Оценка влияния экзаменационного стресса на психо-эмоциональное состояние студентов методом линейного дискриминантного анализа
Экзаменационный стресс – одна из первых причин, вызывающих психическое напряжение у студентов высшей школы. В работе измерены электрофизиологические показатели (ЭКГ, ЭЭГ, КГР) студентов-добровольцев перед экзаменом и после него. Оценка психо-эмоционального состояния была проведена методом линейного дискриминантного анализа
ВВЕДЕНИЕ 12
1 Аналитический обзор методов и технических средств для оценки психо-
эмоционального состояния человека 17
1.1 Понятие ПЭС и его влияние на здоровье человека 17
1.2 Методы оценки ПЭС 21
1.3 Электрофизиологические методы оценки ПЭС 25
1.3.1 Электрокардиографический метод исследования 26
1.3.2 Электроэнцефалография 32
1.3.3 Оценка кожно-гальванической реакции 45
2 Описание используемых технических средств для оцени психо-
эмоционального состояния человека на наносенсорах 53
2.1 Обоснование технических требований к измерительным схемам и
программному обеспечению 53
2.2 Аппаратно-программный комплекс 54
2.3 Устройство для съема наносенсорами ЭКГ и КГР 58
3 Описание метода обработки электрофизиологических сигналов для оценки
психо-эмоционального состояния человека 61
3.1 Описание метода обработки электрофизиологических сигналов для
оценки ПЭС человека, зарегистрированных наносенсорами 61
4 Предварительные исследования влияния экзаменационного стресса на
психо-эмоциональное состояние 66
4.1 Научная новизна программы 66
4.2 Цели, задачи, практическое значение программы 66
4.3 Дизайн исследования 67
4.4 Методика проведения исследований 69
4.5 Анализ полученных результатов 74
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 85
5.1 Потенциальные потребители результатов исследования 85
5.2 Анализ конкурентных технических решений 86
5.3 Структура работ в рамках научного исследования 88
5.4 Определение трудоемкости выполнения работ 89
5.5 Определение бюджета научно-технического исследования 91
5.5.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования 92
5.5.2 Расчет основной заработной платы исполнителей темы 93
6 Социальная ответственность 96
6.1 Правовые и организационные работы обеспечения безопасности 97
6.1.1 Эргономические требования к рабочему месту 97
6.1.2 Особенности законодательного регулирования проектных решений 97
6.2. Производственная безопасность 98
6.2.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 99
4.2.2 Недостаток естественного освещения 101
4.2.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны 101
4.2.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений 103
4.2.5 Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание
которой может произойти через тело человека 105
4.3 Экологическая безопасность 106
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 107
Выводы по разделу «Социальная ответственность» 109
Список использованных источников 110
Приложение А 115
Эмоции являются неотъемлемой частью существования человека,
сопровождающей его на протяжении всей жизни и участвующей во всех
сферах его деятельности. При восприятии окружающей информации
сенсорная сущность определяемых понятий объектов проходит обработку
мозгом и находит свое отражение в эмоциональной реакции человека. Таким
образом, эмоции имеют когнитивную природу и взаимодействуют с
математическими, перцептивными и вербальными функциями человека, что
включает ее в любую мыслительную деятельность в том числе: исполнение
профессиональных обязанностей, формирование отношения к концепциям
объектов восприятия, принятие любых решений, регуляция поведения,
определение собственно социальной роли и др. [1].
Переживаемые человеком эмоции закрепляют отношение человека к
пережитому опыту и формируют в нем определенные страхи, комплексы,
которые в дальнейшем оказывают влияние на его поведение. Под влиянием
данных комплексов и страхов человек склонен принимать заведомо
ошибочные решения, мешать собственной реализации как личности.
