Также было проведено сравнение среднего диаметра зрачка при выполнении двух четко различимых подзаданий: вычисления ответа и поиска правильного варианта ответа. Для всех записей, кроме одного опыта у одного испытуемого, диаметр зрачка был значимо выше при поиске ответа по сравнению с решением (7-тест, p < 0,001). Такие же результаты были получены и при анализе данных в парадигме, приближенной к TEPR. При сравнении среднего диаметра зрачка в первые 1000 мс решения задачи и поиска ответа (если поиск занимал менее 1 с, данные усреднялись для всего времени поиска) значок имеет значимо больший диаметр во время поиска. Этот результат также был высоко значим (7-тест, p < 0,001) для всех испытуемых, кроме одной записи для одного испытуемого. В связи с этим мы предполагаем, что реакция зрачка здесь отражает не сложность задания, а общую активацию. Выбор правильного ответа испытуемый должен был сделать как можно быстрее, и от него требовалась точная и быстрая моторная реакция - перемещение курсора мыши и нажатие на кнопку. По сравнению со счетом в уме это в большей степени мобилизовало испытуемого и вызывало дополнительное расширение зрачка. Таким образом, диаметр зрачка оказывается маркером текущего подзадания - вычисления или поиска варианта ответа.
При анализе индивидуальных особенностей отмечается разная выраженность этого эффекта: степень расширения зрачка при поиске ответа индивидуальна, воспроизводится в двух экспериментах для каждого испытуемого. Кроме того, при анализе динамики этой реакции в ходе работы были обнаружены индивидуальные особенности. Испытуемых можно было условно разделить на две группы. Первая, наиболее представленная, демонстрировала стабильное увеличение диаметра зрачка при поиске ответа на протяжении всей работы. При этом степень расширения зрачка может индивидуально варьировать. Во второй группе эффект становился менее выраженным со временем. Такой паттерн был наиболее выражен у одного испытуемого (рис. 1). При анализе общей динамики изменения диаметра зрачка в ходе всего эксперимента единой тенденции не обнаруживалось. В отдельных записях отмечались как тенденции к сужению, так и к расширению зрачка.
Рис. 1 Примеры динамики изменения диаметра зрачка при решении и поиске правильного варианта ответа при усреднении по пятиминутным интервалам: a - испытуемый с ярко выраженным и стабильным расширением зрачка при поиске ответа; б - испытуемый с угасающей в ходе работы зрачковой реакцией при поиске ответа Fig. 1. Examples of the changes in pupil diameter during mental calculation and search for an answer (5-min interval averages): a - a subject with prominent and stable pupil dilation during the search for an answer; б - a subject with a pupil reaction to an answer search that attenuates in the process of work
При анализе динамики изменения диаметра зрачка у трех испытуемых отмечались периоды ярко выраженного гиппуса - осцилляций диаметра зрачка частоты около 1 Гц при условии постоянной освещенности. В данном исследовании колебания имели частоту около 0,2-0,25 Гц. Данные периоды были разделены более длительными промежутками с типичной картиной зрачковых реакций (рис. 2). Этот феномен редко упоминается в литературе, посвященной пупиллографии, и его причины не до конца известны. Отмечается, что подобные осцилляции могут отражать процессы регуляции автономной нервной системы, а также становиться более выраженными при утомлении и развитии сонливости [Regen et all., 2013; Schumann et all., 2015].
Рис. 2 Динамика диаметра зрачка в ходе решения задачи (пунктир) и поиска правильного ответа (сплошная линия). На 1 с времени приходится 120 тактов видеоокулографа: ф а - типичная динамика с выраженным расширением зрачка при выборе ответа; s б - период работы с выраженными осцилляциями зрачка (гиппусом) с периодом О tx около 4 с га Fig. 2. Pupil diameter dynamics during mental calculation (dotted line) § о and search for an answer (solid line). For 1 second there are 120 clock cycles 8.^ of the videooculograf: < s a - a typical dynamic with prominent pupil dilation during the search for an answer; б - a period of work with dominating by pupil oscillations (hippus) with approximately 4 second period
Выводы
У испытуемых с выраженным гиппусом нельзя было отметить временной динамики периодов осцилляций в ходе работы, они наступали хаотично. Самое раннее время наступления периода - 3 минуты после начала работы, поэтому мы не связываем их с наступлением общего утомления. Возможно, осцилляции частично связаны с периодами меньшей мотивации к работе и снижения фокуса на задании. В силу достаточно высокой амплитуды колебаний диаметра зрачка все остальные зрачковые реакции оказываются замаскированы гиппусом.
