Диагностика скрываемой информации на основе анализа когнитивных вызванных потенциалов мозга человека

Аннотация

Излагаются результаты экспериментальной верификации нового алгоритма разделения «правдивых» и «ложных» ответов, основанного на анализе пространственного распределения амплитуд компонентов когнитивных вызванных потенциалов человека. Согласно групповым данным, наиболее информативным компонентом является волна Р450.

Научные разработки инструмен­тальных методов выявления скрывае­мых знаний, или «детекции лжи», c по­мощью специальной многоканальной регистрирующей аппаратуры (поли­графы различной конструкции) име­ют длительную историю. Но, что интересно, собственно к понятиям «лжи» или «правды» эти методы не имели никакого отношения. Как правило, с помощью полиграфа исследовались психофизиологические процессы, от­ражающие, главным образом, оборо­нительные, ориентировочные или эмоциональные реакции, которые в той или иной степени коррелировали с поведением во время правдивых или ложных ответов. А в качестве основ­ных характеристик этих реакций ис­пользовались показатели активации симпатического отдела вегетативной нервной системы: кожно-гальвани­ческая реакция (КГР), электрокардиограмма (ЭКГ), фотоплетизмограмма (ФПГ), электромиограмма (ЭМГ), по­казатели дыхания и т. п.

Поэтому, несмотря на явные успе­хи в разоблачении намеренного обма­на с помощью полиграфа, у критиков применения инструментальных мето­дов в судебной практике, при прове­дении служебных расследований и об­следовании персонала при приеме на работу всегда оставались сомнения в правомерности применения получен­ных данных. Основным аргументом такой позиции является известный факт, что полиграфические показате­ли отражают, прежде всего, степень эмоционального, стрессового напря­жения при проведении таких опросов. в то время как те сложные когнитив­ные процессы и функции, которые связаны с получением, обработкой, хранением и извлечением информа­ции о тех или иных событиях нашей жизни и нашего личного опыта, и про­цессы, прямо определяющие выбор, обоснование и принятие того или ино­го решения в различных ситуациях, выпадают из внимания полиграфоло­га и напрямую им не исследуются. Вопрос о том, можно ли получить объективные показатели скрываемых знаний или когнитивных процессов, которые обеспечивают сокрытие ин­формации, анализируя изменения биоэлектрической активности мозга, был сформулирован еще в 70-80-х го­дах прошлого века. Начиная с работ Розенфельда (Rosenfeld J.P.) и по на­стоящее время в прикладной психофизиологии идет активный поиск пу­тей разработки новых технологий ди­агностики скрываемых знаний [6, 14—33]. Основу таких технологий со­ставляет анализ ЭЭГ и вызванных потенциалов мозга, регистрируемых на субъективно значимые сигналы и объекты (лица, неживые объекты, вербальный и текстовый материал) [18, 25, 26, 29]. Относительно немногочис­ленные данные, полученные здесь раз­ными авторами и разными методами, противоречивы в деталях, но, в целом, убедительно свидетельствуют о нали­чии специфической связи когнитив­ных процессов человека с параметра­ми электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и когнитивных вызванных потенциалов (КВП) [25, 29, 30]. Анализ данных, представленных в цитируемых работах, показывает, что КВП отражают раз­личные аспекты психической деятель­ности человека. В динамике амплитуд­но-временных параметров отдельных компонентов КВП отражаются специфические особенности процессов вос­приятия, эмоционального напряже­ния, внимания, памяти и семантики.

В ряде работ было показано, что отдельные компоненты КВП и их ам­плитудно-временные характеристики, конфигурация и распределение КВП по скальпу значительно меняются в зависимости от целого ряда факторов [2, 6, 11, 12, 13]. Изменение экспери­ментальной парадигмы, порядка предъявления стимульного материала и инструкции, условия регистрации и усреднения — все это значительно ме­няет анализируемые параметры КВП. Так, например, при изучении процес­сов произвольного и непроизвольно­го внимания, амплитуда волны Р300 (основной позитивный компонент КВП с латенцией от 300мсек. до 800мсек.) значительно возрастает при предъявлении редких или субъектив­но значимых для испытуемого стиму­лов [6]. В тоже время, использование аналогичной oddball-парадигмы, но при исследовании внимания в процес­се извлечения следов памяти на ред­кие или субъективно значимые собы­тия, обнаруживает противоположную динамику в изменении волны Р300 [2, 11, 12]. Противоречивые эффекты динамики амплитудно-временных пара­метров отдельных компонентов КВП привели к выдвижению гипотез об ан­тагонистических эффектах внимания и рабочей памяти на волну Р300 [13]

Подобная многозначность психо­логической и психофизиологической интерпретации механизмов и процес­сов, которые связаны с генерацией от­дельных компонентов КВП порожда­ет основную методологическую про­блему их использования в детекции скрываемых знаний — разработку адекватной теоретической модели «психофизиологических механизмов» обмана. В настоящее время можно выделить два теоретических подхода к построению таких моделей. Условно их можно обозначить как «функцио­нальный» и «интегративный».

