Хронофизиологические особенности операторов с начальным уровнем профессиональной подготовки
Автор: Кудрин Р.А., Лифанова Е.В., Плотникова А.В.
Журнал: Физическое воспитание и спортивная тренировка @journal-fvist
Рубрика: Медико-биологические аспекты физического воспитания и спортивной тренировки
Статья в выпуске: 1 (27), 2019 года.
Бесплатный доступ
У операторов с начальным уровнем подготовки утренний хронотип является наиболее предпочтительным для эффективной профессиональной деятельности. В частности, в состоянии спокойного бодрствования у представителей данной группы отмечаются признаки напряжённого внимания (преобладание тета- и низкочастотного бета-ритма), а также эмоционального возбуждения и умственного напряжения (преобладание бета-ритма).
Хронотип, хронофизиологические особенности операторов, биоэлектрическая активность головного мозга, эффективность работы операторов, профессиональный отбор операторов
Короткий адрес: https://sciup.org/140243696
IDR: 140243696
Текст научной статьи Хронофизиологические особенности операторов с начальным уровнем профессиональной подготовки
Введение . В современных условиях цифровизации здравоохранения и экономики РФ в целом профессия оператора является одной из самых востребованных и, вместе с тем, самых сложных на рынке труда. Данный вид профессиональной деятельности связан с переработкой больших объёмов разнообразной информации, которую предъявляет машина [3]. При этом человек, являясь звеном в цепи «человек-машина-среда», выполняет функцию посредника между внешним миром и техническим устройством [8, 9].
Повсеместное внедрение новейших достижений научно-технологического прогресса требует постоянного участия операторов. Вместе с тем эксплуатация автоматизированных машинных систем в виду их постоянно увеличивающейся сложности сопровождается возрастанием личной ответственности оператора за ошибки в работе [1, 5].
В настоящее время между профессиональными требованиями к оператору, отражающими специфику труда, и его индивидуальными психофизиологическими особенностями имеются выраженные противоречия. Это определяет настоятельную необходимость изучения закономерностей работы человека в системах управления. Кроме того, требуется разработка на этой основе актуальных практических рекомендаций по оптимизации профессиональной деятельности операторов и отбору лиц для операторских профессий [12].
Умение поддерживать высокий уровень бдительности в течение длительного времени является одним из ключевых качеств современного оператора. Наибольшее значение это имеет для работающих в ночную смену и напрямую зависит от их хронофизиологических особенностей [4]. В свою очередь хронотип, являясь относительно устойчивой индивидуальной психофизиологической характеристикой состояния и работоспособности человека, проявляется в виде предпочтения им утренней или вечерней деятельности [14].
Исходя из этого, представляется актуальным изучение хронофизиологических особенностей операторов для выявления их профессионально важных качеств.
В свою очередь исследование биоритмологических особенностей позволит оценить, в какое время суток оператор, относящийся к тому или иному хронотипу, способен наиболее продуктивно и с минимальным количеством ошибок осуществлять про- фессиональную деятельность. Это имеет большое значение в сложных условиях операторского труда, особенно при работе по сменам [11,15].
Цель работы. На основе представлений о хронофизиологии человека планируется разработать новый подход к оптимизации профессиональной деятельности оператора, в том числе снижению физиологической «цены» эффективной работы. Для этого будут исследованы особенности биоэлектрической активности головного мозга у операторов с различным хронотипом. Выявленные ключевые показатели и индикаторы планируется использовать в контексте превентивного управления психофизиологическим здоровьем и трудоспособностью человека-оператора.
Методика исследования. В настоящем исследовании участвовал 121 человек с начальными навыками операторской деятельности в возрасте 18-45 лет. По результатам предварительного медицинского осмотра все обследованные оказались практически здоровыми.
Фоновая биоэлектрическая активность головного мозга оценивалась по параметрам электроэнцефалографии (ЭЭГ) с применением международной схемы установки электродов «10-20 %» [6]. При этом использовался 8-канальный электроэнцефалограф «Нейрон-Спектр-1» производства ООО «Нейрософт». Обследование проводилось с 9 до 12 часов.
Для определения хронотипа использовалась анкета Остберга в модификации С. И. Степановой [10].
Статистическая обработка полученных данных проводилась в программных пакетах Gnumeric (версия 1.12.35) и LibreOffice (версия 6.0.3.2) [2].