Например, избегать любой конфронтации с другими людьми из-за
неуверенности в себе, сформированной эмоционально негативно окрашенным
опытом в прошлом. Такое поведение не только может негативно сказаться на
психологическом здоровье человека, но, так же, повлиять на деятельность
окружающих, например, приведя к саботажу работы бригады работников,
снижению эффективности самого человека или возникновению
производственной ошибки на рабочем месте. Кроме этого, возникшие
комплексы могут стать причиной самоисключения человека из социума,
развитию девиантного поведения, которое в некоторых случаях может быть
опасно для человека и его окружения.
Другим негативным аспектом, воздействия эмоций и неразрешенного
негативного опыта является соматизация внутренних переживаний и
появление у человека соматоформных заболеваний, представляющих
серьезную угрозу здоровью человека.
С развитием общества и переходом его на новые уровни развития роль
негативного информационного влияния эмоций на жизнь человека
продолжает расти. В современном мире человеку приходится сталкиваться с
огромным количеством информации, соблюдать быстрый темп работы и
постоянно выдерживать социальное давление со стороны окружающих. В
процессе работы, при социальном взаимодействии, принятии решений,
выполнении сложных физических действий и когнитивной работе человек
испытывает различные формы эмоционального стресса.
Стресс как массовое явление ментального состояния широко
распространен в различных странах. Ему подвержена значительная часть
населения в различных странах. Так, например, по одному из исследований в
США данная часть населения составляет 40%, в Японии – 60%, Австралии –
35%, а во Франции 40% [2]. Стресс, при коротком воздействии, не оказывает
значительного губительного влияния на здоровье человека, но его длительное
воздействие, в итоге может привести к негативным последствиям. Такими
последствиями могут стать нарушение работы различных систем организма,
таких как: нервная, сердечно-сосудистая, пищеварительная, мочеполовая
системы и др. Все воздействия на организм носят накапливающийся характер
и незаметно для человека на ранних стадиях продолжительного стресса,
особенно при быстрой динамике жизни. Человек может длительное время не
уделять внимание этой проблеме, что приведет, в конечном итоге, к
ухудшению качества его жизни и здоровья. В год по статистике, приведенной
в [3] на ликвидацию последствий стресса в США расходуется 190 миллиардов
долларов, а в странах Евросоюза – 20 миллиардов евро.
Часто воздействие стресса и внутренние нерешенные проблемы
вызывают у человека такие распространенные заболевания как депрессия или
состояние тревожности. По статистике ВОЗ от депрессии страдает минимум
300 миллионов человек всех возрастов, так же утверждается, что она является
второй по распространенности причиной самоубийства у людей младше 30
лет [3].
Описанные выше явления негативного влияния эмоций подтверждают
необходимость принятия мер для оценки психоэмоционального состояния
человека (ПЭС). При этом, ввиду вовлеченности эмоций во все сферы
деятельности человека, необходимо проводить оценку ПЭС не только
посредством единичных визитов в медицинское учреждение для выявления
скрытых причин страхов и беспокойств, фиксаций на идее, но и
периодическое наблюдение во всех учреждениях, где важно следить за
состоянием человека. Например, проверять человека на подходящий уровень
устойчивости при приеме на работу, чтобы определить будет ли он в
состоянии выполнять возложенные на него обязанности без вреда для себя и
окружающих. Это позволит вести мониторинг ПЭС человека и вовремя
оказывать необходимую помощь нуждающимся людям, а так же выявлять
опасное для себя и окружающих поведение, тем самым сократив количество
непреднамеренных убийств, самоубийств, случаев соматоформных и других
заболеваний и повысить качество жизни человека в общем.
Цель диссертационной работы:
Исследование показателей психо-эмоционального состояния человека
методом линейного дискриминантного анализа.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
разработать алгоритм исследований ПЭС на добровольцах;
провести исследования психо-эмоционального состояния на
добровольцах;
с помощью линейного дискриминантного анализа (ЛДА) определить
значимость каждого параметра для деления вопросов на два класса, провести
оптимизацию количества параметров и вопросов для устойчивого деления
вопросов на спокойные и волнующие;
сравнить показатели ПЭС студентов до и после экзаменов.
Объект исследования – психоэмоциональное состояние студентов.