Первый, функциональный, подход связан с абсолютизацией какой-либо одной психической функции или про­цесса. В рамках этого подхода в каче­стве ведущих процессов и состояний в ситуациях обмана чаще всего рас­сматриваются такие «конструкты», как внимание, рабочая память, инконгруэнтность семантической информации и следов эпизодической памяти, эмоциональные реакции и реакции акти­вации [4, 5]. Однако попытки найти надежные корреляты участия отдель­ных психических процессов и состоя­ний: памяти, внимания, эмоциональ­ного напряжения, активации цент­ральной и вегетативной нервной системы (НС), — в процессе обмана по показателям ЭЭГ и ВП не дают пока положительного результата.

Второй подход, интегративный, в настоящее время только начинает формироваться, и в его основе лежит положение о том, что обман, ложь — это сложное социальное поведение, которое не может быть объяснено ка­ким-либо одним психическим процессом или состоянием. Попытка сформулировать такой подход пред­принята сотрудниками лаборатории Дж.М.С. Вэндемиа Университета шта­та Южная Каролина (США) [29—33] Модель лжи, предложенная Вэндемиа с сотрудниками (рисунок 1) предпо­лагает взаимосвязь и взаимодействие различных функций: памяти, внима­ния, эмоций, активации и мотива­ции, — в любом акте обмана. Основ­ная проблема интегративного подхода, и это подчеркивают сами авторы, — не­возможность одновременно изучать все эти процессы и состояния в рам­ках одного эксперимента, моделирую­щего сеанс детекции лжи.

Рисунок 1. Гипотетическая модель процесса обмана по Дж.М.С. Вэндемиа [33]

Показатели активности ЦНС (CNS Measures): фМРТ (fMRI), ВП (ERP), ПЭТ (PET), – указывают на степень включенности памяти (Memory) в процесс лжи, которая имеет выраженность (Salience) в измерениях процессов внимания (Attention) и эмоций (Emotion). А такие физиологические показатели (Physiological measures), как дыхание (respiration, Resp), кожно-гальваническая реакция (GSR), частота сердечных сокращений (heart rate, HR) и кровяное давление (blood pressure, BP), свидетельствуют об использовании в процессе обмана манипуляций эмоциями, реакциями активации (Arousal) и особенностями стимулов.

Другие обозначения: Workload – загрузка рабочей памяти; Decision – принятие решения, RT – время реакции; Inhibition – торможение.

Возможным выходом из этого ме­тодического затруднения, по мнению авторов, является использование раз­личных инструментальных процедур для выявления и измерения участия каждой функции в процессе обмана с их последующей теоретической инте­грацией и психофизиологической ин­терпретацией. Таким образом, постро­ение адекватной «модели обмана» на базе интегративного подхода с опорой на анализ показателей активности центральной и периферической НС — задача чрезвычайно сложная и пред­ставляет больше академический, не­жели практический интерес.

По нашему мнению, наиболее эф­фективным методологическим инстру­ментом для построения моделей обма­на являются теория функциональных систем П.К. Анохина [1] и теория век­торного кодирования Е.Н. Соколова [3]. Согласно П.К. Анохину, «функци­ональные системы — это самооргани­зующиеся и саморегулирующиеся ди­намические центрально-перифери­ческие организации, объединенные нервными и гуморальными регуляци­ями, все составные компоненты кото­рых взаимосодействуют обеспечению различных полезных для самих функ­циональных систем и для организма в целом адаптивных результатов, удовлетворяющих его различные потреб­ности».

Если рассматривать обман и ложь как специфическую функциональную систему, как определенную организа­цию активности различных централь­ных и периферических элементов и механизмов, приводящую к достиже­нию соответствующего полезного ре­зультата (избегание наказания или из­влечение выгоды), то легко объяснить имеющиеся противоречия в экспериментальных данных, полученных раз­ными методами в области детекции лжи. Как и любая функциональная система, система обмана формирует­ся в процессе индивидуального разви­тия каждого человека в различные воз­растные периоды на различной генотипической и психофизиологической основе. Формируется она спонтанно в зависимости от особенностей индиви­дуального опыта, специфической ок­ружающей социальной и культурной среды. Формирование системы проис­ходит методом проб и ошибок и под­вергается соответствующему отбору. Физиологическое и нейродинамическое обеспечение системы лжи уни­кально для каждого человека. Даже наиболее стабильные (по сравнению с параметрами ЭЭГ) психофизиологи­ческие показатели стрессовой реак­ции, такие, как параметры дыхания, электрокардиограммы (ЭКГ), кожно­гальванической реакции (КГР), электромиограммы (ЭМГ), — имеют широ­кий диапазон межиндивидуальных раз­личий, но при этом образуют достаточно устойчивый индивидуаль­ный паттерн. О разнообразии мозговых механизмов, участвующих в нейродинамическом обеспечении системы об­мана, свидетельствуют многочислен­ные данные, в частности, полученные с использованием современных томографических методов [8, 29, 30].