Результаты исследования и их обсуждение. По результатам теста Остберга операторы были разделены на 5 хронотипов: 1) слабо выраженный утренний; 2) чётко выраженный утренний; 3) аритмичный; 4) слабо выраженный вечерний; 5) чётко выраженный вечерний. При этом чётко выраженный утренний хронотип включал в себя лишь единичных участников, вследствие чего мы посчитали возможным объединить крайние типы между собой. В дальнейшей работе использовалась распространённая в литературе классификация, включающая в себя три основных хронотипа: утренний, вечерний и аритмичный [13].
Среди обследованных операторов представители аритмичного хронотипа составили 61,2 %, утреннего – 7,4 % и вечернего – 31,4 %.
В результате проверки выборок на нормальность распределения (по критерию Шапиро-Франсиа при n<50 и по критерию Колмогорова-Смирнова при n>50) оказалось, что для утреннего хронотипа p=0,07, для вечернего - p=0,04, для аритмичного - p=0,38 [7]. В выборках же, соответствующих утреннему и аритмичному хронотипам, p>0,05, следовательно, эмпирическое распределение соответствовало нормальному. В выборке вечернего хронотипа - p<0,05, что говорит о существенном отклонении распределения от нормального. Таким образом, для сравнения указанных выборок нами использовался односторонний дисперсионный анализ (H-критерий Краскела-Уоллиса).
В таблице 1 представлены хронофизиологические особенности операторов по результатам теста Остберга.
Таблица 1
Хронофизиологические особенности операторов
(односторонний дисперсионный анализ)
Показатели теста Остберга |
Утренний хронотип (n=9) Me |
Вечерний хронотип (n=38) Me |
Аритмичный хронотип (n=74) Me |
Итоговый результат, баллы |
85,3* |
49,1* |
67,9* |
Примечание: * статистически значимые различия (р<0,05)
Из таблицы 1 следует, что итоговый результат теста Остберга оказался наименьшим в группе вечернего хронотипа - 49,1 балла (межквартильный размах 46-54 балла), средним в группе аритмичного хронотипа - 67,9 балла (межквартильный размах 64-72 балла) и наибольшим в группе утреннего хронотипа - 85,3 балла (межквартильный размах 83-90 баллов). Обнаруженные различия итогового результата теста Остберга в группах обследованных с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p=-1,58 * 1017).
В результате проверки нормальности распределения выборок (по критерию Ша-пиро-Франсиа при n<50 и по критерию Колмогорова-Смирнова при n>50) оказалось, что для утреннего, вечернего и аритмичного хронотипов по большинству показателей ЭЭГ распределение существенно отличается от нормального [7]. В связи с этим сравнение данных выборок проводилось с помощью одностороннего дисперсионного анализа (H-критерий Краскела-Уоллиса).
В таблице 2 представлены биоэлектрические особенности операторов по результатам электроэнцефалографии (левые отведения).
Таблица 2
Биоэлектрические особенности операторов (левые отведения; односторонний дисперсионный анализ)
Ритмы ЭЭГ |
Отведения ЭЭГ |
Параметры ЭЭГ |
Утренний хронотип (n=9) Me |
Вечерний хронотип (n=38) Me |
Аритмичный хронотип (n=74) Me |
Альфа-ритм |
Лобные |
частота, Гц |
9,7 |
9,4 |
9,8 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,9 |
1,3 |
1,2 |
||
индекс ритма, % |
11 |
8 |
9 |
||
Центральные |
частота, Гц |
9,9 |
9,5 |
9,7 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,3 |
1,7 |
1,7 |
||
индекс ритма, % |
20 |
18 |
17 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
9,8 |
9,6 |
10,2 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,7 |
2,1 |
2,2 |
||
индекс ритма, % |
29 |
29 |
25 |
||
Височные |
частота, Гц |
9,4 |
9,4 |
9,8 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,9 |
1,2 |
1,3 |
||
индекс ритма, % |
8 |
8 |
11 |
||
Бета-ритм (НЧ) |
Лобные |
частота, Гц |
15,4 |
15,3 |
