Cognitive stress, also known as mental workload, constitutes a central topic within the field of psychophysiology due to its role in modulating attention, autonomic regulation, and stress reactivity. Furthermore, it bears direct relevance to practical monitoring systems that employ non-invasive sensing techniques. This study investigates whether a multimodal, non-invasive measurement setup can detect systematic physiological differences between Resting periods and short episodes of cognitive load within the same individuals. Additionally, it explores the capacity of such a system to differentiate tasks characterized by varying cognitive demands. A sequential, within-subject protocol was employed, comprising five consecutive phases (rest 1, Stroop, rest 12, subtraction, rest 3), during which five modalities were recorded concurrently: EEG, heart rate (HR), galvanic skin response (GSR), facial surface temperature, and oxygen saturation (SpO₂). Beyond phase-wise inspection of time-series data, an exploratory assessment of similarity across participants was conducted using correlation coefficients. The maximum cross-participant correlations observed were 0.88 (HR), 0.90 (GSR), 0.83 (facial temperature), and 0.77 (SpO₂); however, these correlations were used only as exploratory descriptors of inter-individual similarity and did not imply a significant phase effect. For inferential analysis, phase-wise epoch means were evaluated through one-factor repeated-measures ANOVA. The heart rate exhibited a robust main effect of phase (F(4, 32) = 10.5862, p_GG = 0.01044, ηp² = 0.5696), with higher HR observed during cognitive load epochs (e.g., 77.841 ± 11.777 bpm at rest 1 versus 83.926 ± 14.532 bpm during subtraction). The relatively large standard deviation reflects variability between subjects rather than variability within epochs. Regarding processed baseline-referenced GSR, the omnibus phase effect was not statistically significant under the conservative Greenhouse–Geisser correction; therefore, GSR was interpreted as exploratory in this dataset. Facial temperature and SpO₂ likewise did not show statistically significant omnibus phase effects under Greenhouse–Geisser correction (e.g., SpO₂: p_GG = 0.1209). EEG-derived measures provide supplementary central evidence of task engagement; entropy variations within an approximate dynamic range of 0.2 to 0.8 were observed, and the α/θ ratios demonstrated nearly a twofold distinction between rest and cognitive load epochs across different leads.

Introduction. School failure, poor performance during exams, decrease of students’ interest in the subjects, growing behavioral deviations and functional illiteracy constitute increasingly serious and discussed problems in pedagogical circles. Here we are talking about functionally and mentally healthy schoolchildren who fall into the category of the so-called “neurotypical” children. The said problems necessitate the search for appropriate methods to restore children’s interest in the learning process taking place in the school environment. Such methods can be informed by the studies focusing on the functioning of the human brain and the biological foundations of learning processes, as such studies have achieved considerable success in the recent 25 years. Materials and Methods. Studies of the brain mechanisms of human behavior and cognition are making significant progress. Many researchers working in these fields claim that the available scientific achievements open up a completely new view on science-based education and can be applied to improve the learning processes in general. The introduction of new fields — including neuroscience — into the educational system in Bulgaria raises questions about their integration in the learning process. Results. The article contains a theoretical analysis and discussion of the use of neuroscience and neuropedagogy in education. The author focuses on the potential of applying neuroscience and neuropedagogy in teaching children with learning difficulties as well as children who do not have learning difficulties but have a potential for improving their academic results. Conclusions. The article discusses the need for the Bulgarian teachers to obtain expertise related to the application of neuropedagogical and neurodidactic methods in their daily practice. Введение. Проблемы неуспеваемости учеников в школе, плохой успеваемости на экзаменах, снижения учебной мотивации и интереса учащихся к изучаемым учебным предметам, нарастающих отклонений в поведении, наличия функциональной неграмотности представляют собой все более серьезные и широко обсуждаемые в педагогических кругах вопросы. В этом контексте речь идет о функционально и психически здоровых детях и школьниках, которые, однако, попадают в категорию так называемых «нейротипичных» детей. С одной стороны, эти проблемы обусловливают необходимость поиска соответствующих методов и средств «вернуть» интерес детей к процессу обучения в школьной среде. С другой стороны, за последнюю четверть века науки о функционировании человеческого мозга и биологических основах процессов обучения достигли значительных успехов. Материалы и методы. Сегодня наблюдается существенный прогресс в области изучения мозговых механизмов человеческого поведения и познания. Многие исследователи в этих областях утверждают, что все эти достижения открывают совершенно новый взгляд на их применение в научно-ориентированном образовании, что, по их мнению, может помочь в развитии и совершенствовании процессов обучения в целом. Вхождение новых направлений в систему образования Болгарии, в том числе нейронауки, поднимает вопросы об интеграции их достижений в процесс обучения. Результаты. В статье представлен теоретический анализ и обсуждение возможностей применения в образовании достижений нейробиологии и нейропедагогики, а также их перспективы в контексте решения задач, связанных с совершенствованием процесса обучения, которые распространяются как на детей с трудностями в обучении, так и на тех, кто не испытывает учебных проблем, но может способствовать прогрессу в процессе обучения с помощью применения этих методов. Заключение. Обсуждается необходимость дополнительной квалификации болгарского педагога с учетом возможностей и перспектив применения нейропедагогических и нейродидактических методов в повседневной образовательной практике.

