Диагностика скрываемой информации на основе анализа когнитивных вызванных потенциалов мозга человека

Исайчев С.А. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Исайчев Е.С. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Насонов Андрей Владимирович Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Черноризов Александр Михайлович Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

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

Пик	Нерелевантные имена			Реальное имя	Псевдоним
N, ~140 мс	140 мс	136 мс	132 мс	140 мс	140 мс
P, ~450 мс	480 мс	460 мс	452 мс	544 мс	628 мс
N, ~800 мс	844 мс	820 мс	856 мс	—	—

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.