15,8 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,5 |
0,5 |
0,6 |
||
индекс ритма, % |
2 |
2 |
2 |
||
Центральные |
частота, Гц |
16,1 |
15,9 |
15,9 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,6 |
0,6 |
0,7 |
||
индекс ритма, % |
3 |
3 |
3 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
16,4 |
15,9 |
15,6 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,6 |
0,8 |
0,7 |
||
индекс ритма, % |
2 |
3 |
3 |
||
Височные |
частота, Гц |
15,0 |
15,9 |
15,7 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,5 |
0,6 |
0,5 |
||
индекс ритма, % |
3 |
2 |
2 |
||
Бета-ритм (ВЧ) |
Лобные |
частота, Гц |
22,9 |
23,1 |
22,9 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,4 |
0,4 |
0,3 |
||
индекс ритма, % |
3 |
2 |
2 |
||
Центральные |
частота, Гц |
22,3 |
22,2 |
22,1 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
||
индекс ритма, % |
3 |
3 |
3 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
24,1 |
22,7 |
22,5 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,4 |
0,4 |
0,5 |
||
индекс ритма, % |
2 |
2 |
3 |
Продолжение таблицы 2
Ритмы ЭЭГ |
Отведения ЭЭГ |
Параметры ЭЭГ |
Утренний хронотип (n=9) Me |
Вечерний хронотип (n=38) Me |
Аритмичный хронотип (n=74) Me |
Бета-ритм (ВЧ) |
Височные |
частота, Гц |
21,4 |
23,9 |
22,4 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,3* |
0,4* |
0,4* |
||
индекс ритма, % |
3 |
3 |
3 |
||
Тета-ритм |
Лобные |
частота, Гц |
5,3 |
5,2 |
5,3 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,2 |
1,6 |
1,5 |
||
индекс ритма, % |
10 |
9 |
9 |
||
Центральные |
частота, Гц |
5,3 |
5,4 |
5,4 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,8 |
1,8 |
1,7 |
||
индекс ритма, % |
21* |
15* |
15* |
||
Затылочные |
частота, Гц |
5,2 |
6,0 |
5,5 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
||
индекс ритма, % |
12 |
11 |
10 |
||
Височные |
частота, Гц |
4,9 |
5,3 |
5,4 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,1 |
1,5 |
1,5 |
||
индекс ритма, % |
13 |
12 |
14 |
||
Дельтаритм |
Лобные |
частота, Гц |
0,9 |
0,9 |
1,0 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
3,5 |
4,6 |
3,9 |
||
индекс ритма, % |
57 |
63 |
61 |
||
Центральные |
частота, Гц |
1,5 |
1,2 |
1,2 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
2,6 |
3,2 |
3,3 |
||
индекс ритма, % |
47 |
45 |
49 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
3,5 |
2,9 |
3,0 |
||
индекс ритма, % |
37 |
32 |
40 |
||
Височные |
частота, Гц |
0,9 |
1,3 |
1,2 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
2,0 |
3,2 |
3,4 |
||
индекс ритма, % |
44 |
52 |
50 |
Примечание: * статистически значимые различия (р<0,05)
Из таблицы 2 следует, что амплитуда спектра высокочастотного бета-ритма в левых височных отведениях оказалась наименьшей в группе утреннего хронотипа – 0,3 мкВ/с (межквартильный размах 0,11-0,33 мкВ/с). В группе вечернего хронотипа тот же показатель составил 0,4 мкВ/с (межквартильный размах 0,25-0,51 мкВ/с), а в группе аритмичного хронотипа – 0,4 мкВ/с (межквартильный размах 0,28-0,46 мкВ/с). Обнаруженные различия амплитуды спектра высокочастотного бета-ритма в левых височных отведениях между хронотипами оказались статистически значимыми (p=0,02892).
Кроме того, индекс тета-ритма в левых центральных отведениях оказался наибольшим в группе утреннего хронотипа – 21 % (межквартильный размах 17-25 %). В группе вечернего хронотипа тот же показатель составил 15 % (межквартильный размах 12-18 %) и в группе аритмичного хронотипа – 15 % (межквартильный размах 12-18 %). Обнаруженные различия индекса тета-ритма в левых центральных отведениях у операторов с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p=0,01023).
В таблице 3 представлены биоэлектрические особенности операторов по результатам электроэнцефалографии (правые отведения).
