Реакция кожно-гальваническая. Гальваническая реакция

Исследованиями физиологов в конце 19-го века было установлено, что между двумя электродами, непосредственно приложенными к коже, существует разность потенциалов, обусловленная местным обменом веществ, состоянием сосудов и гидрофильностью кожи. Участки кожи, богатые потовыми железами, электроотрицательны, а бедные ими – электроположительны. Под влиянием боли, психического напряжения, возбуждения анализаторов разность потенциалов изменятся. Этот эффект открыт русским физиологом И.Р. Тархановым в 1889 г. Обычно между электродами, находящимися на расстоянии 1 см друг от друга, разность потенциалов Δφ составляет 10 – 20 мВ. Под влиянием раздражителей Δφ растёт до десятков и сотни милливольт. Для снятия потенциалов применяются электроды из цинка или серебра и имеют форму дисков диаметром ~ 10 мм. Для лучшего контакта используется электропроводная паста. Ранее паста изготавливалась из каолина и насыщенного раствора ZnS в воде. В настоящее время используется паста промышленного изготовления. Схема измерений представлена на рисунке. Видно, что используется метод компенсации. Для измерения замыкается ключ 1. Ключ 2 включён произвольным образом. Затем реостатом сводят до нуля ток, показанный амперметром в измерительной цепи. Если не получается, делают переключение ключа 2. Потом подают раздражитель объекта и через латентный период (который составляет 1 – 3 с) регистрируют кожно-гальваническую реакцию на раздражитель. Такая процедура называется кожно-гальванической реакцией по Тарханову.

Кожно-гальваническую реакцию можно регистрировать по методике французского врача К. Фере. По этой методике измеряется электрическое сопротивление между двумя точками кожи. Под действием раздражителя электрическое сопротивление кожи меняется по истечении латентного времени. Оба метода дают идентичные результаты при регистрации кожно-гальванической реакции (КГР).

Информативные возможности КГР.

Электропроводность кожи зависит от состояния вегетативной нервной системы. Факторы, определяющие электропроводность - это деятельность потовых желез, проницаемость биологических мембран, гидрофильность кожи, кровоснабжение. Воздействия, под влиянием которых меняется электропроводность: болевые ощущения, нервно-психическое напряжение, афферентные стимулы (свет, звук). Изменение электросопротивления кожи обозначается как КГР, поскольку оно сопровождается изменением гальванического потенциала кожи. Она проводится на постоянном напряжении.

Кожногальванические реакции в высшей степени неспецифичны, так как они могут быть связаны как со сложными нейро-эндокринными сдвигами, так и с изменениями информационных потоков в центральной нервной системе. При возбуждении симпатической системы сопротивление кожи уменьшается (или увеличивается отрицательный потенциал электрода). При парасимпатических реакциях происходит наоборот.

У лётчиков при полёте по параболе Кеплера наблюдались колебания электрических сопротивлений, вызванные действием перегрузок, перемежающихся с состояниями невесомости. У шизофреников наблюдаются спонтанные кожно-гальванические реакции. Наряду с этими сравнительно быстрыми реакциями имеются также медленные изменения потенциалов (часовые, суточные). Во сне сопротивление растёт. При возбуждении вестибулярного аппарата сопротивление уменьшается. КГР считается показателем бдительности и сознательности пилота. Этим методом регистрируются эмоции – возбуждение, испуг, страх и т.п.

Метод КГР применялся на космических кораблях в ходе медицинских исследований и контроля состояния космонавтов. При полётах на «Востоке 3» и «Востоке 4» этим методом регистрировались медленные колебания кожногальванического потенциала, а на «Востоке 5» и «Востоке 6» - быстрые колебания. У данного метода имеются также определённые сложности в реализации. Они связаны с ростом электрического сопротивления за счёт нарушения контакта с кожей и за счёт поляризационных явлений. У пилотов и космонавтов электроды для регистрации КГР накладывают на стопу – тыльную и подошвенную части. Закрепляют электроды эластичной повязки. Неспецифичность кожно-гальванических реакций диктует необходимость их постоянного сопоставления с другими физиологическими показателями, с записью радиопереговоров и с телевизионным изображением. Например, на записи кожно-гальванической реакции В.В. Терешковой сигнал совпадал с её пробуждением от сна, которое контролировалось по открытию глаз. Последнее регистрировалось методом электроокулографии (ЭОГ).

