Современные методы оценки состояния человека

| 
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное 
учреждение высшего образования 
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ  
ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА 
Учебное пособие 
Ростов-на-Дону – Таганрог 
Издательство Южного федерального университета 
2024 

|  
 
УДК [612+612.821]:57.088.1(075.8) 
ББК 28.707.3+88.23 я73 
С56  
Печатается по решению кафедры физиологии человека и животных  
Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского  
Южного федерального университета (протокол № 5 от 26 мая 2023 г.) 
 
Рецензенты: 
кандидат биологических наук, доцент кафедры «Биология и общая патология» 
Донского государственного технического университета,  
старший научный сотрудник И. В. Соболева; 
кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии человека 
и животных Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского  
Южного федерального университета О. И. Шквирина 
 
Авторский коллектив: 
Е. К. Айдаркин, О. Л. Кундупьян, А. Н. Старостин, М. А. Болдырева, 
А. Г. Глумов, В. Р. Хатламаджиян, Ю. Л. Кундупьян, К. Ю. Гануша 
 
Современные методы оценки состояния человека : учебное по 
С56 
собие / Е. К. Айдаркин, О. Л. Кундупьян, А. Н. Старостин [и др.] ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2024. – 298 с. 
ISBN 978-5-9275-4641-1  
В учебном пособии представлено полное и систематическое изложение 
материала, входящего в учебную программу курса «Большой практикум по 
физиологии человека». Детально рассматриваются методы прогноза и 
оценки функционального состояния по психометрическим, поведенческим, 
вегетативным показателям, а также по показателям общей и локальной активации мозга. Содержит комплект оригинальных учебно-исследовательских работ со скриптами обработки данных на языках MATLAB и Python, с 
подробными пояснениями, позволяющими освоить методику обработки 
данных на современном научно-техническом уровне.  
Предназначено для студентов, обучающихся в области физиологии и 
психофизиологии по направлению «Биология» 06.00.00. 
ISBN 978-5-9275-4641-1 
УДК [612+612.821]:57.088.1(075.8) 
ББК 28.707.3+88.23 я73 
© Южный федеральный университет, 2024 
© Оформление. Макет. Издательство 
Южного федерального университета, 2024 

|  
 
Оглавление 
 
1. Функциональное состояние........................................................................................ 
5 
1.1. Функциональная надежность оператора..................................................... 
5 
1.2. Понятие ФС и подходы к его определению................................................ 11 
1.3. Виды управления ФС операторов  
 
в процессе профессиональной деятельности........................................... 
17 
2. Оценка ФС по психометрическим показателям............................................ 22 
2.1. Определение индивидуального  
 
профиля функциональной межполушарной асимметрии................. 
23 
2.2. Анализ характеристик зрительно-моторных реакций........................ 30 
2.3. Оценка свойств внимания  
 
с помощью корректурной пробы Бурдона.................................................. 
33 
3. Оценка ФС по поведенческим показателям  
 
деятельности человека................................................................................................... 
37 
3.1. Айтрекинг и его характеристики..................................................................... 37 
3.2. Применение айтрекинга в исследованиях процесса чтения............ 40 
3.3. Применение айтрекинга и ЭЭГ в исследованиях  
 
прогностического кодирования при зрительном восприятии....... 
42 
4. Оценка ФС по вегетативным параметрам......................................................... 46 
4.1. Оценка состояния дыхательной системы.................................................... 46 
4.1.1. Общая информация о дыхательной системе................................. 46 
4.1.2. Паттерн дыхания............................................................................................ 49 
4.1.3. Методы регистрации параметров дыхательного акта............. 52 
4.1.4. Основные параметры дыхания.............................................................. 55 
4.2. Оценка сердечно-сосудистой системы........................................................... 57 
4.2.1. Строение проводящей системы............................................................. 57 
4.2.2. Аномальные (эктопические) водители ритма.............................. 58 
4.2.3. Контроль сердечного ритма и проведения  
 
 
импульсов сердечными нервами:  
симпатические и парасимпатические нервы................................ 
60 

|  
 
4.2.4. Электрокардиограмма................................................................................ 61 
4.2.5. Вариационная пульсометрия................................................................. 66 
5. Оценка ФС по показателям общей активации мозга................................ 74 
5.1. История развития ЭЭГ............................................................................................. 74 
5.2. Датчики ЭЭГ................................................................................................................... 78 
5.3. Ритмы ЭЭГ....................................................................................................................... 80 
5.4. Классификация ЭЭГ.................................................................................................. 85 
5.5. Методы анализа ЭЭГ................................................................................................. 87 
6. Оценка ФС по показателям локальной активации мозга...................... 92 
6.1. Локальная активация мозга и ФС человека............................................... 92 
6.2. Природа и функциональное значение компонентов ССП................... 98 
6.2.1. Генераторы компонентов ССП............................................................... 100 
6.2.2. Компонент С1 зрительного ССП............................................................ 102 
6.2.3. Компонент Р50 ССП...................................................................................... 103 
6.2.4. Компонент P100 ССП.................................................................................... 106 
6.2.5. Компонент N1 ССП......................................................................................... 111 
6.2.6. Негативность рассогласования.............................................................. 116 
6.2.7. Компонент Р2 ССП......................................................................................... 119 
6.2.8. Компонент N2 ССП............................................................................... 124 
6.2.9. Компонент Р300 ССП.................................................................................... 127 
Литература................................................................................................................................... 133 
Приложение. Учебно-исследовательские работы............................................ 
147 
 
