心理学实验中的控制变量，心理学控制理论是什么

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如何使用控制论方法解释心理生理过程

对人类个体的控制论方法可以被视为控制论创始人维纳提出的复杂控制论或信息测量系统的技术模拟（等价）（Wiener，1948；Shannon，1948；Bernstein，1967，1990）。维纳认为任何复杂的物体都可以用两个基本元素来描述：“信息”和“能量”。

尽管这种方法显而易见，但迄今为止尚未在实践中用于表征一个人当前的心理生理状态。

人体能量的表征（千卡/分钟）非常常用于确定人的功能状态，但主要仅用于营养和医学（Broderick 等人，2014 年；Ceeaser，2012 年）。

采用伪语义方法来表征一个人的心理生理状态的主要障碍是，术语“信息”、“信息状态”和“信息交换”实际上是在心理学和生理学中使用的，但还没有做到。术语“交互效率”作为信息交换的指标（即人类生理系统内部和之间信息交换水平变化的指标）。

当我们使用“信息”这个词来描述人类情感时，我们的意思与控制论创始人的意思略有不同。例如，俄罗斯科学院学者西蒙诺夫提出的情感信息理论（Simonov，1986），提出了外界信息对人的影响产生的情感反应，但其核心采用的是不可测性的概念。到过。基本上，信息交换（或信息指标交换）这个词最接近的同义词是一个人的心理状态，它决定了一个人的心理舒适度。

从感觉生理学的角度来看（Sechenov，1965；Tamar，1976；Pokrovsky Korotko，2001），人体内发生的所有心理和生理过程都是基于物理、化学和代谢（信息）过程中信息的相互作用。 由(Wiener, 1948) 确定。

因此，一个人的心理状态是由揭示其心理舒适状态的信息特征决定的，而生理状态是由主导能量特征揭示的。换句话说，心理状态可以用“信息”指标来解释，生理状态可以用“能量”指标来解释。

核心参数：信息和能量

更深入的研究表明，一个人的信息状态以及表征他的信息交换是由信息效率决定的，即人体生理系统内部和之间传递信息信号过程中信息交换的质量，你可以看到。信号大小、信息损失、信噪比等）（Minkin，2019b）。这种方法类似于Shannon (1948)、Wiener (1948) 和Bernstein (1967) 将信息传输到技术和生物系统的经典方法，并且基于情感和据观察，它与感觉生理信息。理论上的相关研究（Simonov，1986；Tamar，1972；Baevsky 等，2001）。

将人视为一个物理或控制论系统，人的信息状态（信息交换）的指标是可控性和丢失性，即各个生理系统和功能相关的生理系统的感觉反馈信号取决于传输速度和同步性。 （伯恩斯坦，1967 年；布兰克等人，2014 年；奥尔巴赫，2008 年）。

而且，根据学者巴甫洛夫的观点，人类所有的生理系统都是相互关联的（Pavlov，1951）。

在心理生理学研究过程中，人们发现，在改善情绪和情绪恢复的情况下，可以观察到一个人的各种生理系统功能的同步性增加。当一个人的功能状况恶化时，这种同步程度会降低（Minkin，2019a；Minkin Myasnikova Nikolaenko，2019）。

信息交换的指标例如是通过处理各种生理信号确定的皮尔逊相关系数，例如心率（心血管系统）、皮肤电反应（皮肤系统）、前庭测量（前庭系统）（Pearson，1895）。在这种情况下，几种不同生理信号之间确定的皮尔逊相关系数的平均和反映了人类可控性或信息状态（信息交换）总体水平的指标。

可以根据经验确定为生理系统同步性指标的另一个可能的信息特征是，当使用振动技术研究受试者时，微振动频率在人脑内的传播（Minkin，2019a）。

为了更清楚地解释上述观点，让我们想象一个例子。例如，人类被表示为一个条件控制论系统（图1），由多个生理系统Ph1-PhK（心血管、神经、胃肠、前庭等）组成，每个系统解决一个特定的生理任务。每个生理系统对所有其他系统都有一定的影响（以反馈的形式发送信息并接收纠正信息）。一个生理系统对另一生理系统的相互影响用相关系数来表征。