Предмет исследования – параметры показателей психо-
эмоционального состояния (ЭКГ, КГР и ЭЭГ).
Методы исследований:
Теоретические и экспериментальные, основанные на теории
измерительных сигналов, прикладной и вычислительной математике,
прикладных программах для персонального компьютера, принципах
построения современных аппаратно-программных средств.
Достоверность и обоснованность полученных результатов
подтверждаются использованием аттестованного испытательного стенда,
прошедшего испытания в Томском центре стандартизации и метрологии,
результатами предварительных исследований ПЭС на добровольцах,
достаточным объёмом проведенных исследований на добровольцах,
сопоставлением полученных результатов с известными, полученными на
стандартном оборудовании.
Научная новизна работы:
1) Впервые зарегистрированы на разработанном аппаратно-
программном комплексе на наносенсорах при психоэмоциональном
исследовании группы добровольцев электрокардиограмма (ЭКГ),
электроэнцефалограмма (ЭЭГ) и кожно-гальваничнская реакция (КГР) в
широком частотном диапазоне от 0 до 10000 Гц уровнем от 1 мкВ с частотой
дискретизации сигнала 64 кГц в реальном времени без фильтрации в
измерительном канале и последующего усреднения при обработке сигналов.
2) Впервые доказана с помощью метода дискриминантного анализа
(ЛДА) наибольшая значимость для оценки ПЭС человека при исследовании
ЭКГ, КГР и ЭЭГ аппаратно- программным комплексом высокого разрешения
на наносенсорах следующих параметров:
длительность импульсов ЭЭГ, размах импульсов ЭЭГ, время реакции
1.Picard, R.W. Toward machine emotional intelligence: analysis of
affective physiological state / R.W. Picard, E. Vyzas, J. Healey // IEEE
Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. – 2001. – № 23. – С.
1175-1191.
2.Surprising Statistics about Stress around the World [Электронный
ресурс]. –Режим доступа:
http://magazine.thebusylifestyle.com/2017/09/15/stress-statistics-worldwide/#
(дата обращения: 10.03.2018).
3.Depression[Электронныйресурс].–режимдоступа:
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs369/en/(датаобращения:
10.03.2018).
4.Kim, J. Emotion recognition based on physiological changes in music
listening / J. Kim, E. André // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine
Intelligence. – 2008. – № 12. – С. 2067-2083.
5.Фазы стресса и его влияние на организм человека [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://med-pomosh.com/?p=3404 (дата обращения:
15.02.2018).
6.Классификация стресса [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://amazingwoman.ru/psihologiya/stress/klassifikaciya-stressa/(дата
обращения: 15.02.2018).
7.Rosch, P.J. Reminiscences of Hans Selye, and the Birth of “Stress” /
P.J. Rosch // International Journal of Emergency Mental Health. – 1999. – № 1. – С.
59-66.
8.Китаев-Смык, Л.А. Организм и стресс: стресс жизни и стресс
смерти / Л.А. Китаев-Смык. – M.: НПФ «Смысл», 2013. – 570 с.
9.Schneiderman,N.STRESSANDHEALTH:Psychological,
Behavioral, and Biological Determinants. / N. Schneiderman, G. Ironson, S.D.
Siegel // Annual Review of Clinical Psychology. – 2005. – № 1. – С. 607-628.
10. Valenza, G. Point-process nonlinear autonomic assessment of
depressive states in bipolar patients / G. Valenza, L. Citi, C. Gentili, A. Lanata,
E.P. Scilingo, R Barbieri // Methods of Information in Medicine. – 2014. – № 4. –
С. 296-302.
11. Kallivayalil,R.A.Understandingandmanagingsomatoform
disorders: Making sense of non-sense / R.A. Kallivayalil, V.P. Punnoose // Indian J
Psychiatry. – 2010. – № 52. – С. 240-245.
12. Давыдов,А.Г.Классификацияэмоциональногосостояния
диктора по голосу: проблемы и решения / А.Г Давыдов, Д.С. Кочетков, В.В.
