На правах рукописи ИВАНОВ Константин Валерьевич

На правах рукописи
ИВАНОВ Константин Валерьевич
ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТЫ
КОНСТАНТНОСТИ ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ ДЕТЕЙ 7-8 ЛЕТ
19.00.02 – Психофизиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Архангельск – 2008
2
Работа выполнена на кафедре биологии и экологии человека
ГОУ ВПО «Поморский государственный университет
имени М.В. Ломоносова»
Научный руководитель:
кандидат биологических наук, доцент
Морозова Людмила Владимировна
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор
Новикова Ирина Альбертовна
кандидат биологических наук
Меньшикова Марина Владимировна
Ведущая организация:
Институт возрастной физиологии РАО
Защита диссертации состоится «23» декабря 2008 года в 12.00 часов
на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций
Д 212.191.01 при Поморском государственном университете имени
М.В. Ломоносова по адресу: 163045,
г. Архангельск, пр. Бадигина, д.3.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Поморского
государственного университета имени М.В. Ломоносова.
Автореферат разослан « __ » ноября 2008 г.
Ученый секретарь совета по защите
докторских и кандидатских диссертаций
кандидат медицинских наук, доцент
Н.В. Афанасенкова
3
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Константность – это свойство
восприятия,
обеспечивающее
человеку
относительно
устойчивое
распознавание окружающего мира. Константность зрительного восприятия –
это один из основных и значимых компонентов восприятия.
Константность зрительного восприятия рассматривается в различных
аспектах. С одной стороны, это психологические исследования вопросов
микрогенеза восприятия (В.И. Капрон, 1980; А.А. Невская, 1987;
М. С. Шехтер ,1991), соотношения симультанных и сукцессивных процессов в
ходе опознания (М. С. Шехтер, 1991; В. М. Бондарко, Ю.Л. Шелепин, 1996;
P. Cavanagh, M. Arguin, A. Treisman, 1990), роли контекстных отношений при
интерпретации зрительных сцен. Важность контекстных отношений, в
частности, демонстрируется эффектом преобладания целого над частью при
восприятии слов и фигур (R.L.Gregory, 1985; N.F. Jonson, M.J. Carnot, 1990;
T.R. Jordan, 1990), а также при произвольной и непроизвольной смене
интерпретации при опознании неоднозначных фигур (В.М. Кроль, 1998;
J. Brunas, A. M. Young, A. W. Ellis, 1990; P. Goolkaasian, 1991). Здесь процесс
симультанности представлен в несколько новом свете – как процедура,
обеспечивающая общий контекст сукцессивных действий.
С другой стороны, существуют исследования, показывающие
избирательное реагирование нейронов на различные элементы формы
объектов (E.T. Rolls, G.C. Bailis, 1986). Так, исследователями описаны нейроны
нижневисочной коры, избирательно реагирующие на сложные элементы
трехмерных объектов (E. Kobatake, K. Tanaka, 1994). В аналогичных условиях
показано, что большинство селективных нейронов реагировало на лицо
человека, обезьяны, на простые геометрические фигуры (A. Mikami,
K. Nakamura, K. Kubota, 1994). Инвариантность (константность) нейронных
ответов описана в работах С. В. Медведева (1989), N.K. Logothetis (1995).
В вопросе о происхождении и возрастных особенностей реализации
константности существуют противоположные точки зрения. Одна из них
рассматривает ее как врожденное свойство восприятия. Вторая точка зрения
заключается в том, что константность рассматривается как результат опыта и
научения (Р.И. Говорова 1968). Возраст 6-8 лет, является критическим и
сенситивным периодом для совершенствования механизмов зрительного
восприятия и в частности константности (Н. Н. Зислина, В. Л. Тюков, 1968;
Д.А. Фарбер, Н.В. Дубровинская, 1997). Интенсивное созревание
межцентральных связей корковых областей влияет на развитие константности,
как компонента зрительного восприятия. Также исследователями
дискутируются вопросы о вкладе коры больших полушарий и регуляторных
структур головного мозга в
обеспечение константности зрительного
восприятия (Л. В. Морозова, Н. В. Звягина, Н. Н. Теребова, 2008).
Константность
зрительного
восприятия
составляет
основу
школьнозначимых навыков и сопоставление показателей сформированности
константности зрительного восприятия и функциональной зрелости мозга
4
первоклассников общеобразовательной школы с разным уровнем зрелости
константности зрительного восприятия является актуальным для организации
процесса обучения.
Цель исследования: Выявить ЭЭГ-корреляты определяющие темпы
формирования константности зрительного восприятия у детей 7-8 лет
Задачи исследования:
1. Изучить возрастные особенности константности зрительного
восприятия у детей 7-8 лет;
2. Оценить функциональную зрелость коры больших полушарий и
глубинных регуляторных структур головного мозга у детей 7-8 лет и выявить
их влияние на успешность реализации константности зрительного восприятия.
