Разработка методического обеспечения лабораторного практикума по биофизике

Зависимость времени реакции от уровня тренированности, пола, возраста и различного рода влияний на организм.

Экспериментально показано (Н.И. Крылов, 1957, Н.И. Чуприкова, 1957, Е.И. Бойко, 1964, Е.Н. Сурков, 1984, В.П. Озеров, 1989), что:

1 Под влиянием тренировки время реакции не только укорачивается, но и стабилизируется, т.е. становится менее подверженным различного рода влияниям.

2 Укорочение времени реакции наиболее существенно в первые дни выполнения соответствующих упражнений.

3 Простая реакция поддается влиянию упражнений в заметно меньшей степени, чем реакция выбора. В частности, после лишь одного дня занятий время реакции выбора может сократиться на 30-40 %, тогда как простой сенсомоторной реакции – лишь на 10 %.

Каковы причины укорочения времени реакции после соответствующих тренировок? Известно, что всякий новый раздражитель сначала вызывает ориентировочную реакцию с более или менее обширной и длительной иррадиацией возбудительного процесса по коре больших полушарий, которая затем сменяется фазой концентрации. По мере повторения раздражителя имеет место привыкание, которое сопровождается все менее выраженной иррадиацией возбуждения с одновременным повышением динамичности возникающих нервных процессов. Постепенная редукция фазы иррадиации и достижение определенного уровня хронической (или статической) концентрации возбудительного процесса в коре, по-видимому, и являются одной из важнейших причин укорочения времени реакции в процессе тренировки.

Вторая причина, тесно связанная с первой, состоит в нарастающей по мере упрочения условных связей, стойкости корковых очагов возбуждения. Третья причина связана с изменением самой структуры временных связей, заменой более сложных второсигнальных ассоциаций более простыми первосигнальными.

Начиная с 3,5-4 и до 18-20 лет время реакции неуклонно сокращается. Затем оно стабилизируется, а после 40 лет по мере старения постепенно возрастает примерно в 1,5 раза (А.Г.Усов, 1960).

В ряде исследований (Е.П.Ильин, 1983, Е.Н.Сурков, 1984, Озеров, 1989) отмечаются половые различия, состоящие в том, что среднее время реакции у девочек, по сравнению с мальчиками, и у женщин, по сравнению с мужчинами, несколько длиннее.

Таблица 5 – Зависимость времени простой сенсомоторной реакции человека от физического и психоэмоционального состояния человека

Описание установки:

Измерить время позволяет устройство «Рефлексометр», в котором в качестве раздражителя использованы световой и звуковой сигналы

Установка состоит из блока формирования сигнала, имеющим буквенно-цифровой индикатор (1); блока управления с кнопками пуска (остановки) регистрирующего устройства (3) и блока светового (звукового) сигналов (2). Результаты тестирования выводятся на буквенно-цифровой индикатор и хранятся в памяти микроконтроллера.

В этом приборе микроконтроллер выполняет все основные функции, а именно, подаёт тестовые сигналы, измеряет время реакции, выводит информацию на буквенно-цифровой индикатор и хранит её в своей энергонезависимой памяти (EEPROM – электрически стираемое перепрограммируемое Постоянное Запоминающее Устройство (ПЗУ)).

Прибором управляют с помощью кнопки (Пуск/Сброс), нажатиями на которую последовательно переключают режимы работы, либо компьютерной мышью. Нажатие сопровождается звуковым сигналом.

Схема прибора показана на рисунке 6.

Рисунок 6 – Электрическая схема рефлексометра

Тактовая частота микроконтроллера стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Его частота (4,096 МГц) выбрана так, чтобы было удобно использовать её для измерения временных интервалов. К линии порта RA0 (вывод 17) микроконтроллера через токоограничивающий резистор R3 подключена кнопка SB1. Если её контакты разомкнуты, на этой линии порта присутствует низкий уровень, если замкнуты — высокий. Для отображения информации применён ЖКИ HG1 со встроенным контроллером. Он отображает две строки по шестнадцать символов в каждой и снабжён светодиодной подсветкой.

Управление индикатором осуществляет микроконтроллер DD1 по линиям RBO, RB1 и RB4—RB7, загрузка данных происходит полубайтами. Подборкой резистора R7 устанавливают желаемую контрастность изображения. На линии порта RB2 формируется сигнал управления полевым транзистором VT1, который включает (выключает) подсветку ЖКИ, резистор R6 — токоограничивающий. На линии порта RB3 формируется импульсный сигнал частотой 4 кГц, который через резистор R4 поступает на акустический излучатель НА1.

Питают устройство от внешнего источника постоянного или переменного напряжения 8 . 12 В, потребляемый ток не превышает 130 мА. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное напряжение или подводит постоянное напряжение к элементам устройства в требуемой полярности. Напряжение питания микроконтроллера и ЖКИ стабилизировано интегральным стабилизатором DA1, конденсаторы С1—СЗ, С6, С7 — сглаживающие.

После подачи питающего напряжения происходит считывание данных из EEPROM микроконтроллера. Звучит короткий однократный звуковой сигнал и включается подсветка индикатора HG1. В его верхней строке появляется надпись «Record Рекорд». Справа выводится лучший результат текущего сеанса — при первом включении это максимально возможный измеряемый временной интервал — 9,999 с. Слева — лучший результат за всё время работы прибора, при первом включении также 9,999 с.

До нажатия кнопки SB1 происходит генерация значения длительности предстартовой паузы. Она составляет от 1 до 8,2 с и носит случайный характер. После нажатия на кнопку SB1 и её отпускания начнётся отсчёт предстартовой паузы, сброс информации ЖКИ, отключение его подсветки. Затем акустический излучатель подаёт однократный звуковой сигнал. По истечении паузы наступает момент старта — включается подсветка ЖКИ, звучит звуковой сигнал (световой сигнал) и начинается отсчёт времени. Прибор измеряет время реакции в интервале 0.001 .9,999 с шагом 0,001 с.

Если испытуемый не нажимает на кнопку в течение 9,999 с, звуковой сигнал прекращается и прибор переходит в исходное состояние, когда отображаются лучшие результаты. При нажатии на кнопку в течение указанного временного интервала происходит остановка счёта, звуковой сигнал отключается. На верхней строке ЖКИ появляется надпись «Reaction Реакция», на нижней слева — число измерений (максимум 255), справа — измеренное время реакции.