометр».

Краткая теория:

Время реакции человека - интервал времени от начала воздействия на организм какого-либо раздражителя до ответной реакции организма.

Состоит из трёх фаз: время прохождения нервных импульсов от рецепторов до коры головного мозга; время, необходимое для восприятия нервных импульсов головным мозгом и организации ответной реакции в центральной нервной системе; время ответного действия организма. Время реакции зависит от типа раздражителя (звук, свет, температура, давление и т. д.) и его интенсивности, тренированности организма на восприятие этого раздражителя, его ожидаемости и др.

Время реакции на раздражители различной модальности различно. Самое короткое время реакции получается в ответ на слуховые раздражители, более продолжительные - на световые, самое длинное - на обонятельные и тактильные.

По степени сложности произвольные реакции человека можно разделить на следующие четыре вида:

1 простая сенсомоторная реакция;

2 сенсомоторная реакция различия;

3 сенсомоторная реакция выбора;

4 реакция на движущийся объект.

1 Простой сенсомоторной реакцией в психологии называют реакцию, которая осуществляется в условиях предъявления одного заранее известного сигнала и получения одного определённого ответа.

Например, в ответ на звуковой, световой, тактильный и т. д. сигналы человек должен как можно быстрее осуществить определённое действие - нажать на ключ или произнести определённый слог. Исследования показывают, что при надпороговой интенсивности раздражителя время простой реакции определяется в основном физической природой раздражителя и особенностями воспринимающего рецептора. Самая большая скорость простой реакции была получена при использовании звуковых и тактильных сигналов (105 - 180 мс). Скорость реакции на зрительный сигнал оказалась существенно меньшей (150 - 225 мс).

Это объясняется тем, что время рецепции звуковых и тактильных раздражителей намного короче времени реакции зрительного раздражителя, так как в последнем случае значительную долю времени занимает фотохимический процесс, преобразующий световую энергию в нервный импульс.

2 Сенсомоторной реакцией различения обозначают реакцию, которая производится в условиях, когда человек должен реагировать только на один из двух или нескольких сигналов (буквы, звуки, слоги), и, соответственно, ответное действие должно совершаться только на этот сигнал.

3 Сенсомоторной реакция выбора имеет место также при предъявлении двух или нескольких сигналов, но при условии, что нужно отвечать на каждый из них своим определённым действием. По сравнению с временем простой реакции время реакции различения и время реакции выбора заметно удлиняется.

Время реакции на раздражители различной модальности различно. Самое короткое время реакции получается в ответ на слуховые раздражители, более продолжительные - на световые, самое длинное - на обонятельные и тактильные .

При управлении техникой кроме времени реакции необходимо также учитывать время движения органов человеческого тела и время взаимодействия оператора с органами управления (таблица 4).

Таблица 4 - Значение времени реакции при различных движениях тела

Зависимость времени реакции от уровня тренированности, пола, возраста и различного рода влияний на организм.

Экспериментально показано (Н.И. Крылов, 1957, Н.И. Чуприкова, 1957, Е.И. Бойко, 1964, Е.Н. Сурков, 1984, В.П. Озеров, 1989), что:

1 Под влиянием тренировки время реакции не только укорачивается, но и стабилизируется, т.е. становится менее подверженным различного рода влияниям.

2 Укорочение времени реакции наиболее существенно в первые дни выполнения соответствующих упражнений.

3 Простая реакция поддается влиянию упражнений в заметно меньшей степени, чем реакция выбора. В частности, после лишь одного дня занятий время реакции выбора может сократиться на 30-40 %, тогда как простой сенсомоторной реакции - лишь на 10 %.

Каковы причины укорочения времени реакции после соответствующих тренировок? Известно, что всякий новый раздражитель сначала вызывает ориентировочную реакцию с более или менее обширной и длительной иррадиацией возбудительного процесса по коре больших полушарий, которая затем сменяется фазой концентрации. По мере повторения раздражителя имеет место привыкание, которое сопровождается все менее выраженной иррадиацией возбуждения с одновременным повышением динамичности возникающих нервных процессов. Постепенная редукция фазы иррадиации и достижение определенного уровня хронической (или статической) концентрации возбудительного процесса в коре, по-видимому, и являются одной из важнейших причин укорочения времени реакции в процессе тренировки.

Вторая причина, тесно связанная с первой, состоит в нарастающей по мере упрочения условных связей, стойкости корковых очагов возбуждения. Третья причина связана с изменением самой структуры временных связей, заменой более сложных второсигнальных ассоциаций более простыми первосигнальными.