Если интерпретировать процесс обмана с позиций теории функцио­нальных систем, то вопрос о домини­рующей в этом процессе психической функции снимается. Понятие «фун­кциональная система» имплицитно включает в себя взаимодействие всех центральных и периферических механизмов, которые направлены на до­стижение полезного результата или реализацию адаптивного процесса. Внимание, восприятие и память обес­печивают процесс опознания и оценки значимости стимула. В терминах теории функциональных систем, эти процессы образуют основу стадии аф­ферентного синтеза. Основная задача организма на этой стадии — собрать всю необходимую информацию о различ­ных параметрах внешней среды и сформулировать конкретные цели и задачи поведения. Поскольку на выбор такой информации оказывает влияние как конечная цель поведения, так и преды­дущий опыт жизнедеятельности, то афферентный синтез всегда индивиду­ален, и, соответственно, всегда инди­видуальна формируемая на данный мо­мент функциональная система.

На стадии афферентного синтеза происходит взаимодействие трех ком­понентов: мотивационного возбужде­ния (активации), обстановочной афферентации (информации о внешней среде) и извлекаемых из памяти сле­дов прошлого опыта. Если результаты афферентного синтеза свидетельству­ют о наличии угрозы организму, то включаются рефлекторные механиз­мы эмоциональной и стрессовой реак­ций. Комплекс этих реакций приводит к изменению различных параметров активности вегетативной НС, которые успешно регистрируются традицион­ным полиграфом.

Одновременно с процессами аф­ферентного синтеза принимается ре­шение о выработке стратегии поведе­ния в данной ситуации, и происходит переход к формированию программы действий, которая обеспечивает вы­бор и последующую реализацию нуж­ных действий из множества потенци­ально возможных. Затем команда, представленная комплексом возбуждений командных нейронов, направ­ляется к периферическим исполни­тельным механизмам и органам, реализующим данные действия, — речевой ответ, нажатие на клавишу, выбор объекта.

Мы видим, что на каждой стадии реализации функциональной системы, обеспечивающей процесс обмана, — стадии афферентного синтеза, стадии принятия решения, стадии реализа­ции действия и стадии коррекции по­ведения — принимают активное учас­тие различные психические функции и исполнительные механизмы. Для решения практической задачи — выявления обмана с помощью инструмен­тальных методик — необходимо ре­шить вопрос о выборе его надежного психофизиологического показателя. В идеальном варианте этот показатель должен отражать изменение не како­го-либо частного параметра работаю­щей функциональной системы (привлечение внимания, сличение пара­метров стимульной ситуации с аналогичными следами в долговре­менной памяти, эмоциональное на­пряжение, активация симпатической НС, время реагирования и т. п.), а ин­тегральным образом отражать адап­тивный ответ всей системы в целом.

Поскольку все системы организма контролируются различными отделами и структурами головного мозга челове­ка, то изменения в работе любой функциональной системы (или ее отдель­ных подсистем) обязательно отража­ются на динамике биоэлектрической активности мозга. Следовательно, раз­личия в нейрональной организации механизмов систем, обеспечивающих ложный и правдивый ответы, должны прямо или косвенно отражаться в па­раметрах ЭЭГ и ВП.

Рабочая гипотеза и основные цели исследования

Как уже было отмечено выше, в качестве методологической базы на­стоящего экспериментального иссле­дования мы предлагаем использовать адаптированную к изучаемой темати­ке теорию функциональных систем П.К. Анохина. С позиций этой теории была сформулирована и основная ра­бочая гипотеза исследования — психо­физиологические и нейрофизиологи­ческие механизмы, ответственные за генерацию ложного и правдивого от­ветов, имеют различную, индивиду­ально специфическую нейрофункциональную организацию. Процесс реа­лизации правдивого ответа опирается на те же нейрональные механизмы и структуры, которые связаны и с про­цессами опознания, категоризации и ментального воспроизведения любого знакомого или незнакомого объекта. Процесс реализации или воспроизве­дения ложного ответа имеет опреде­ленную специфику. Эта специфика отражает различие в нейрональной организации функциональных систем, обеспечивающих генерацию и реализацию правдивого и ложного от­ветов. На психофизиологическом уровне различие в организации двух функциональных систем должно проявиться в различиях индивидуальных паттернов амплитудно-временных па­раметров КВП на правдивый и лож­ный ответы и в особенностях их про­странственного распределения на поверхности мозга испытуемого.