Электрическая активность кожи – кожно-гальваническая реакция (КГР) – определяется двумя способами. Первый, предложенный С. Фере (Fere) в 1888 г., представляет собой измерение кожного сопротивления. Второй – измерение разности потенциалов между двумя точками на поверхности кожи – связан с именем И. Р. Тарханова (1889).

Сопоставление КГР, полученных по методу Фере и по методу Тарханова, привело к выводу, что изменения разности кожных потенциалов и кожного сопротивления отражают одну и ту же рефлекторную реакцию, фиксируемую в различных физических условиях (Кожевников, 1955). Изменения сопротивления всегда представляются однофазной волной уменьшения исходного кожного сопротивления. Изменения кожных потенциалов могут выражаться в виде волн различной полярности, часто многофазных. Согласно Р. Эдельбергу (Edelberg, 1970), разность потенциалов кожи включает эпидермальный компонент, не связанный с активностью потовых желез, тогда как проводимость кожи его не имеет, то есть отражает состояние потовых желез.

При измерении кожного сопротивления с внешним источником тока, присоединенным отрицательным полюсом к ладони, латентный период изменения сопротивления оказывается на 0,4–0,9 сек больше, чем скрытый период изменений разности потенциалов. Динамические характеристики фазической КГР достоверно отражают быстропротекающие процессы в ЦНС. Характер и форма тонического компонента являются индивидуальными показателями и не обнаруживают четкой зависимости от типа деятельности.

В возникновении КГР участвуют два главных механизма: периферический (свойства самой кожи, в том числе активность потовых желез) (Biro, 1983) и передаточный, связанный с активирующим и пусковым действием центральных структур (Lader, Motagu, 1962). Различают спонтанную КГР, развивающуюся при отсутствии внешнего воздействия, и вызванную – отражающую реакцию организма на внешний стимул.

Для регистрации КГР используют неполяризующиеся электроды, накладываемые обычно на ладонную и тыльную поверхность рук, кончики пальцев, иногда – на лоб или ступни ног.

Наиболее эффективна КГР в сочетании с другими методами при оценке эмоционального состояния испытуемых (рис. 2.24).

Рис. 2. 24. Изменение физиологических функций испытуемого при наступлении дремоты (а) и при пробуждении (б).

1, 2 – ЭЭГ, отведения 0 1 и 0 2 (левое и правое полушария соответственно); 3, 4 – КГР левой и правой руки; 5 – сейсмоактограмма (сигналы появляются при постукивании испытуемым по датчику пальцем); 6 – ЭКГ (Леутин, Николаева, 1989).

Все описанные методы получения психофизиологической информации имеют свои достоинства и недостатки. Одновременное использование сразу нескольких из них в одной экспериментальной ситуации позволяет получить более надежные результаты. Дополнительное использование психологических тестов также повышает эффективность применения физиологических методов.