Начиная с 3,5-4 и до 18-20 лет время реакции неуклонно сокращается. Затем оно стабилизируется, а после 40 лет по мере старения постепенно возрастает примерно в 1,5 раза (А.Г.Усов, 1960).

В ряде исследований (Е.П.Ильин, 1983, Е.Н.Сурков, 1984, Озеров, 1989) отмечаются половые различия, состоящие в том, что среднее время реакции у девочек, по сравнению с мальчиками, и у женщин, по сравнению с мужчинами, несколько длиннее .

Таблица 5 - Зависимость времени простой сенсомоторной реакции человека от физического и психоэмоционального состояния человека

Описание установки:

Измерить время позволяет устройство «Рефлексометр», в котором в качестве раздражителя использованы световой и звуковой сигналы

Установка состоит из блока формирования сигнала, имеющим буквенно-цифровой индикатор (1); блока управления с кнопками пуска (остановки) регистрирующего устройства (3) и блока светового (звукового) сигналов (2). Результаты тестирования выводятся на буквенно-цифровой индикатор и хранятся в памяти микроконтроллера.

В этом приборе микроконтроллер выполняет все основные функции, а именно, подаёт тестовые сигналы, измеряет время реакции, выводит информацию на буквенно-цифровой индикатор и хранит её в своей энергонезависимой памяти (EEPROM - электрически стираемое перепрограммируемое Постоянное Запоминающее Устройство (ПЗУ)).

Прибором управляют с помощью кнопки (Пуск/Сброс), нажатиями на которую последовательно переключают режимы работы, либо компьютерной мышью. Нажатие сопровождается звуковым сигналом.

Схема прибора показана на рисунке 6.

Рисунок 6 - Электрическая схема рефлексометра

Тактовая частота микроконтроллера стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Его частота (4,096 МГц) выбрана так, чтобы было удобно использовать её для измерения временных интервалов. К линии порта RA0 (вывод 17) микроконтроллера через токоограничивающий резистор R3 подключена кнопка SB1. Если её контакты разомкнуты, на этой линии порта присутствует низкий уровень, если замкнуты -- высокий. Для отображения информации применён ЖКИ HG1 со встроенным контроллером. Он отображает две строки по шестнадцать символов в каждой и снабжён светодиодной подсветкой.

Управление индикатором осуществляет микроконтроллер DD1 по линиям RBO, RB1 и RB4--RB7, загрузка данных происходит полубайтами. Подборкой резистора R7 устанавливают желаемую контрастность изображения. На линии порта RB2 формируется сигнал управления полевым транзистором VT1, который включает (выключает) подсветку ЖКИ, резистор R6 -- токоограничивающий. На линии порта RB3 формируется импульсный сигнал частотой 4 кГц, который через резистор R4 поступает на акустический излучатель НА1.

Питают устройство от внешнего источника постоянного или переменного напряжения 8... 12 В, потребляемый ток не превышает 130 мА. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное напряжение или подводит постоянное напряжение к элементам устройства в требуемой полярности. Напряжение питания микроконтроллера и ЖКИ стабилизировано интегральным стабилизатором DA1, конденсаторы С1--СЗ, С6, С7 -- сглаживающие.

После подачи питающего напряжения происходит считывание данных из EEPROM микроконтроллера. Звучит короткий однократный звуковой сигнал и включается подсветка индикатора HG1. В его верхней строке появляется надпись «Record Рекорд». Справа выводится лучший результат текущего сеанса -- при первом включении это максимально возможный измеряемый временной интервал -- 9,999 с. Слева -- лучший результат за всё время работы прибора, при первом включении также 9,999 с.

До нажатия кнопки SB1 происходит генерация значения длительности предстартовой паузы. Она составляет от 1 до 8,2 с и носит случайный характер. После нажатия на кнопку SB1 и её отпускания начнётся отсчёт предстартовой паузы, сброс информации ЖКИ, отключение его подсветки. Затем акустический излучатель подаёт однократный звуковой сигнал. По истечении паузы наступает момент старта -- включается подсветка ЖКИ, звучит звуковой сигнал (световой сигнал) и начинается отсчёт времени. Прибор измеряет время реакции в интервале 0.001...9,999 с шагом 0,001 с.

Если испытуемый не нажимает на кнопку в течение 9,999 с, звуковой сигнал прекращается и прибор переходит в исходное состояние, когда отображаются лучшие результаты. При нажатии на кнопку в течение указанного временного интервала происходит остановка счёта, звуковой сигнал отключается. На верхней строке ЖКИ появляется надпись «Reaction Реакция», на нижней слева -- число измерений (максимум 255), справа -- измеренное время реакции.