Еще одним ожидаемым экспери­ментальным фактом обнаружения различий в проявлении активности систем ложного и правдивого ответов должно быть увеличение латенции ложного ответа по сравнению с прав­дивым. Такое увеличение должно от­ражаться во временном сдвиге наи­более информативного в этом отно­шении компонента ВП на подачу целевого стимула. Различия в латен­ции сенсомоторной реакции при правдивых и ложных ответах было неоднократно продемонстрировано в экспериментах с применением клас­сического полиграфа: латентный пе­риод ложного ответа статистически значимо превышал латентный период правдивого ответа. Исходя из сформу­лированной выше гипотезы, можно предположить, что такое увеличение латенции отдельных компонентов КВП обусловлено включением спе­циального нейрофизиологического механизма, который затормаживает непроизвольно возникающую активность систем нейронов, генерирую­щих правдивый ответ, и активирует структуры, ответственные за выбор и генерацию ложного ответа.

Таким образом, основной целью настоящего исследования являлся поиск и анализ различий простран­ственно-амплитудно-временных па­раметров распределения компонентов усредненных и индивидуальных КВП, зарегистрированных в ситуациях лож­ного и правдивого ответов

Методика регистрации ЭЭГ и ВП головного мозга

Методическая процедура регистра­ции ЭЭГ и КВП на ситуационно-зна­чимые стимулы проводилась в соот­ветствии с Международной системой 10-20 [10], монополярно в отведениях: Fp1, Fpz, Fp2, F7, F3, Fz, F4, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1, Oz, O2 с референтами А1, А2 на аппа­ратно-программном комплексе фир­мы «МЕДИКОМ-МТД» (Таганрог, РФ). Исследовательский комплекс включал электроэнцефалограф-ана­лизатор ЭЭГА-21/26 «ЭНЦЕФАЛАН- 131-03»; программную систему «Аудиовизуальный стимулятор» (ис­пользовалась для подачи стимульного материала); программное обеспечение для регистрации, первичной обработ­ки и усреднения КВП.

Частота дискретизации ЭЭГ со­ставляла 250 Гц. Регистрация ЭЭГ проводилась при включенном аппа­ратном запирающем фильтре (50 Гц) в частотном диапазоне от 0,16 до 30 Гц. Подэлектродное сопротивление (им­педанс) для неполяризующихся хлорсеребряных (AgCl) ЭЭГ-электродов не превышало уровня 10—15 КОм. Для контроля общего функционально­го состояния испытуемого и контроля артефактов параллельно с записью ЭЭГ регистрировали электрокардиог­рамму (ЭКГ), фотоплетизмограмму (ФПГ) и кожно-гальваническую ре­акцию (КГР). Для учета артефактов от движений глаз осуществлялась непре­рывная запись электроокулограммы (ЭОГ). Регистрация ЭОГ велась с по­верхностных электродов, располо­женных над и под правым глазом и чуть ниже наружного угла левой глаз­ной щели.

Процедура усреднения ВП включа­ла регистрацию сырой записи ЭЭГ с синхронизированными отметками по­дачи стимулов и отметками сенсомоторной реакции испытуемого при на­жатии левой или правой клавиши компьютерной мыши. В соответствии с заранее определенными типами сти­мулов, подаваемыми в случайной по­следовательности и с заранее опреде­ленной вероятностью появления, про­водилось усреднение ВП по отдельным типам стимулов. Первичная обработка включала режекцию артефактов (уда­ление из записи отрезков, содержащих изменения биопотенциалов, не связан­ных с активностью мозга) и фильтра­цию отдельных каналов ЭЭГ в случа­ях, когда запись была частично зашум­лена движениями глаз, наложением кожно-гальванической реакции, ды­хания или миограммы.

Во время экспериментальной се­рии испытуемые располагались, полу­лежа в удобном кресле на расстоянии 1.2 метра от экрана монитора, на ко­тором экспонировались изображения стимульного ряда. В правой руке ис­пытуемого находился двухкнопочный датчик для регистрации двигательных реакций на стимулы. Общий вид экс­периментальной установки представ­лен на рисунке 2.