Киселев // Труды международной конференции «Диалог 2011». – М.: РГТУ,
2011. – С. 178-185.
13. Bradley, M.M. Measuring emotion: the self-assessment manikin and
the semantic differential / M.M. Bradley, P.J. Lang // Journal of Behavior Therapy
and Experimental Psychiatry. – 1994. – №25. – С. 49-59.
14. Система контроля психоэмоционального состояния человека
[Электронный ресурс] 3D система виброизображения. – Режим доступа:
http://www.elsys.ru/vibraimage.php (дата обращения: 15.03.2018).
15. Минкин, В.А. ВиброИзображение / В.А. Минкин. – СПб.:
РЕНОМЕ, 2007. – 61 с.
16. Заявка на изобретение № 97119888 РФ, МПК A61B5/05. Способ
экспресс-диагностики / Н.К. Игнатьев; Заявитель и патентообладатель Н.К.
Игнатьев. – № 97119888; заявл. 09.12.1997; опубл. заявки 27.08.1999.
17. Хроматиди,А.Ф.Исследованиепсихофизиологического
состояния человека на основе эмоциональных признаков речи: дис. …канд.
тех. наук: 05.11.17, 05.13.01 / Хроматиди Александра Феодосиевна. –
Таганрог, 2005. – 154 с.
18. Большой энциклопедический словарь. – 2-е изд. – М.: Большая
Российская энциклопедия, 2002. – 1456 с.
19. Южаков, М.М. Разработка и исследование методов и технических
средствнановольтовогоимикровольтовогоуровнядля
электрофизиологических исследований: дис. … канд. тех. наук: 05.11.17 /
Южаков Михаил Михайлович. – Томск, 2012. – 135 с.
20. History and term ECG (Electrocardiogram) [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: https://www.mednovis.de/en/products/mobile-ecg-unit/ (дата
обращения: 15.03.2018).
21. Goldstein, D. Stress, Catecholamines, and Cardiovascular disease / D.
Goldstein. – М. New York: Oxford University Press, 1995.
22. Leor, J. Sudden cardiac death triggered by an earthquake / J. Leor,
W.K. Poole, R.A. Kloner // The New England Journal of Medicine. – 1996. – № 7.
– С. 413-419.
23. Kop, W.J. Effects of acute mental stress and exercise on T-wave
alternans in patients with implantable cardioverter defibrillators and controls / W.J.
Kop, D.S. Krantz, B.D. Nearing et al. // US National Library of Medicine. – 2004. –
№ 15. – С. 1864-1869.
24. Electrophysiology TF of the ES of C the NAS of P. Heart Rate
Variability // Circulation. – 1996. – №5. – С. 1043-1065.
25. Kashdan, T.B. Psychological flexibility as a fundamental aspect of
health / T.B. Kashdan, J. Rottenberg // Clinical Psychology Review. – 2010. – №
30. – С. 865-878.
26. Toivonen, L. Electrocardiographic repolarization during stress from
awakening on alarm call / L. Toivonen, K. Helenius, M. Viitasalo // Journal of the
American College of Cardiology. – 1997. – № 3. – С. 774-779.
27. Jurak, P. Ventricular dyssynchrony assessment using ultra-high
frequency ECG technique / P. Jurak, J. Halamek, J. Meluzin et al. // Journal of
Interventional Cardiac Electrophysiology. – 2017. – № 3. – С. 245–254.
28. Collinger, J.L. 7 degree-of-freedom neuroprosthetic control by an
individual with tetraplegia / J.L. Collinger, B. Wodlinger, J.E. Downey et al. // The
Lancet. – 2013. – № 9866. – С. 575-590.
29.Collinger, J.L. 7 degree-of-freedom neuroprosthetic control by an
individual with tetraplegia / J.L. Collinger, B. Wodlinger, J.E. Downey et al. // The
Lancet. – 2013. – № 9866. – С. 575-590.
30. Bazanova, O.M. Interpreting EEG alpha activity / O.M. Bazanova, D.
Vernon // Neuroscience &Biobehavioral Reviews. – 2014. – №44. – С. 94-110.