Далее проводятся сравнения полученного результата с лучшими результатами за текущее и за всё время работы прибора. При фиксации нового рекорда происходит перезапись данных в EEPROM микроконтроллера. После нажатия на кнопку SB 1 и её отпускания прибор переходит в исходное состояние. Если нажать на кнопку до момента старта (фальстарт), зазвучит двукратный звуковой сигнал, включится подсветка ЖКИ и в верхней строке появится надпись «F.start Ф. старт». Через несколько секунд прибор перейдёт в исходное состояние .

Ход работы:

1 Включите прибор, установив тумблер в положение «Вкл.» После подачи питающего напряжения, звучит короткий однократный звуковой сигнал и включается подсветка индикатора. В его верхней строке появляется надпись «Record Рекорд». Справа выводится лучший результат текущего сеанса, слева -- лучший результат за всё время работы прибора.

2 Сядьте за столом в удобной позе. Испытуемый должен смотреть только на блок светового (звукового) сигналов. Переведите правый тумблер в положение «Звук».

3 Положите руку на панель органов управления установки (кнопка «Пуск/Сброс», компьютерную мышь) так, чтобы указательный палец правой (левой) руки свободно располагался на кнопке.

4 Нажмите кнопку «Пуск/Сброс». После нажатия на кнопку и её отпускания начнётся отсчёт предстартовой паузы, сброс информации ЖКИ, отключение его подсветки. Затем акустический излучатель подаёт однократный звуковой сигнал и начинается отсчёт времен. По истечении паузы наступает момент старта -- включается подсветка ЖКИ, звучит звуковой сигнал и начинается отсчёт времени. Прибор измеряет время реакции в интервале 0.001...9,999 с шагом 0,001 с.

5 При появлении звукового сигнала, необходимокак можно быстрее, нажать на кнопку мыши и остановить счёт, звуковой сигнал отключается. На верхней строке ЖКИ появляется надпись «Reaction Реакция», на нижней слева -- число измерений (максимум 255), справа -- измеренное время реакции.

6 Нажмите на кнопку «Пуск/Сброс», в результате чего прибор переходит в исходное состояние. Если нажать на кнопку мыши до момента старта (фальстарт), зазвучит двукратный звуковой сигнал, включится подсветка ЖКИ и в верхней строке появится надпись «F.start Ф. старт». Через несколько секунд прибор перейдёт в исходное состояние.

7 Измерение необходимо проводить от 10 до 30 раз, затем найти среднее значение времени реакции. Переключив тумблер в положение «Свет», повторите действия 1-13.

8 Из полученных результатов отнимите время, затраченное на движения фалангой пальца (0.17 сек.). Полученное значение времени реакции на световой и звуковой раздражители, сравните со значениями, приведенными в таблице 3.

Выводы: для данной лабораторной работы было создано устройство психофизиологического тестирования «Рефлексометр»» с подробным описанием заданий, с указаниями к выполнению работы.

Для определения скорости сенсомоторной реакции исследовались добровольцы обоего пола в возрасте от 19 до 23 лет в различном психоэмоциональном состоянии. Тест проводился в условиях тишины и отсутствия других раздражителей, в удобном положении тела и наличием опоры для локтя, чтобы уменьшить влияние статического сокращения мышц руки. Для определения скорости простой сенсомоторной реакции испытуемым предъявлялись визуальные раздражители в виде лампы зеленого цвета диаметром 0,3 см. и звукового сигнала. При появлении необходимого сигнала -- зеленого цвета, задача добровольца -- максимально быстро нажать на клавишу. Время между появлением сигналов было случайным и колебалось от 1 до 7 секунд. Испытуемые были предупреждены, что в каждой серии исследования сначала им будут предъявляться 10 световых (исследование времени простой сенсомоторной реакции), затем 10 звуковых, сигналов.

Испытание проводилось на 15 испытуемых, 5 из которых находились заторможенном состоянии.

Оценивалось только время сенсомоторной реакции, ошибки выполнения задания исключались. С целью борьбы с артефактами исключались первые значения в каждой реакции, время которых превышало 2000 мс. Последние заведомо превышают время сенсомоторной реакции и чаще всего связаны с отвлечением испытуемых от выполнения теста.