Introduction. This article explores the application of modern psychophysiology in addressing challenges within families, particularly when families find it difficult to establish harmonious parent-child relationships. Family coherence, a specific form of social coherence, has become a key concept in understanding interpersonal dynamics and the harmony of interactions. Recent research has highlighted heart rate variability (HRV) as a critical indicator of social coherence, influenced by factors such as emotional states, vocal characteristics, etc. This makes HRV a valuable measure for assessing the quality of family relationships, including those between parents and children. Materials and Methods. Building on advancements in the study of HRV, the author proposes a methodology adapted from social coherence research. It can be effectively applied in family psychology practice. The method involves the simultaneous recording of HRV data from family members during interactions in various communicative contexts using wireless electrocardiographic sensors (ECG). Results. Family coherence can be evaluated by analyzing HRV parameters in family members, both within parent-parent and parent-child interactions. Conclusions. The proposed methodology offers a reliable and objective tool for assessing family cohesion based on measurable data. It provides an efficient means of determining the state of family relationships and the impact of these dynamics on the mental health and well-being of family members. Введение. В статье рассматриваются возможности современной психофизиологии в работе психолога с семьями, в которых имеются трудности в установлении гармоничных отношений между родителями и детьми. Семейная когерентность представляет собой частный случай социальной когерентности. Этот термин уже несколько лет широко используется при изучении межличностных отношений в контексте характеристики гармоничности взаимодействия между людьми. Среди показателей социальной когерентности в последние годы активно изучается вариабельность сердечного ритма, на которую, согласно эмпирическим данным, влияют многие факторы, в том числе эмоциональные состояния взаимодействующих людей, звук их голоса и его различные характеристики и т. д. Это дает основания рассматривать вариабельность сердечного ритма в качестве надежного индикатора качества отношений в семье, в том числе детско-родительских отношений. Материалы и методы. Опираясь на достижения в изучении вариабельности сердечного ритма, автор предлагает свою методику, которая является вариантом методики исследования социальной когерентности и может успешно применяться в работе семейного психолога, благодаря своей простоте и удобству. Результаты. Семейная когерентность может оцениваться на основе анализа параметров вариабельности сердечного ритма у членов одной семьи (как между родителями, так и между родителями и детьми). Оценка семейной когерентности осуществляется путем прямого наблюдения или видеонаблюдения и одновременной регистрации вариабельности сердечного ритма членов семьи во время общения (в различных коммуникативных ситуациях и в разных условиях взаимодействия) с помощью электрокардиографических датчиков (ЭКГ) с беспроводным соединением. Заключение. Предложенная методика может использоваться как надежный инструмент оценки семейной сплоченности, основанный на объективно измеряемых данных. Методика позволяет очень быстро и точно определить состояние отношений в семье, а также влияние этих отношений и семейной среды в целом на психическое здоровье ее членов.

The main objective of this study is to investigate the influence of cognitive stress (mental workload) on some physiological parameters and reactions of a set of experimental subjects. The aim is to check whether these indicators, observed simultaneously, can distinguish the state of rest from the state of mental tension and whether they can distinguish tasks of different difficulty. An assessment of the state of rest in the study protocol is also performed. The experiments implemented a multimodal, non-invasive BCI for tracking physiological responses during cognitive task performance. Five parallel measured parameters are used: electroencephalography (EEG), heart rate (HR), galvanic skin response (GSR), facial surface temperature, and oxygen saturation (SpO₂). The results show that HR is a fast and reliable marker for detecting psychological load, the normalized phase GSR is good for detecting higher loads, EEG α/θ can be used for central validation, facial temperature is shown to be a slowly changing but reliable context indicator and SpO₂ preservation can be used as a measure of stability.