Таблица 3
Биоэлектрические особенности операторов (правые отведения; односторонний дисперсионный анализ)
Ритмы ЭЭГ |
Отведения ЭЭГ |
Показатели ЭЭГ |
Утренний хронотип (n=9) Me |
Вечерний хронотип (n=38) Me |
Аритмичный хронотип (n=74) Me |
Альфа-ритм |
Лобные |
частота, Гц |
9,3 |
9,5 |
9,7 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,0 |
1,3 |
1,3 |
||
индекс ритма, % |
10 |
9 |
10 |
||
Центральные |
частота, Гц |
9,7 |
9,6 |
9,8 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,4 |
1,6 |
1,7 |
||
индекс ритма, % |
17 |
21 |
18 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
10,1 |
10,1 |
10,2 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
2,3 |
2,4 |
2,4 |
||
индекс ритма, % |
31 |
38 |
34 |
||
Височные |
частота, Гц |
9,4 |
9,7 |
9,7 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,1 |
1,3 |
1,3 |
||
индекс ритма, % |
15 |
11 |
12 |
||
Бета-ритм (НЧ) |
Лобные |
частота, Гц |
15,7 |
15,3 |
15,4 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
||
индекс ритма, % |
2 |
2 |
2 |
||
Центральные |
частота, Гц |
16,3 |
16,0 |
15,7 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,6 |
0,7 |
0,7 |
||
индекс ритма, % |
3 |
3 |
3 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
16,6* |
15,8* |
15,8* |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,6 |
0,8 |
0,8 |
||
индекс ритма, % |
4 |
3 |
4 |
||
Височные |
частота, Гц |
15,9 |
15,9 |
15,6 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,5 |
0,6 |
0,5 |
||
индекс ритма, % |
3 |
2 |
3 |
||
Бета-ритм (ВЧ) |
Лобные |
частота, Гц |
22,6 |
23,0 |
22,5 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,3 |
0,4 |
0,3 |
||
индекс ритма, % |
3 |
2 |
2 |
Продолжение таблицы 3
Ритмы ЭЭГ |
Отведения ЭЭГ |
Показатели ЭЭГ |
Утренний хронотип (n=9) Me |
Вечерний хронотип (n=38) Me |
Аритмичный хронотип (n=74) Me |
Бета-ритм (ВЧ) |
Центральные |
частота, Гц |
21,8 |
22,1 |
22,1 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
||
индекс ритма, % |
3 |
3 |
3 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
22,9 |
22,1 |
22,0 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
||
индекс ритма, % |
3 |
3 |
3 |
||
Височные |
частота, Гц |
21,4 |
22,5 |
22,5 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
||
индекс ритма, % |
2 |
2 |
3 |
||
Тета-ритм |
Лобные |
частота, Гц |
5,3 |
5,3 |
5,3 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,3 |
1,7 |
1,5 |
||
индекс ритма, % |
10 |
9 |
9 |
||
Центральные |
частота, Гц |
5,7 |
5,5 |
5,8 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
||
индекс ритма, % |
16 |
15 |
14 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
5,8 |
5,9 |
5,8 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,3 |
1,6 |
1,5 |
||
индекс ритма, % |
11 |
10 |
9 |
||
Височные |
частота, Гц |
5,3 |
5,4 |
5,4 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
1,3 |
1,8 |
1,4 |
||
индекс ритма, % |
13 |
12 |
12 |
||
Дельтаритм |
Лобные |
частота, Гц |
0,8 |
1,0 |
1,0 |
амплитуда спектра, мкВ/с |
3,3* |
4,7* |
4,3* |
||
индекс ритма, % |
55 |
61 |
62 |
||
Центральные |
частота, Гц |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
2,7 |
3,2 |
3,1 |
||
индекс ритма, % |
47 |
45 |
49 |
||
Затылочные |
частота, Гц |
1,3 |
1,2 |
1,2 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
2,4 |
2,9 |
3,0 |
||
индекс ритма, % |
33 |
31 |
35 |
||
Височные |
частота, Гц |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
|
амплитуда спектра, мкВ/с |
2,7 |
4,0 |
3,5 |
||
индекс ритма, % |
54 |
56 |
58 |
Примечание: * статистически значимые различия (p≤0,05)
Из таблицы 3 следует, что частота низкочастотного бета-ритма в правых затылочных отведениях оказалась наибольшей в группе утреннего хронотипа – 16,6 Гц
(межквартильный размах 15,1-16,8 Гц). У вечернего хронотипа данный показатель составил 15,8 Гц (межквартильный размах 15,2-16,5 Гц), а у аритмичного хронотипа - 15,8 Гц (межквартильный размах 15,1-16,4 Гц). Обнаруженные различия частоты низкочастотного бета-ритма в правых затылочных отведениях между хронотипами оказались статистически значимыми (p=0,03207).
Кроме того, амплитуда спектра дельта-ритма в правых лобных отведениях оказалась наименьшей в группе утреннего хронотипа - 3,3 мкВ/с (межквартильный размах равен 2,2-4,0 мкВ/с), средней в группе аритмичного хронотипа - 4,3 мкВ/с (межквартильный размах - 3,4-5,4 мкВ/с) и наибольшей в группе вечернего хронотипа - 4,7 мкВ/с (межквартильный размах - 3,4-6,7 мкВ/с). Обнаруженные различия амплитуды спектра дельта-ритма в правых лобных отведениях у операторов с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p=0,04218).