Кожно-гальванический рефлекс (КГР) или вызванныекожные вегетативные потенциалы характеризуют электрические свойства кожи, связанные, главным образом, с активностью потовых желез, которые, в свою очередь, находятся под контролем симпатической нервной системы.Плотность потовых желез на поверхности тела неравномерна – на ладонях и поджошвах около 400 на 1 квалдратный см поверхности кожи, на лбу около 200, на спине около 60. Существуют два типа потовых желез: апокринные и экринные. Превые, расположенные в подмышечных впадинаъх и паху, определяют запах тела и реагируют на раздражители, вызывающие стресс. Они непосредственно не связаны с регуляцией температуры тела. Вторые расположены по всей поверхности тела, и их главная функция – терморегуляция. Однако те экринные железы, которые расположены на ладонях и подошвах ног, а также на лбу, реагируют в основном на внешние раздражители стрессовые воздействия. В психофизиологии электрическую активность кожи используют как показатель ориентировочной или оборонительной реакции на внешние стимулы и внутреннего эмоционального напряжения. В качестве стимулов обычно используется раздражение кожи электрическим током, вспышка света, звуковой сигнал или глубокий вдох. Однако очень часто наблюдается выраженные изменения электрической активности кожи не вызванные каким-либо внешним раздражителем. Такие проявления, в отличие от вызванной реакции, называют спонтанной активностью, которая имеет эмоциональную и терморегуляционную компоненты. Эмоциональная активность регистрируется на ладонях и подошвах в обычных температурных условиях и усиливается в ответ на внешние возбуждающие стимулы. Терморегуляторная компонента появляются исключительно при возбуждении температуры окружающей среды.

Ориентировочная или оборонительная реакция сопровождается понижением сенсорных порогов, приостановкой текущей физической активности и усилением мышечного тонуса.Эту сложную реакцию сопровождает множество физиологических изменений, в том числе изменение электрической активностимозга, сужение сосудов конечностей, различные изменения сердечного ритма и дыхания. В норме при повторении раздражителя ориентировочная реакция быстро ослабеваетвплоть до полного исчезновения. Замедленное привыкание к физиологически нейтральным стимулам свидетельствует о регидности ВНС, повышенной тревожности или психических отклонениях. Нгапример, у шизофреников привыкание происходит значительно медленнее, чем у людей с ногмальной психикой.в общем случае происходит значительно медленнее, чем у людей с нормальной психикой. В общем случае КГР может рассматриваться как показатель неспецифической нервно-психической напряженности и эмоциональности.

Физиологические механизмы и параметры артериального давления (АД)

Артериальное давление (АД) формируется за счет систолы желудочков в период изгнания из них крови, когда изгоняемая в артерии порция кровиприобретает кинетическую энергию равную половине произведения массы этойпорции на квадрат скорости изгнания. Соответственно, энергия, сообщаемая артериальной крови, имеет тем большие значения, чем больше ударный объем сердца и чем выше скорость изгнания, зависимая от мощности сокращения желудочков. Толчкообразное поступление крови из желудочков вызфывает локальное растяжение стенок аорты и легочного ствола и порождаетударную волну давления, распространение которойс перемещением локального растяжения стенки по длине артерии обуславливает формирование артериального пульса. Величина АД напрямую зависит отсопротивления кровотоку в сосудах (тем больше, чем меньше их просвет, больше их длинна и выше вязкость крови). Сопротивление кровотоку в основном формируется на периферии артериального русла, в мелких артериях и артериолах, называемых резистивными сосудами.

Устойчивость кровяного давления в организме обеспечивается функциональными системами, поддерживающими оптимальный для метаболизма тканей уровень артериального давления. Основным в деятельности функциональных систем являетсяпринцип саморегуляции, благодаря которому в здоровом организме любые эпизодические колебания АД, вызванные действиемфизических или эмоциональных факторов, через определенное время прекращаются, и АД возвращается к исходному уровню. В случае длительных повторяющихся негативных факторов, воздействующих на состояние организма и АД, патологический уровень АД может»закрепиться» , что приводит к возниктновению заболеваний сердечно-сосудистой системы (ССС).

Регуляция кровяного давления осуществляется комплексом сложно взаимодействующихнервных и гумораьных влияний на тонус и деятельность сердца. Управение прессорными и депрессорными реакциями связано с деятельностью бульбарных сосудодвигательных центров, контролируемой гипоталамическими, лимборетикулярными структурами и корой мозга, и реализуется через изсменение активности парасимпатических и симпатических нервов, регулирующих тонус сосудов, деятельность сердца, почек и эндокринных желез, гормоны которых участвуют в регуляции кровяного давления. Среди последних натбольшее значение имеют АКТГ и вазопрессин гипофиза, адреналин и гормоны коры надпочечников, а также гормоны щитовидной и половой желез. Гуморальное звено регуляции АД представлено такжесистемой ренин-ангиотензин, активность которой зависит от режима кровоснабжения и функции почек, простогландинами и рядом иных вазоактивных субстанций различного происхождения (альдестерон, кинины, вазоактивный интестинальныйпептид, гистамин, серотонин и др.)