人类的“输入”不断受到能量载体Eex（食物、氧气）和信息载体Iex（光、声、热等）形式的输入的刺激。刺激通过内部生理过程的新陈代谢转化为能量Eout（热、运动）和Iout信息（词汇、外表、行为、心率、SGR、ECG等生理参数的变化）的外部表达。

当然，这是人类功能的理想图景，并没有考虑到许多具体和现实的因素。然而，这样的示意图最完整地涵盖了个体发育的物理、化学和信息过程，并很好地描述了其心理生理特性、在外部刺激或各种因素影响下变化的参数。

必须强调的是，一个人总是会受到外界因素的影响，一个没有受到任何外在、内在、外在影响的人的存在是不可能的。只有无生命的物体不会因外部刺激而产生感觉或变化。心理生理状态的控制论理论模型

图1 人体控制论方案

图1 所示的图表可让您评估一个人的心理生理状态。这与确定人体内发生的物理化学过程引起的内能(Ein) 变化和信息状态(Ein) 变化的需要是一致的。 Iin) 以信息交换为特征的指标是密不可分的。

从图中可以看出，最接近人的信息和能量状态的内部值的是外部分量Iout和Eout，它们可以以生理参数或物理量的形式进行物理测量。计算人类消耗或消耗的能量是一个众所周知的物理问题，有许多技术解决方案（Ceaser，2012；Broderick 等，2014）。

提出将内部信息状态定义为信息效率系数Iin=Iu/It或不同物理系统平均相关性的约简函数（Iin=F((Ckn))）（Minkin，2019a）。这个过程可以用不同的技术来实现。例如，当使用振动技术时、测量不同生理信号的时间相关平均相关性时或分析心率变异性时（Bayevsky 等人，2001 年；Fleishman 等人，2014 年）。

人体各生理系统功能过程中信号交换的相关性和依赖性降低，其特点是失控、混乱、熵增，极端情况下甚至会导致死亡。

显然，香农提出的用于分析人当前心理生理状态的控制论或网络物理方法具有许多不可否认的优势。

传统上用于表征心理情感和心理生理状态（攻击性、压力、愉悦、神经质、外向性）的参数通常是主观的。现有的分析人的心理和生理状态的方法大多基于古希腊哲学家普罗泰戈拉的著名主张：“人是万物的尺度”（Bartlett，2016）。

然而，在测量一个人的精神和身体状态时，为了获得客观的测量结果，需要尽量减少主观意识工作的使用，应用物理量和客观测量的技术特点。

所提出的人体控制论模型需要通过物理手段测量两个基本参数来确定人体能量和信息状态。心理生理状态由坐标信息/能量（I/E）这两个参数决定。比率为：决定了。

人体状况的信息指数决定了控制水平（即信息效率，即接收到的信息信号量与传输的信息总量的比值），或者说生物体不同生理系统之间的关系。掌握之中。

例如，可以通过心电图、脑电图、皮肤电反应和前庭测量信号之间的相关性来客观地检测信息效率。这些信号随时间变化并且彼此相关。在表达人体状态的能量指标中，是指人体消耗或释放的能量（换算为人体消耗的最大能量）。