Как показывает данная работа, зрачковые реакции в ходе работы с арифметическими выражениями демонстрируют чувствительность к подзаданиям, требующим разной степени активации, а также индивидуальные особенности реагирования. Кроме того, были обнаружены осцилляции зрачка, которые связывают с утомлением, а в данной работе сопровождают интенсивную умственную деятельность с начала работы. Пупиллометрия может дать дополнительную информацию как об общих тенденциях, так и об индивидуальных особенностях реагирования в ходе умственной работы.
зрачок арифметический гиппус
Библиографический список / References
1. Величковский Б.Б., Морозов М.А. Динамика размера зрачка как показатель уровня нагрузки на человека-оператора // Человеческий фактор: проблемы психологии и эргономики. 2013. № 4. C. 54-57. [Morozov M.A., Velichkovsky B.B. Pupil size dynamics as indicator of operator's workload. Chelovecheskii faktor: problemy psikhologii i ergonomiki. 2013. № 4. Рр. 54-57.]
2. Пучкова А.Н., Ткаченко О.Н., Дорохов В.Б. Экспериментальная модель для исследования умственного утомления и адаптивной функции дневного сна для восстановления работоспособности // Экспериментальная психология. 2013. № 1 (6). C. 48-60. [Puchkova A.N., Tkachenko O.N., Dorohov V.B. Experimental model aimed to study mental fatigue and adaptive function of a daytime nap for restoration of operational capability. Experimental Psychology (Russia). 2013. № 1 (6). Рр. 48-60.]
3. Пучкова А.Н., Ткаченко О.Н., Дорохов В.Б. Стабилизирующая роль дневного сна при утомлении, вызванном непрерывной умственной работой // g Социально-экологические технологии. 2016. № 1. C. 67-75. [Puchkova A.N., Tkachenko O.N., Dorohov V.B. The stabilizing role of day sleep in cases of being exhausted by constant mental work. Socialno-ecologicheskie technologii. 2016. № 1. q Рр. 67-75.]
4. Beatty J., Lucero-Wagoner B. The pupillary system. Handbook of psy-
chophysiology. J.T. Cacioppo, L.G. Tassinary, G.G. Berntson (ed.). NY, 2000.
Рр. 142-162.
5. Iqbal S.T., Zheng X.S., Bailey B.P. Task-evoked pupillary response to mental workload in human-computer interaction. Extended abstracts of the 2004 conference x on Human factors and computing systems. NY, 2004. Рр. 1477-1480.
6. Jainta S., Baccino T. Analyzing the pupil response due to increased cognitive demand: an independent component analysis study. International journal of psychophysiology. 2010. № 1 (77). Pp. 1-7.
7. Marquart G., Workload Assessment for Mental Arithmetic Tasks using the Task- Evoked Pupillary Response. Peer J Computer. 2015. Science. 1:e16 https://doi. org/10.7717/peerj-cs.16.
8. Meghanathan R.N., Leeuwen C., Nikolaev A.R. Fixation duration surpasses pupil size as a measure of memory load in free viewing. Frontiers in human neuroscience. 2014. № 8. P. 1063.
9. Regen F., Dorn H., Danker-Hopfe H. Association between pupillary unrest index and waking electroencephalogram activity in sleep-deprived healthy adults. Sleep Medicine. 2013. № 9 (14). Pp. 902-912.
10. Schumann A., Kralisch C., Bar K.-J. Spectral decomposition of pupillary unrest using wavelet entropy. Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS. 2015. Pp. 6154-6157.
11. Wang J.T. Pupil dilation and eye-tracking. A handbook of process training methods for decision research: A critical review and user's guide. M. Schulte-Mecklenbeck, A. Kuhberger, R. Ranyard (eds.). Psychology Press, 2011. Pp. 1-33.