кожно-гальваническая реакция - КГР) - биоэлектрическая активность, фиксируемая на поверхности кожи и обусловленная деятельностью потовых желез, - показатель электропроводимости кожи. Выступает компонентой реакций эмоциональных организма, связанных с работой системы нервной симпатической. Может регистрироваться с любого участка кожи, но обычно используются пальцы и кисти рук или подошвы ног. Служит для анализа состояний человека, его эмоционально-волевых и интеллектуальных процессов. Имеет две формы:

1) форма физическая - одна из компонент рефлекса ориентировочного, возникающего в ответ на новый стимул и угасающего с его повторением;

2) форма тоническая - характеризует медленные изменения кожной проводимости, кои развиваются, например, при утомлении.

В структуре реакции кожно-гальванической можно выделить различные составляющие:

1) уровень тонической активности - как некое фоновое, относительно длительное состояние;

2) реакция в ответ на раздражители - которая продолжается в течение нескольких секунд;

3) спонтанная реакции - не связанная с определенным раздражителем. При этом уровень тонической активности выступает как показатель функционального состояния системы нервной центральной: сопротивление кожи возрастает при состоянии расслабления, убывает при активации.

Изменение электрической сопротивляемости кожного покрова. КГР широко используется при измерении уровня активации и обычно ассоциируется с идеей детектора лжи.

Кожно-гальваническая реакция (КГР)

Специфика. Биоэлектрическая активность, фиксируемая на поверхности кожи, обусловленная деятельностью потовых желез. Выступает компонентом различных функциональных состояний, ориентировочного рефлекса, эмоциональных реакций организма, связанных с работой симпатической нервной системы. Несет отпечаток индивидуальных различий. Служит для анализа состояний человека, его эмоционально-волевых и интеллектуальных процессов.

Виды. В структуре КГР могут быть выделены различные составляющие:

Уровень тонической активности как некое фоновое, относительно длительное состояние,

Реакция в ответ на раздражители, которая продолжается в течение нескольких секунд,

- "спонтанная" реакция, несвязанная с каким-либо определенным раздражителем.

При этом уровень тонической активности выступает как показатель функционального состояния центральной нервной системы: сопротивление кожи повышается при расслабленном состоянии, понижается при активации.

Диагностика. Может регистрироваться с любого участка кожи, но обычно используются пальцы и кисти рук или подошвы ног. Для регистрации может осуществляться замер:

Разности кожных потенциалов (метод Тарханова, разработанный в 1890 г.);

Изменения кожного сопротивления (метод Фере, разработанный в 1888 г.).

КОЖНО-ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ

Измерение электрической чувствительности кожи гальванометром. Используется два метода: измерение Фере, при котором регистрируются изменения в сопротивлении кожи при пропускании слабого электрического тока, и измерение Тарханова, при котором регистрируется слабый ток, фактически продуцируемый телом. Так как данные измерения Фере увеличиваются с увеличением потоотделения, часто выдвигались предположения, что оно является индикатором эмоциональной напряженности или тревоги. Оказалось, что это предположение трудно обосновать, и, возможно, лучше всего рассматривать этот показатель просто как меру физиологического возбуждения: см. детектор лжи, полиграф. Укожногзль-ванической реакции имеются и альтернативные названия, которые обычно используются синонимично, например, психогальваническая реакция, электро-дермальная реакция, электрическая реакция кожи, феномен Фере и феномен Тарханова.