 

|  
 
1. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ  
1.1. Функциональная надежность оператора  
 
Современная трудовая деятельность связана с уменьшением 
физического напряжения человека и увеличением времени взаимодействия его с информационно-управляющими системами, 
что существенно увеличивает долю умственного труда, который 
представляет собой вариант операторской деятельности в рамках сложных человеко-машинных систем (СЧМС).  
Эффективность и качество деятельности операторов определяются совершенствованием информационных технологий 
(автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора СЧМС), 
уровнем профессиональной подготовки и функциональной 
надежности. 
Профессиональная надежность – это способность оператора 
действовать в соответствии с профессиональными алгоритмами 
для получения требуемого результата (в рамках качественных и 
временных лимитов) в стандартных и нештатных ситуациях.  
С точки зрения инженерной психологии и медицины во главу 
угла функциональной надежности ставится сохранение жизни, 
здоровья и работоспособности оператора при адекватном выполнении профессиональных обязанностей. 
Следовательно, надежность оператора определяется двумя 
факторами: 
– компетентностью, отражающей способность применения оператором знаний, умений и навыков в различных режимах деятельности (определяется профессиональной подготовкой);  

|  
 
– функциональным состоянием (ФС) организма, связанным с 
физиологическими и психологическими качествами, а также состоянием здоровья (определяется технологиями оценки, прогноза и обеспечения устойчивости оптимальных ФС). 
Данные факторы взаимосвязаны, но каждый из них имеет 
собственные механизмы обеспечения профессиональной деятельности. Показано, что функциональная надежность, которая 
учитывает соотношение ФС оператора и его работоспособности, 
определяет до 25 % общей надежности специалистов (Сысоев, 
Билый, 2021) независимо от их уровня подготовки (квалификации, опыта и пр.).  
Современные тенденции развития информационных и компьютерных технологий связаны со следующими факторами:  
– увеличение темпа и сложности деятельности операторов 
СЧМС, что приводит к росту вероятности ошибочных реакций и 
глобальных негативных последствий (аварии, техногенные катастрофы) и повышает требований к профессиональной надежности; 
– усиление напряженности профессиональной деятельности, 
связанное с дополнительными требованиями к ФС оператора и 
повышением требований к функциональной надежности;  
– истощение психофизиологических резервов при действии 
экстремальных факторов (перенапряжение, стресс) и развитие 
патологических процессов, возникающих в процессе адаптации 
оператора к профессиональной деятельности. 
Следовательно, повышение требований к профессиональной 
надежности оператора приводит к росту требований к функциональной надежности, которая, в свою очередь, определяется динамикой ФС, адаптационных процессов и уровнем профессионального здоровья, которые взаимосвязаны и отражают различные уровни обобщенности физиологических, психофизиологических и психологических характеристик оператора.  

|  
 
ФС в значительной степени формирует эффективность и качество профессиональной деятельности, которая предъявляет 
ряд требований к функциональной надежности, что определяется их довольно сложной взаимосвязью (профессиональные 
навыки эффективно реализуются при оптимальных ФС и разрушаются при стрессовых ситуациях). При этом под эффективностью подразумевается не только результативность (продуктивность), но и способность к актуализации физиологических и 
психологических ресурсов для выполнения профессиональной 
деятельности (Леонова, Кузнецова, 2015). 
Длительность и динамика различных ФС формируют совместно с процессами саморегуляции непрерывный процесс 
адаптации, а уровень адаптации, в свою очередь, определяет 
структуру психофизиологических процессов, лежащих в основе 
ФС, и характер их взаимоотношений (Дикая, 2003). Взаимодействие текущего ФС и уровня адаптации определяет функциональную надежность оператора в рамках конкретной (вид, интенсивность и длительность) профессиональной деятельности. 
На эффективность выполнения операторских задач значительное влияние оказывает наличие адекватных профессионально важных качеств (ПВК), особенности реализации которых 
в процессе деятельности также зависят от текущего ФС, а амплитуда и продолжительность изменения ФС при действии экстремальных факторов, в свою очередь, связаны с динамикой 
развития адаптационных реакций. 
Функциональная надежность зависит также от профессионального здоровья организма (способность сохранять компенсаторные и защитные механизмы, обеспечивающие работоспособность во всех условиях профессиональной деятельности) 
(Пономаренко, Разумов, 1997). Профессиональное здоровье рассматривается в виде системы, основными структурными компонентами которой являются клинический, психический и физи