По результатом проведенных исследований следует, что у десяти студентов время среднее время реакции на световой раздражитель приблизительно равно 0,327 с, на звуковой - 0,302 с. Эти значения соответствуют нормой для обычного, нетренированного человека. У пятерых студентов, находящихся в заторможенном, вызванных непродолжительным сном, среднее время реакции на световой раздражитель было равным 0,497, на звуковой раздражитель - 0,472 с. Эти значения соответствуют низкой простой сенсомоторной реакции.

Тем не менее эти результаты являются нормой, т.к. время реакции человека находится в промежутке от 0,1 до 0,5 сек. Например, время продолжительности формирования ответного действия водителя на сигналы светофора в населенном пункте 0,3-0,4 с. Время реакции зависит от степени тренерованности человека. У более тренерованных людей время реакции достаточно низкая, примерно 0,13-0,15 с. На время реакции влияют такие факторы как утомляемость, невнимательность, прием тонизирующих веществ или алкоголя. При приеме небольшой его дозы алкоголя, время реакции увеличивается в 2-4 раза.

Цель работы.
Измерить и произвести сравнение времени простой сенсомоторной реакции на световой и звуковой раздражители в обычных и экстремальных условиях.

Оборудование.
1. Измеритель времени реакции “Темп”
2. Микрокалькулятор.
Теоретическое введение
Так как психические процессы представляют собой явления, развивающиеся во времени, никакой поведенческий акт, никакая условная или безусловная реакция организма на действие раздражителя (стимула) не может быть мгновенной. Как правило, она характеризуется определенным временем реакции, включающим в себя моторный и латентный периоды.
Моторный период - это время непосредственного ответного действия.
Латентный (скрытый) период - это временной промежуток между моментом появления раздражителя и началом ответной реакции на него. Существует три вида реакции:
1) простая реакция, когда на предъявление заранее известного сигнала человек реагирует определенным однозначным ответом;
2) реакция различения, при которой однозначный ответ ожидается лишь на один из нескольких предъявляемых сигналов;
3) реакция выбора, состоящая в предъявлении испытуемому нескольких сигналов, на каждый из которых предусмотрен свой вид ответа.
Усложнение реакции ведет к увеличению времени реакции. В случае простой сенсомоторной (двигательной) реакции на внешний раздражитель ее латентный период обусловлен рядом физиологических и психологических факторов, прежде всего инерцией рецептора. Так, сетчатка начинает посылать по зрительному нерву в мозг электрические импульсы только через 60-80 мс после начала действия оптического стимула.
При воздействии звукового сигнала необходимо время на прохождение импульсов в соответствующий центр головного мозга, декодирование этого импульса, выработку ответной программы, передачу командных импульсов к исполнительному органу. Вот почему Кор- тиев орган начинает посылать импульсы в мозг лишь
после завершения восьми полных колебаний действующего на ухо-звука.
Знание времени реакции необходимо при проектировании тех видов человеческой деятельности, где существует лимит времени на выполнение определенных действий (в авиации, космонавтике, в современных АСУ, на различных видах транспорта). В теоретическом плане измерение времени реакции выступает довольно продуктивным методом анализа психической деятельности, ее сложности и саморегуляции.
Время реакции относится к числу тренируемых проявлений психики человека. Оно значительно короче у лиц, работа которых связана с необходимостью осуществления быстрых двигательных реакций (водители автомобилей, летчики, боксеры, теннисисты, вратари футбольных и хоккейных команд и др.).
Большое влияние на период сенсомоторной реакции оказывает физиологическое и психологическое состояние человека (недомогание, усталость, умственное утомление, алкогольное отравление). Поэтому время реакции может быть использовано как показатель изменения психического (эмоционального) состояния человека.
Задание
1. Изучить инструкцию по эксплуатации прибора “Темп”.
2. Изучить методику измерения и оценки времени простой сенсомоторной реакции на световой и звуковой раздражители.
3. Произвести десятикратное измерение времени простой сенсомоторной реакции на световой раздражитель.
4. Произвести десятикратное измерение времени простой сенсомоторной реакции на звуковой раздражитель.
5. Произвести десятикратное измерение времени простой сенсомоторной реакции на световой (звуковой) раздражитель в условиях воздействия экстремального фактора.
6. Осуществить математическую обработку полученных данных (средние значения, дисперсии, значимость различий), сделать их анализ.
7. Составить отчет о выполненной работе.

Ход выполнения задания
При выполнении лабораторной работы используется измеритель времени реакции “Темп” (рис. 5), дающий возможность произвести количественную оценку времени реагирования испытуемого на световые и звуковые раздражители. Прибор включает в себя устройство предъявления звуковых и световых сигналов, регистрации времени реакции испытуемого, конструктивно оформленное в виде панели экспериментатора, и устройство съема раздражителей, оформленное в виде панели испытуемого. Панели испытуемого и экспериментатора расположены на противоположных сторонах прибора, чем исключается зрительный контакт между исследователем и обследуемым.