КОЖНО-ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ (КГР)

показатель электропроводности кожи, оцениваемый величиной электрического сопротивления кожи либо разностью электрических потенциалов между двумя точками кожи. Наиболее выраженной КГР бывает при ее регистрации с кончиков пальцев, ладоней и тыльной поверхности кистей рук, а также с подошвы стопы. КГР имеет фазическую и тоническую формы. В первом случае КГР - один из компонентов ориентировочного рефлекса, возникающего в ответ на новый стимул и угасающего с его повторением. В отличие от фазических кратковременных КГР, тоническая форма характеризует медленные изменения электрокожного сопротивления. Его величина может служить показателем функционального состояния человека. Во сне, при потере бдительности величина сопротивления становится больше, а при высоком уровне активации организма (напр., в состоянии эмоционального напряжения) - понижается. Фазические колебания электрокожных потенциалов, спонтанно возникающие при отсутствии внешних раздражителей, также отражают состояния человека, связанные с тревогой, напряжением, внутренней мыслительной деятельностью. В общей и инженерной психологии КГР широко используется в качестве средства для контроля и диагностики функционального состояния человека, а также в исследованиях интеллектуальной деятельности, особенностей ^эмоциональной и волевой сферы человека. На основе анализа КГР построен и такой прибор, как детектор лжи (см. также Электрическая активность кожи).

КОЖНО-ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ (син.: феномен Тарханова, психогальваническая реакция ) - изменение разности потенциалов и снижение электрического сопротивления между двумя участками поверхности кожи, возникающее при различных раздражениях, вызывающих эмоциональное возбуждение. К.-г. р. регистрируется в экспериментальных и клин, условиях, в процессе трудовой и спортивной деятельности, а также при космических полетах для определения состояния вегетативной нервной системы и эмоциональноаффективной сферы человека. Первым характерные колебания потенциалов кожи у человека при эмоциональном возбуждении описал в 1889 г. И. Р. Тарханов. Он предположил, что величина потенциала кожи зависит от секреторной активности потовых желез. Лейдер и Монтегью (М. Н. Lader, I. D. Montegu, 1962) показали, что важную роль в генезе К.-г. р. играют мембранноионные сдвиги, происходящие в клетках потовых желез на стадии их пресекреторной активности. Радиоактивным методом было установлено, что электрические потенциалы кожи образуются в результате разной скорости трансмембранного переноса ионов натрия в клетках между наружным и внутренним слоями кожи в связи с различным уровнем их энергетического обмена (ок. 5 - 10% энергии окислительно-восстановительных процессов, протекающих в коже, преобразуется в биоэлектрическую энергию).

К.-г. р. регистрируется обычно в форме разности потенциалов между двумя участками кожной поверхности или снижения сопротивления кожи к постоянному току.

При регистрации К.-г. р. электроды располагают, напр., на ладони и тыльной стороне кисти. Кривая записи К.-г. р. отражает медленное колебание разности потенциалов (или электрического сопротивления) со скрытым периодом реакции в пределах от 1 до 5 сек.

К.-г. р. проявляется совместно с потоотделительной, зрачковой, сосудистой и другими реакциями, что позволяет рассматривать ее как объективный показатель состояния вегетативной нервной системы (см.) и эмоциональной сферы. На проявление К.-г. р. влияет суточная периодика физиол, функций, возраст испытуемого, состояние эндокринной системы, действие принятых медикаментов и другие факторы. Регистрация К.-г. р. используется при изучении процессов высшей нервной деятельности (Е.Н. Соколов, 1958; П. В. Симонов, 1964), т. к. она является постоянным компонентом ориентировочно-исследовательской реакции (см.) и ее можно воспроизвести условнорефлекторно.

Библиография: Кожевников В. А. Сравнительная характеристика кожно-гальванических рефлексов, наблюдаемых при измерении разности кожных потенциалов и кожного сопротивления, Физиол, журн. СССР, т. 41, № 2, с. 195, 1955; Симонов П. В. Теория отражения и психофизиология эмоций, М., 1970, библиогр.; Тарханов И. О гальванических явлениях в коже человека при раздражениях органов чувств и различных формах психической деятельности, Вестн, клин, и суд. психиат, и невропат., № 1, с. 73, 1889.