Рисунок 2. Общий вид экспериментальной установки для регистрации ЭЭГ и КВП человека

Стимульный материал

В классическом опросе с примене­нием полиграфа широко применяет­ся тест на имя или фамилию опраши­ваемого. Известно, что субъективно значимая информация (имя, фамилия, личные фото, место рождения, адрес проживания, номер телефона) вызы­вает у человека достаточно сильную эмоциональную реакцию, которая ре­гистрируется по показателям вегета­тивной НС. По этой причине для бо­лее эффективной дифференциации эмоциональных и когнитивных фак­торов, влияющих на динамику ампли­тудно-временных параметров КВП, регистрируемых в ситуациях ложного и правдивого ответов, в качестве стимульного материала использовалось имя (фамилия) испытуемого. В иссле­довании приняли участие 30 человек. После первичной обработки данных результаты двух испытуемых были ис­ключены из анализа из-за большого количества артефактов, определяе­мых по электроокулограмме. Таким образом, общее количество обследо­ванных составило 28 человек (20 жен­щин и 8 мужчин, средний возраст — 23 года). В качестве значимого стиму­ла для женщин использовалось соб­ственное имя испытуемой, для муж­чин — его фамилия.

Для повышения мотивации испы­туемых создавалась определенная иг­ровая ситуация. Испытуемому расска­зывали про технологии и методы вы­явления лжи и предлагали поиграть в «разведчика». Сюжет игры: «Вы — раз­ведчик. Вас подозревают в хищении секретных документов. Вы живете в стране под чужим именем (это Ваш псевдоним). Неприятелю известно имя человека, похитившего докумен­ты, то есть Ваше настоящее имя. Их специалистами написана компьютер­ная программа, которая по ответам мозга может определить, врет человек или говорит правду. Ваша задача — скрыть собственное имя и обмануть компьютер».

Инструкция испытуемым: «Вам будут предъявлены на экране монито­ра различные женские имена (фами­лии). Среди имен будут встречаться Ваше собственное имя и выбранный Вами псевдоним. На вопрос «Ваше имя — Татьяна?» Вы должны отвечать отрицательно (если Вас зовут Татьяна), нажимая клавишу «нет» (правая кла­виша мыши). При предъявлении име­ни-псевдонима Вы должны отвечать утвердительно, нажимая клавишу «да» (левая клавиша мыши). При предъявлении любых других имен Вы отвеча­ете «нет» (правая клавиша мыши)».

Результаты исследования

Одной из задач настоящего иссле­дования являлся анализ амплитудно-временных характеристик различных компонентов КВП, а также выявление тех компонентов, которые статисти­чески достоверно связаны с процессом сокрытия информации. Поскольку меж-индивидуальные различия в кон- фигуративных и амплитудно-временных параметрах КВП весьма значи­тельны, то некоторые интегральные представления о связи характеристик КВП с психологическими процессами можно получить только путем анали­за групповых данных. На рисунке 3 представлены усредненные по группе 28 человек пять КВП, зарегистрированные на предъявление имен испытуемых в центральном отведении (Cz- A2), два КВП — в ситуации ложного ответа и три КВП — при правдивом ответе. Первый ложный ответ фикси­ровался, когда испытуемый отвечал на свое имя отрицательно (нажимая кла­вишу «нет»), а второй — когда испыту­емый на выбранный псевдоним отве­чал положительно (нажимая на клавишу «да»). Три КВП регистрировались в ситуации правдивого ответа, когда на предъявление разных имен испытуе­мый честно отвечал «нет».

Рисунок 3. Усредненный вызванный потенциал на предъявление имен испытуемых в центральном отведении Cz+А2

Обозначения: по оси абсцисс – время в секундах, по оси ординат – амплитуда КВП в мкВ, п1, п2, п3 – дифферентные стимулы (правдивый ответ), Л пс – ложный ответ на псевдоним, Л имя – ложный ответ на предъявление своего имени.

Конфигуративные и амплитудно­временные характеристики КВП на правдивый и ложный ответы практи­чески идентичны в интервале от 100 до 300 мс, после чего в них начинают вы­являться определенные различия. В обоих КВП можно выделить последо­вательность наиболее выраженных компонентов: N140, P210, N300, P450 и N840. Одним из признаков стабиль­ности того или иного компонента ВП и показателем его связи с той или иной характеристикой физиологического или психологического процесса явля­ется его дисперсия на определенном временном интервале. Если дисперсия минимальна, то потенциалы отража­ют ответы одних и тех же нейронных структур в ответ на предъявляемую информацию или решаемую экспериментальную задачу. Напротив, увели­чение дисперсии и появление выра­женных различий по амплитудным и временным показателям между КВП на ложные и правдивые ответы после 300 мс может свидетельствовать об от­ражении активации различных струк­тур и механизмов, участвующих в ге­нерации сравниваемых КВП.