{foto} Рис. 5. Измеритель времени реакции “Темп”:
а - вид со стороны панели экспериментатора; б - вид со стороны панели испытуемого
На рабочем месте находится бригада студентов (слушателей) в составе трех человек, попеременно выполняющих роли испытуемого, протоколиста и экспериментатора. Перед выполнением работы каждый член бригады измеряет у себя пальпаторно или с помощью пульсо- графа П-5 частоту сердечных сокращений, после чего занимает свое место у прибора и готовится к выполнению задания.

Экспериментатор включает прибор, поставив переключатель “Сеть” в положение “Вкл.”, и убеждается в его готовности к работе (включении) по загоранию лампочки “Сеть”. Испытуемый в это время знакомится с расположением органов управления на панели прибора и вспоминает порядок работы с ним. Протоколист делает заготовки таблиц (табл. 7).
Таблица 7
Экспериментальные данные испытуемого

Вид раздражителя	Порядковый номер испытания
	1	2	3	Л	5	G	7	8	9	10
Свет
Звук

После подготовительных операций экспериментатор напоминает о действиях испытуемого и протоколиста во время эксперимента и предупреждает о начале испытания.
При необходимости подачи светового сигнала экспериментатор нажимает на одну из 6 кнопок, расположенных в горизонтальной части панели. При этом над нажатой кнопкой высвечивается табло-индикатор появления светового сигнала, включается электросекундомер, а на панели испытуемого появляется свет в одной из клавиш, расположенных под надписью “Свет”. Испытуемый нажимает на светящуюся клавишу, стараясь сделать это возможно быстрее, при этом прекращается ее свечение, а также свечение табло на панели экспериментатора. Секундомер останавливается, протоколист снимает показания электросекундомера и заносит данные в верхнюю строку таблицы, соответствующую световому сигналу в опыте 1. После этого экспериментатор осуществляет сброс показателей электросекундомера, нажав на рычаг до упора, и процедура повторяется.
При необходимости подачи звукового сигнала порядок работы аналогичен рассмотренному с той лишь разницей, что экспериментатор ставит переключатель “Звук” в положение “Вкл.”. При этом включается звонок и по
является звуковой сигнал. Испытуемый должен нажать на светящуюся клавишу, расположенную под надписью “Звук”. Звуковой сигнал при этом исчезает, а регистратор заносит данные в верхнюю строку записи (время реакции на звуковой раздражитель).
Экстремальный режим работы создается за счет эмо- циогенного инструктажа испытуемого, например сообщения ему протоколистом или экспериментатором о низких результатах реагирования на световой (звуковой) сигнал и требования реагировать быстрее.
Порядок работы членов бригады остается прежним, за исключением того, что у испытуемого перед реагированием на сигнал стрессогенного характера снимаются показатели частоты сердечных сокращений, а регистратор заносит данные эксперимента в нижнюю строку таблицы соответствующего сигнала (звукового или светового).
Обработка данных эксперимента
Обработку данных эксперимента целесообразно производить на основе применения качественно-количественных методов.
Рекомендации при обработке экспериментальных данных.
1. Рассчитать среднее значение времени реакции на световой сигнал в обычных условиях (МС=ХС), используя формулу (1).
2. Произвести расчет среднего значения времени реакции на звуковой сигнал в обычных условиях (М3=Х3), пользуясь формулой (1).
3. Рассчитать среднее значение времени реакции на световой или звуковой сигнал в экстремальных условиях (МСЭ=ХСЭ; мзз=хзэ), используя формулу (1).
4. Вычислить коэффициент корреляции (Яж) времени реакции на световой и звуковой сигналы, используя формулу (11).
5. Определить корреляцию реакции в обычных и экстремальных условиях (Доэ), используя формулу (11).
6. Оценить надежность различий времени реакции в обычных и экстремальных условиях (Коэ), пользуясь формулой (8).
7. Оценить надежность различий реагирования на световой и звуковой сигналы (Ксз), пользуясь формулой (8).

Содержание отчета
1. Задание.
2. Таблица с данными эксперимента.
3. Данные расчета средних значений времени реакции, коэффициентов корреляции, надежности различий.
4. Анализ и интерпретация полученных результатов.
5. Обоснованные выводы по работе и рекомендации по использованию полученных результатов.
6. Дата выполнения лабораторной работы и подпись исполнителя.