31. Benedek, M. Alpha power increases in right parietal cortex reflects
focused internal attention / M. Benedek, R.J. Schickel, E. Jauk et al. //
Neuropsychologia. – 2014. – №56. – С. 393-400.
32. Hayashi, T. Beta Activities in EEG Associated with Emotional Stress /
T. Hayashi, E. Okamoto, H. Nishimura et al // IC-Med Journal. – 2013. – № 1. – С.
57-68.
33. Abhang, P.A. Technical Aspects of Brain Rhythms and Speech
Parameters / P.A. Abhang, B.W. Gawali, S.C. Mehrotra // Introduction to EEG-
and Speech-Based Emotion Recognition. – 2016. – С. 51-79.
34. Knyazev, G.G. Motivation, emotion, and their inhibitory control
mirrored in brain oscillations / G.G. Knyazev // Neuroscience &Biobehavioral
Reviews. – 2007. – № 31. – С. 377-395.
35. Кулаичев, А.П. Об информативности когерентного анализа в
исследованиях ЭЭГ/А.П.Кулаичев//Журналвысшейнервной
деятельности. – 2009. – №59. – С. 766-775.
36. Фокин, В.Ф. Руководство по функциональной межполушарной
асимметрии / В.Ф. Фокин, И.Н. Боголепова, Б. Гутник и др. – M.: Научный
мир, 2009. – 836 с.
37. Никандров,В.В.Экспериментальнаяпсихология/В.В.
Никандров. – «Речь» изд. – M. Спб: 2003. – 480 с.
38. Boucsein, W. Publication recommendationsfor electrodermal
measurements / W. Boucsein, D.C. Fowles, S. Grimnes et al. // Psychophysiology.
– 2012. – № 8. – С. 1017–1034.
39. Назаров, А.И. О чём ещё могут рассказать электро-кожные
потенциалы? / А.И. Назаров // Психологический журнал Международного
университета природы, общества и человека «Дубна». – 2014. – №4. – С. 109-
122.
40. Boucsein, W. Electrodermal Activity / W. Boucsein. – 2-е изд. – New
York: Springer, 212. – 618 с.
41. Cuthbert, B.N. Probing picture perception: Activation and emotion /
B.N. Cuthbert, M.M. Bradleym, P.J. Lang // Psychophysiology. – 1996. – № 3. – С.
103-111.
42. Китаев-Смык, Л.А. Организм и стресс: стресс жизни и стресс
смерти / Л.А. Китаев-Смык. – M.: НПФ «Смысл», 2013. – 570 с.
43. Турушев,Н.В.Электрокардиографдлянеинвазивной
регистрации спонтанной активности клеток миокарда с целью раннего
обнаружения признаков внезапной сердечной смерти: дис. …канд. техн.
наук: 05.11.17 / Турушев Никита Владимирович. – Томск, 2016. – 303 c.
44. Афифи, А. Статистический анализ: Подход с использованием
ЭВМ / А. Афифи, С. Эйзен. – М.: Мир, 1982. – 488 с.
45. Урбах,В.Ю.Статистическийанализвбиологическихи
медицинских исследованиях / В.Ю. Урбах. – М.: Медицина, 1975. – 294 с.
46. Патент № 20824 РФ, МПК A61B5/00. Устройство контроля и
коррекцииработоспособностиспециалистов/Е.К.Айдаркин,Г.С.
Гутянский, В.М. Львов, Н.В Пахомов; Заявитель и патентообладатель:
Айдаркин Евгений Константинович и Гутянский Геннадий Степанович. – №
2001115255/20; заявл. 05.06.2001; опубл. 10.12.2001, Бюл. №34. Варламов,
В.А. Детектор лжи. 2-е издание / В.А. Варламов. – М.: ПЕР СЭ-Пресс, 2004. –
352 с.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (154 отзыва)
5 (158 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
4.5 (330 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.4 (93 отзыва)
5 (18 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