一般来说，个体所消耗和发射的能量在很长一段时间内处于平衡状态，剂量与效应之间的关系本质上是相同的。

如果反映生物体E能量属性的参数值减小，反映生物体I信息状态的参数值增大，即生理指标减小，心理指标增大，则个体将进入某种状态，可以得出：确实如此。更加轻松舒适。

反之，如果能量特征对应的参数值增加，而信息状态涉及的参数值减少……也就是说，如果生理指标增加，心理指标减少，那么这个人目前就处于以下状态：紧张状态。

当参数E和I的值都增加时，人进入功能动员状态并做好准备。

如果这两个参数的值都下降，则表明该人处于抑郁或压力状态。

总之，我们获得了振动成像系统（Vibraimage）的两个基本定义参数。通过这两个参数的比值，可以清楚地解释一个人的心理生理状态的变化。

通过确定记录的个体生理和心理特征（I(t)/E(t)）的“信息能量”二维数据阵列，这种算法机制可以确定当前的心理生理状态。（PPS）可以建立变化向量的相关性。

也就是说，至少通过这个核心算法，可以判断PPS反应是阳性还是阴性。它表示当前PPS 在外部和/或内部因素（包括外部刺激的感知）的影响下发生积极或消极变化的程度。

这一事实虽然看似简单，但对于心理生理学来说就像现代计算机技术的1 和0 一样基础（Minkin，2019a）。

利用上述算法的机制，可以轻松地对大量样品进行测量实验。根据获得的数据，可以就一个人当前心理生理状态在信息和能量水平（%/kcal，或相对单位）方面的变化性质得出明确的结论。

这就像测量晶体管的伏安特性，这种物理方法有点类似于艾森克的外向性神经质量表（Eysenck，1970）。人的状态的能量特征与行为的外向程度和心理舒适与平衡（神经质）程度之间形成平行关系。

唯一的区别是，艾森克测试是基于个体对所呈现的刺激的主观意识反应，而振动成像的控制论方法是基于客观测量的物理量和/或生理参数。这就是我正在做的事情。心理生理状态的控制论数学模型

研究发现，振动的频率分布（方差或标准差）表征了一个人的心理生理状态的信息指数，振动的平均频率表征了这个人的能量指数（Minkin，2019a）。

为了使人类信息和能量属性的估计兼容可扩展性或可加性，诸如“信息效率”以百分比表示、“能量”以焦耳或卡路里表示、“一段时间内的功率”以百分比表示等物理单位采用J，可表示为/min或kcal/min，或者以上各项可以用相对值（%或单位制）表示。

（一）信息

人的生理系统之间和内部发生的信息交换量与信号交换总量的比值被认为是人体的信息指数（Minkin，2019a）。

Iin—— 人类国家的信息效率。

Ir—— 人体生理系统每单位时间接收到的有用信息量。

Ir +S —— 人体生理系统每单位时间传输的信息总量（包括错误和信息或熵的丢失）。

(2) 能源

人体心理机制中出现的当前能量消耗和最大能量消耗指标，被认为是人体的能量指标。

Ein—— 减少个人能量状态指标。

Ecur—— 个人在当前时间单位消耗的能量。

Emax—— 人体单位时间内所能消耗的最大能量的生理极限。

上述计算信息和能量属性某些指标的公式解释了这些指标的一般含义。显然，自20世纪90年代首次发明振动成像技术以来，当前的计算机硬件技术已经取得了长足的进步，但由于人脑包含大约50条信息，目前还无法准确测量一个人的信息总量在给定的时间内发送。 1010 个神经元（Herculano-Houzel，2009），每秒传输的信息比世界上所有计算机还要多。

然而，如果所提出的关于信息效率与生理系统功能相关性之间比例关系的假设是正确的，那么通过振荡色散与生理系统控制之间建立的反比关系（Minkin，2019a），可以评估人类的信息效率。

振动分散的生理重要性是由前庭系统与人体所有生理系统之间的一般联系决定的。生理系统之间的可控性越大，决定前庭情绪反射的颈部肌肉控制的频率范围就越小（Minkin Nikolaenko，2008b）。

我们使用所提出的方法（Minkin，2019a），还可以使用ECG、SGR、EEG 和其他技术以所要求的方式获取心理情绪状态特征。

为了实现这一目的，我们使用其他物理手段（例如热成像相机）和采集的生理信号（ECG、SGR、EEG 等）来测量人发出的能量。其他类似的方法也可以确定PPS（MinkinNikolaenko，2017a）。

然而，虽然Vibraimage 描述的方法很容易理解，但用于计算PPS 的更复杂的方程通常会产生更接近上述方程的结果（Minkin Myasnikova Nikolaenko，2019）。