Заключение. Среди лиц с начальными навыками операторской деятельности выявлены представители трёх основных хронотипов: аритмичного - 61,2 %, утреннего - 7,4 % и вечернего - 31,4 %. Данные группы достоверно отличаются по итоговому результату теста Остберга. Кроме того, у представителей утреннего хронотипа обнаружена наименьшая выраженность высокочастотного бета-ритма в левых височных отведениях и наибольшая выраженность тета-ритма в левых центральных отведениях.
В группе утреннего хронотипа частота низкочастотного бета-ритма в правых затылочных отведениях оказалась наибольшей, а амплитуда спектра дельта-ритма в правых лобных отведениях - наименьшей.
Таким образом, обнаруженные особенности биоэлектрической активности головного мозга характеризуют утренний хронотип, как наиболее предпочтительный для человека-оператора. В состоянии спокойного бодрствования у представителей данной группы имеются признаки напряжённого внимания (преобладание тета- и низкочастотного бета-ритма), а также эмоционального возбуждения и умственного напряжения (преобладание бета-ритма). Вместе с тем, у операторов с аритмичным и вечерним хронотипами на фоне высокой нервно-психической напряжённости (высокочастотный бета-ритм) зачастую наблюдаются эпизоды микросна (преобладание дельта-ритма), как реакция на эмоциональный стресс и длительную умственную работу.
Полученные результаты позволяют оптимизировать профессиональный отбор операторов для систем «человек-машина» и снижать аварийность на потенциально опасных объектах.
Список литературы Хронофизиологические особенности операторов с начальным уровнем профессиональной подготовки
- Бодров В. А., Дикая Л.Г., Журавлев А.Л. Основные направления и результаты инженерно-психологических исследований в Институте психологии РАН //Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Выпуск 2. -М.: Институт психологии РАН, 2011. -624 с. Режим доступа: https://b-ok.org/book/3290823/5bc877 (дата обращения: 03.02.2019).
- Букушева А. В. Статистическая обработка данных в Gnumeric: учебное пособие. -Саратов, 2015. -70 с.
- Воронин В. М. Психология решения оперативных задач в больших системах. Диагностика функционального состояния и обучение операторов: монография. -Екатеринбург: УрГУПС. -2016. -249 с.
- Генетические исследования циркадных ритмов работников, занятых операторской деятельностью/Таранов А. О. //Вестник Московского государственного гуманитарного университета имени М. А. Шолохова. Педагогика и психология. -2014. -№ 4. -С. 74-83.
- Дорохов В. Б. Сомнология и безопасность профессиональной деятельности//Журнал высшей нервной деятельности. -2013. -№ 63 (1). -С. 33-47.
- Дьяков А. Ф. Техногенные катастрофы в тепловой и атомной энергетике. Прочностный анализ. Инженерная психология. Новые технологии и их предотвращения. -М.: Инновационное машиностроение, 2016. -614 с.
- Зенков Л. Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). Руководство для врачей. -5-е изд. -М.: МЕДпрессинформ, 2012. -356 с.
- Марапов Д.И., Закиров И.К., Искандаров И.Р. Медицинская статистика //Сайт для аспирантов и молодых учёных, врачей-специалистов и организаторов, студентов и преподавателей. -2013. Режим доступа: http://medstatistic.ru (дата обращения: 03.02.2019).
- Методические подходы к определению уровня профессиональной пригодности работников травмоопасных профессий/Юшкова О. И. //Медицина труда и промышленная экология. -2006. -№ 3. -С. 7-11.
- Найденова Л. И. Инженерная психология. -Пенза: Пенз. ГТУ. -2014. -99 с.
- Платонова А. В. Основы инженерной психологии: учебное пособие. -Изд. 2-е. -Томск: ТГАСУ. -2016. -126 с.
- Степанова С. И. Биоритмологические аспекты проблемы адаптации. -М.: Наука, 1989. -239 с.
- Фугелова Т. А. Инженерная психология. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. -291 с.
- Хильдебрандт Г., Мозер М., Лехофер М. Хронобиология и хрономедицина. -М.: Арнебия, 2006. -144 с.
- Чибисов С. М., Катинас Г.М., Рагульская М.В. Биоритмы и космос: мониторинг космобиосферных связей: монография. -М., 2013. -442 с.