3. Выявить специфику активации и взаимодействия структур коры
больших полушарий головного мозга у детей 7-8 лет с разным уровнем
зрелости константности зрительного восприятия методом спектральнокорреляционного анализа.
Положения, выносимые на защиту:
1. Возрастные особенности формирования константности зрительного
восприятия у детей 7-8 лет характеризуются гетерохронией, когда в одной
возрастной группе присутствуют дети с разным темпом формирования
данного компонента зрительного восприятия.
2. Эффективное формирование константности зрительного восприятия в
возрастном диапазоне 7-8 лет определяется функциональной зрелостью коры
больших полушарий головного мозга и глубинных регуляторных структур, и
их сочетанным влиянием.
3. Нейрофизиологические механизмы константности у детей с разным
темпом ее формирования имеют черты сходства и различия:
однонаправленные изменения активации коры больших полушарий головного
мозга и выраженная специфика взаимодействия структур коры больших
полушарий головного мозга у детей обеих групп.
Научная новизна работы определяется реализацией системного
подхода к изучению закономерностей формирования константности
зрительного восприятия. Впервые изучены особенности реализации механизма
константности у детей с разным темпом ее формирования. В исследовании
реализован комплексный подход к изучению психофизиологической основы
константности, показано что функциональная незрелость коры больших
полушарий, а также глубинных структур мозга являются значимыми
факторами, определяющими уровень сформированности константности
зрительного восприятия. Впервые выявлены особенности мозговой
организации константности зрительного восприятия у детей с разным темпом
ее формирования.
Научно-практическая
значимость.
Результаты
исследования
дополняют современные представления о формировании зрительного
восприятия первоклассников, родившихся и проживающих в условиях
приполярного региона. Выявлены особенности темпов формирования
константности зрительного восприятия у детей 7-8 лет. Результаты
5
ЭЭГ-исследования обнаружили неоднородность функциональных изменений
электрической активности мозга у детей с разным уровнем сформированности
константности.
Результаты исследования представляют научный и практический
интерес для специалистов в области возрастной физиологии, психофизиологии
и психологии, для преподавания этих дисциплин в учебных заведениях.
Материалы диссертационного исследования используются при
планировании и организации учебной деятельности и коррекционной работы с
учащимися МОУ «Средняя общеобразовательная школа №17» (акт внедрения
от 01.04.08 г.); в преподавании курсов «Возрастная физиология», «Физиология
ВНД и сенсорных систем» и «Психофизиология» для студентов биологических
и психолого-педагогических специальностей на естественно-географическом
факультете и факультете психологии ПГУ им. М.В. Ломоносова (акты о
внедрении от 18.12.07 г. и 17.12.07 г.).
Диссертационное исследование поддержано грантом РГНФ
№ 06-0600510а «Системная организация интегративной деятельности мозга в
процессе чтения».
Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации
обсуждались на всероссийской конференции
молодых исследователей
«Физиология и медицина» (Санкт-Петербург, 2005), IV молодежной научной
конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Физиология
человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар,
2005), IX всероссийской конференции молодых исследователей «Человек и
его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006), XX съезде физиологического общества
им. И.П. Павлова (Москва, 2007), на заседаниях кафедры биологии и экологии
человека Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова
(Архангельск, 2005-2008), на заседании проблемной комиссии по медикобиологическим наукам Поморского госуниверситета имени М.В. Ломоносова
(Архангельск, 2007).
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 133 страницах
машинописного текста и состоит из введения, трёх глав, заключения, выводов,
приложения. Работа иллюстрирована 17 таблицами и 25 рисунками. Список
литературы включает 123 отечественных и 98 зарубежных источников.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследовательская работа проходила в два этапа.
I этап: Исследование проводилось в рамках мониторинга
морфофункционального и психофизиологического развития дошкольников и
первоклассников г. Архангельска, проводимого кафедрой биологии и экологии
человека ПГУ им. М.В. Ломоносова по заказу Департамента образования,
культуры и спорта г. Архангельска (2003-2004 гг.), а также на базе МОУ
«Средняя общеобразовательная школа № 17».
В исследовании приняли участие 827 первоклассников (средний возраст
7,53±0,37 лет), родившихся и проживающих в г. Архангельске. Все дети, с
6
медицинской точки зрения, были практически здоровы, не имели
органических поражений ЦНС и отклонений психоневрологического статуса.
Обследование поводилось с письменного согласия родителей и
педагогов в первой половине дня.
Для оценки уровня развития константности зрительного восприятия (ЗВ)
у детей 7-8 лет была использована «Методика оценки зрительного восприятия
М.М. Безруких и Л.В. Морозовой» (1996), состоящая из шести субтестов. В
каждом субтесте выделяется ведущий структурный компонент ЗВ, реализация
которого наиболее значима при выполнении поставленной в субтесте задачи.
Нами был использован субтест 3 – постоянство очертаний, ведущий
компонент которого константность восприятия.