В данном случае наблюдается выра­женная тенденция к снижению макси­мальных значений амплитуд в зависи­мости от типа стимулов в диапазоне латенции от 400 до 700 мс. Наиболь­шую амплитуду компонент Р450 име­ет в ложном ответе на собственное имя. Затем амплитуда компонента последовательно снижается при лож­ных ответах на псевдоним и правди­вых ответах.

Таким образом, наименьшие зна­чения амплитуды Р450 наблюдаются при правдивых ответах. Еще одним важным фактом, полученным при сравнении анализируемых КВП, явля­ется разница в латенции максимумов амплитуд волны P450 при ложных и правдивых ответах. В изменении латенции также наблюдается определен­ная тенденция. Минимальное значе­ние латентного периода у компонента Р450 наблюдается при правдивых от­ветах (440 мс), среднее — при ложных ответах на свое имя (560 мс) и макси­мальное — при ложных ответах на псевдоним (620 мс). Следует отметить, что мы интерпретируем компонент Р450 как традиционный компонент Р300, который может варьировать в до­статочно широком временном интер­вале в зависимости от эксперименталь­ных условий и сложности когнитивных операций, определяемых задачей.

Обнаруженный факт увеличения латенции компонента P500 подтверж­дает нашу гипотезу о различии времен­ных параметров работы функциональ­ных систем, связанных с генерацией правдивого и ложного ответов. На­помним, что, согласно этой гипотезе, увеличение латенции отдельных ком­понентов КВП обусловлено включе­нием специального механизма, кото­рый затормаживает непроизвольно возникающую активность нейронов, генерирующих правдивый ответ, и ак­тивирует структуры, ответственные за выбор и генерацию ложного ответа. Возрастание времени принятия реше­ния на ложный ответ при предъявле­нии стимула «псевдоним» по сравнению с ложным ответом на собственное имя, объясняется необходимостью держать в кратковременной памяти недавно присвоенное имя.

Таким образом, анализ простран­ственного распределения и динамики амплитудно-временных параметров компонентов КВП, зарегистрирован­ных в ситуации ложного и правдивого ответов, выявляет связь группы ком­понентов N300, P500 и N850 с процес­сом сокрытия информации. Для про­верки достоверности этой связи на групповом и индивидуальном уровнях на следующем этапе исследования был использован специальный математи­ческий анализ экспериментальных данных.

Анализ групповых различий КВП на правдивый и ложный ответы

Основной проблемой при анализе КВП является тот факт, что форма сиг­нала ВП на предъявление информа­ции, требующей когнитивной обра­ботки, всегда индивидуальна и не мо­жет быть эффективно описана как с помощью традиционных параметрических методов оценки, так с помощью современных методов — Фурье- или вейвлет-разложения. Применение частотной фильтрации при анализе пиков КВП с фиксированными пара­метрами также является ненадежным, так как при подобной фильтрации пики в индивидуальных ВП могут сме­ститься по оси времени, пропасть или инвертироваться.

Использованный нами метод для оценки различий КВП заключается в анализе координат основных пиков на усредненных вызванных потенциалах при различных типах ответа испытуемого: «нет — правда» (три правдивых ответа «нет» на предъявление чужих имен, «нет — ложь» (ложный ответ «нет» на свое имя), «да — ложь» (лож­ный ответ «да» на псевдоним). Анализ пиков вызванного сигнала проводит­ся в пространстве переменных разре­шений (Scale space) [34]. Для сигнала x(t) добавляется размерность а — раз­решение, причем x (а, t) является свер­ткой x(t) с фильтром Гаусса:

Основным свойством сигнала x (а, t) в пространстве переменных разреше­ний является поведение точек локаль­ных минимумов и максимумов по t. Каждому экстремуму x (t) соответству­ет кривая на плоскости (а, t), заканчи­вающаяся при определенном а = a_max. Чем больше а , тем более ярко выраженным является пик.

Результаты анализа пиков x (а, t) для КВП в канале Cz-А2 приведены на рисунке 4. На изображениях представ­лены сигналы x (а, t) для ВП при раз­личных типах ответа испытуемого. Ве­личина потенциала визуализирована через интенсивность пикселей: свет­лый цвет соответствует большим зна­чениям потенциала, темный — ма­леньким. Белые точки — локальные максимумы, черные точки — локаль­ные минимумы.

Предлагаемый метод анализа пи­ков заключается в нахождении пиков, для которых а₀ является наибольшим. Это осуществляется с помощью следу­ющего алгоритма.