|  
 
ческий статусы, обусловливающие уровень ФС, психических и 
физических качеств, устойчивость оператора к факторам профессионального труда и надежность его деятельности. Центральное место в структуре профессионального здоровья занимают ПВК, которые определяют генотипический статус человека, его функциональные резервы, а далее (и непосредственно, и 
опосредованно) – ФС человека (Пономаренко, Разумов, 1997). 
Под психофизиологическими резервами понимается возможный 
диапазон ФС, в их динамике обеспечивается заданная эффективность, качество профессиональной деятельности (Курзанов, 
2015) и, следовательно, уровень и характер адаптационных возможностей. 
Критерием профессионального здоровья служит работоспособность человека, которая определяется как максимально возможная эффективность деятельности специалиста, обусловленная ФС его организма, с учетом ее физиологической стоимости 
(Шостак, 2006, с. 71). 
Комплексирование механизмов функционирования оператора, адаптации его к профессиональной деятельности и развития 
профессиональных заболеваний происходит при усилении 
нагрузки на оператора.  
Л. Г. Дикая выделяет четыре типа ФС (Дикая, 2003):  
– пограничные, или переходные, которые по физиологическим и психологическим критериям оцениваются как норма; 
оператор может находиться в них длительное время в зависимости от функционального резерва, условий и интенсивности профессиональной деятельности, характеризующейся субэкстремальным характером;  
– состояния напряжения, характеризующиеся мобилизацией 
защитных механизмов и увеличенной активностью регуляторных механизмов, в которых адаптация организма носит кратковременный экстремальный характер;  

|  
 
– состояния перенапряжения, для которых характерен дефицит адаптационных резервов и предельная нагрузка на гомеостатические механизмы, к которым относятся состояния непродуктивной напряженности, переутомления, стресса;  
– преморбидные состояния, в которых выделяют две стадии:  
а) стадию истощения регуляторных механизмов с неспецифическими нарушениями гомеостаза; б) собственно преморбидные состояния, представляющие собой субклинические формы заболеваний с характерными изменениями в органах и системах. 
Следовательно, пограничные и переходные ФС соответствуют 
норме функциональной надежности (при субэкстремальных 
воздействиях), возникают на этапе оптимальной адаптации 
оператора и характеризуются адекватным уровнем профессионального здоровья. 
Появление и усиление экстремальных факторов приводит к 
отклонению функциональной надежности от нормы и формированию ФС напряжения и перенапряжения, что свидетельствует 
об активации новых адаптационных процессов, связанных с развитием стрессорных стадий тревоги и резистентности соответственно, при сохранении исходного уровня профессионального 
здоровья. 
Дальнейшее усиление или увеличение длительности воздействия экстремальных факторов приводит к существенному ухудшению функциональной надежности, связанной с развитием преморбидных ФС, что соответствуют дезадаптации, которая на первом этапе характеризуется развитием третьей стадии стресса (истощение), а затем – патологических процессов. 
При ослаблении нагрузки наблюдаются противоположные тенденции в развитии ФС (снижение активации вплоть до монотонии 
при пограничных и переходных ФС), адаптации (восстановление 
исходного адаптационного уровня, реадаптация), восстановление 
исходного уровня профессионального здоровья. 

|  
 
Таким образом, основные задачи оценки функциональной 
надежности связаны с контролем ФС, уровня адаптации и состояния здоровья, а также характера их взаимодействия в соответствии с уровнем профессиональной нагрузки.  
Для управления ФС (оценка, прогноз и коррекция) необходимо выделить механизмы и характеристики его развития, а также 
параметры и методы их регистрации и анализа. 
Определяя ФС как системную реакцию, выделяют три уровня 
реагирования: физиологический, психофизиологический и психический (Ильин, 2005), которым соответствуют различные 
компоненты ФС (Дикая, 2003). 
Активационно-энергетический компонент связан с оценкой 
энергетических затрат по объективным показателям активации 
различных систем организма и оператора в целом. 
Мотивационно-эмоциональный компонент связан с приоритетом субъективной активности оператора (мотивы, цели) по 
отношению к физиологическим параметрам ФС в процессе адаптации и развития стрессорных реакций. 
Когнитивный компонент связан с оценкой эффективности 
обработки информации оператором в различных условиях с использованием объективных (состояние соответствующих структур мозга, айтрекинг, клавиатурный почерк) и субъективных 
(психометрических) методов, характеризующих состояние когнитивных функций (внимание, память, восприятие, принятие 
решений и т. д.). 
Данные компоненты взаимосвязаны, и в зависимости от интенсивности, длительности и качества деятельности в процессе 
формирования ФС, адаптационных и патологических процессов 
создается определенная иерархия их взаимоотношений. 
При стандартных условиях профессиональная деятельность 
реализуется с помощью сформированных в процессе подготовки 
функциональных систем.