Нахождение экстремумов на ори­гинальном сигнале (начальное при­ближение) — на разрешении а₀ = 0.

Для разрешения а_к производилось нахождение экстремумов, затем для каждого найденного экстремума иска­лись соответствующие им экстремумы на предыдущем разрешении а_к1 — искались ближайшие экстремумы.

Для КВП, представленных на ри­сунке 4, были получены следующие результаты для трех пиков с наиболь­шими а_тах (см. таблицу 1).

Таблица 1. Изменение латенции основного пика КВП

Рисунок 4. Результаты анализа ВП в пространстве переменных разрешений в канале Cz+A2 для теста на имена, заключающегося в сокрытии своего реального имени или фамилии

а) нерелевантные имена/фамилии («нет – правда»)

б) псевдоним («да – ложь»)

в) ложь на реальное имя («нет – ложь»)

Обозначения: по горизонтали (слева направо) – временные отсчeты t, по вертикали (сверху вниз, логарифмическая шкала) – разрешение σ. Общая длина ВП – 1 сек.

Результаты, представленные в таб­лице 1, показывают наличие суще­ственных различий в латенции основ­ного пика КВП (Р450) в зависимости от сложности соответствующей когни­тивной деятельности. В данном случае — сложность определяется выбором варианта ответа. Можно видеть, что латенция компонента Р450 существен­но увеличивается при ложном ответе на собственное имя по сравнению с правдивым ответом, и еще большее увеличение мы наблюдаем при лож­ном ответе на псевдоним. В среднем увеличение латенции и в том, и в дру­гом случае составляет порядка 100 мс.

Таким образом, результаты прове­денного исследования по использова­нию КВП для выявления ситуацион­но-значимой информации в ситуации ложных и правдивых ответов показывают, что латентные и амплитудные показатели основного компонента Р450 могут содержать дополнительную информацию о специфической дина­мике функционального состояния мозга при намерении скрыть инфор­мацию.

Установлено, что наиболее инфор­мативным временным периодом ана­лиза групповых различий по основно­му компоненту КВП Р450 является интервал длительностью от 400 до 700 мс после подачи стимула. В процессе исследования удалость разработать новый алгоритм анализа и оценки групповых различий по отдельным компонентам КВП.

В следующем сообщении по дан­ной теме мы рассмотрим проблему поиска количественного критерия для выявления и оценки ситуационно­значимой информации по компонен­там КВП на основе анализа индиви­дуальных данных.

Список литературы:

1. Анохин П.К. Избранные труды: Фило­софские аспекты теории функциональ­ной системы. — М.: Наука, 1978. — 400 с.

2. Наатанен Р. Внимание и функции мозга. М.: МГУ, 1998. - 560 с.

3. Соколов Е.Н. Принцип векторного коди­рования в психофизиологии // Вестн. Моск. ун-та. - Сер. 14. Психология. - 1995. - №4.

4. Allen J., Iacono W.G. A comparison of methods for the analysis of event-related potentials in deception detection // Psychoph­ysiology. - 1997. - V. 34. - P. 234-240.

5. Boaz T.L., Perry N.W., Raney G., Fischler I.S., Shuman D. Detection of guilty knowledge with event-related potentials // J. of Applied Psychology. - 1991. - V. 76.-P. 788-795.

6. Farwell L.A., Donchin E. The truth will out: interrogative polygraphy (“lie detection”) with event-related potentials // Psychoph­ysiology. - 1991. - 28. - P. 531-547.

7. Fischbach R.L., Fischbach G.D. The brain doesn’t lie // The American J. of Bioethics.-2005. - 5 (2). - P. 54-55.

8. Ganis G., Kosslyn S.M., Stose S., Thomps­on W.L., Yurgelun-Todd D. Neural correlates of different types of deception: An fMRI investigation // Cerebral Cortex. - 2003. - 13. - P. 830-836.

9. Happel M.D. Neuroscience and the detection of deception // Review of Policy Research. - 2005. - V. 22. - №5. - P. 667-686.

10. Jasper H.H. The ten-twenty electrode system of the International Federation // Electroencephalogr Clin Neurophysiol. - 1958. - 10. - P. 371-375.

11. Johnson R.Jr. The amplitude of the P300 component of the event-related potential // In: P.K. Ackles, J.R. Jenings and G.H. Coles (eds). Advances in psychophysiology. - Greenwich, Ct: jAI Press. - 1988. - V. 2. - P. 69-138.

12. Johnson R.Jr., Rosenfeld J.P. Oddball- evoked P300-based method of deception detection in the laboratory II: Utilization of non-selective activation of relevant knowledge // Intern. J. Psychophysiology. - 1992. - 12. - P. 289-306.

13. Kok A. On the utility of P3 amplitude as a measure of processing capacity // Psychoph­ysiology. - 2001. -V. 38. - P. 557-577.

14. Miyake Y., Okita T., Konishi K., Matsunaga I. Event-related potentials as an indices of detecting deception // Reports of National Institute of Police Science (Forensic Science).-1986. - V. 39. - P. 132-138.

15. Miyake Y., Okita T., Konishi K. The effect of self-relevancy on event-related potentials as an indices of detecting deception // Reports of National Institute of Police Science (Forensic Science). - 1987. - V. 40.-P. 90-94.

16. Miyake Y., Okita T., Konishi K. Event-related potentials as an indices of detecting with presentation of face photograph // Paper presented at the 7^th annual meeting of Society for Physiological Psychology and Psychophysiology. - 1989. - September. - Ngoya, Japan.

17. Miyake Y., Mizutanti M., Yamahura T. Event- related potentials as an indicator of detecting information in field polygraph examinations // Polygraph. -1993. - V. 22. - P. 131-149.

18. Rosenfeld J.P., Nasman V.T., Whalen R., Cantwell B., Mazzeri L. Late vertex positivity in event-related potentials as a guilty knowledge indicator: a new method of lie detection // Int. J. of Neuroscience. - 1987.-V.43. - P. 125-129.

19. Rosenfeld J.P., Cantwell B., Nasman V.T., Wojdac V. et al. A modified, event-related potential-based guilty knowledge test // Intern. J. Neuroscience. - 1988. - 24. - P. 157-161.

20. Rosenfeld J.P., Angell A., Johnson M., Qian J. An ERP-based, control-question lie detector analog: Algorithms for discriminating effects within individual’s average waveforms // Psychophysiology. - 1991. - 38. - P. 319-335.

21. Rosenfeld J.P. Alternative views of Bashore and Rapp’s (1993) alternatives to traditional polygraphy: A critique // Psychological Bulletin. - 1995. - P. 159-166.

22. Rosenfeld J.P., Ellwanger J.W. Cognitive psychophysiology in detection of malingered cognitive deficit // In: J.J. Sweet (ad.) Forensic neuropsychology: fundamentals and practice. - Lisse, Netherlands: Swets and Zerlander Publishers, 1999.

23. Rosenfeld J.P. Event-related potentials in detection of deception, malingering, and false memories // In: Handbook of polygraph testing (Ed. by M.Kleiner). - Ch. 10. - 2000.-P. 265-286.

24. Rosenfeld J.P. Scaled P300 scalp profiles in detection of deception. - September 2002. - Report No. DoDPI02-R-0005.-Department of Defense Polygraph Institute, Fort Jackson, SC 29207-5000.

25. Rosenfeld J.P., Rao A., Soskins M., Miller A.R. P300 scalp distribution as an index of deception: control for task demand // Polygraph. - 2004. - V. 33. - No. 2. - P. 115-129.

26. Rosenfeld J.P., Soskins M., Bosh G., Ryan A. Simple, effective countermeasures to P300- based tests of detection of concealed information // Psychophysiology. - 2004. - V. 41. - P. 205-219.

27. Rosenfeld J.P. The complex trial (CT) protocol: a new protocol for deception detection // Intern. J. of Psychophysiology.-2006. - V. 61. - No. 3. - P. 305.

28. Stelmark R.M. et al. Event-related potentials and the detection of deception: A two- stimulus paradigm. - November 1994. - Report No. DoDPI93-R-0004.-Department of Defense Polygraph Institute, Fort McClellan, AL 36205.

29. Vendemia J.M.C. Center of advanced technologies for deception detection. - USA: University ofSouth Carolina. - [Электронный ресурс.] - Доступ: www.vendemia.net

30. Vendemia J.M.C., Buzan R.F. Neural mechanisms of deception and response congruity in a visual two stimulus paradigm involving autobiographical information // Psychophysiology. - 2003. - 40 (Suppl. 1).

31. Vendemia J.M.C. Detection of deception // Polygraph. - 2003. - 32 (2). - P. 97-106.

32. Vendemia J.M.C., Buzan R.F. Neural mechanisms of deception and response congruity in a two-stimulus paradigm with motor response // Polygraph. - 2005. - 34 (1).-P. 24-46.

33. Vendemia J.M.C., Buzan R.F., Simon-Dack St.L. Reaction time of motor responses in two-stimulus paradigms involving deception and congruity with varying levels of difficulty // Behavioral Neurology. - 2005.-16. - P. 25-36.

34. Witkin A.P. Scale-space filtering // Proc. 8th Int. Joint Conf. Art. Intell. - Karlsruhe, Germany, 1019-1022, 1983.