II этап: электрофизиологическое обследование первоклассников. ЭЭГ
регистрировали на 16-канальном электроэнцефалографе «Neuroscope-416» в
состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами, при
гипервентиляции (1,5–2,5 мин) и ритмической фотостимуляции (РФС) от
затылочных (O1, O2), теменных (P3, P4), центральных (C3, C4),
передневисочных (T3, T4), область ТРО (для удобства обозначенная T5, T6) и
лобных (F3, F4) отведений обоих полушарий с индифферентными ушными
электродами. Локализацию отведений определяли по международной системе
«10–20». Частота вспышек при РФС изменялась автоматически от 4 до 12 Гц с
шагом в 1 Гц при длительности серии стимуляции 7 с и интервалом между
сериями 10 с.
Полученные результаты подвергались структурному анализу суммарной
ЭЭГ (И. П. Лукашевич, Р. И. Мачинская, М. Н. Фишман, 1996), в основе
которого лежит визуальная оценка электрофизиологических феноменов:
состояния коры, наличие общемозговых изменений электрической активности,
локальных отклонений ЭА, состояние подкорковых структур (n=123).
Проведена оценка значений спектральной мощности, когерентности
(n=51). Перед началом исследования давалась устная инструкция и
тренировочное задание для контроля понимания условий эксперимента и
адаптации испытуемых к экспериментальной обстановке. Затем записывали
ЭЭГ спокойного бодрствования (с закрытыми глазами и открытыми глазами).
Во время экспериментального задания испытуемый выбирал фигуры на
предлагаемых рисунках и одновременно проводилась запись ЭЭГ.
Математический и статистический анализ результатов проводили с
применением пакета прикладных программ Microsoft Excel, SPSS 11.5 для
Windows (А.Д. Наследов, 1999; А. Бююль, П. Цефель, 2005). В статистическую
обработку результатов входил анализ распределения значений признаков и их
числовых характеристик (средних величин, ошибки средней, стандартных
отклонений). Сравнение двух выборок проводилась с применением
параметрического t-критерия Стьюдента. В связи с тем, что многие
исследователи математических методов анализа данных говорят о высокой
устойчивости t-критерия Стьюдента и возможности его применения к
дисперсиям,
не
подчиняющимся
законам
нормального
7
распределения (С.А. Айвазян, В.С. Мхитарян. 1998), проверка гипотез о
нормальности распределения нами не проводилась.
Дисперсионный анализ проводился с использованием процедуры
сравнения средних значений выборок ANOVA с вычислением общего уровня
значимости различий (p-уровень значимости критерия Фишера). Для
идентификации пар выборок, отличающихся друг от друга средними
значениями использовались методы парных сравнений Post Hoc (LSD).
Различия считались статистически значимыми при величине вероятности
ошибочного принятия нулевой гипотезы о равенстве генеральных средних
p<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ И ОБСУЖДЕНИЕ
Одной из задач исследования была оценка выполнения заданий на
константность зрительного восприятия (КЗВ), в группах с полугодовым
интервалом. Наши данные свидетельствуют, что с возрастом наблюдается
замедление темпов формирования константности зрительного восприятия. Ни
в одной из возрастных групп средний балл выполнения 3 субтеста не достигает
уровня возрастной нормы (рис.1).
Наиболее близкий к показателю возрастной нормы балл отмечается в
возрасте 7 лет (10,66±2,46), в более старшем возрасте, средний балл
увеличивается незначительно (10,87±2,03 в 7,5 лет; 10,84±2,73 в 8 лет).
Типичные ошибки при выполнении субтеста – это выделение детьми при
опознании центральной фигуры сходных с ней, игнорирование полностью
закрашенных фигур. Таким образом, с возрастом наблюдается недостаточное
совершенствование качества константности.
12,5
баллы
12
11,5
11
10,5
10
7 лет
7,5 лет
8 лет
возраст
Рис.1. Качество (в баллах) выполнения 3 субтеста детьми 7-8 лет.
Обозначения: сплошная линия – средний балл, прерывистая линия –
возрастной норматив.
По уровню зрелости константности зрительного восприятия
исследуемые дети были разделены на три группы: 1 группа (n=321) – уровень
константности зрительного восприятия соответствует возрастной норме
8
(КЗВ=ВН); 2 группа (n=210) - несоответствие константности зрительного
восприятия возрастной норме в пределах 1 года (КЗВ<ВН); 3 группа (n=296)
– несоответствие константности зрительного восприятия возрастной норме
больше 1 года (КЗВ<<ВН).
В группе школьников с КЗВ=ВН, а также с КЗВ<ВН отмечены
достоверные различия в качестве выполнения 3 субтеста между всеми
возрастными группами, в группе с КЗВ<<ВН – между детьми 7 и 7,5 лет
(р<0,001), 7 и 8 лет (р<0,001).
Нами отмечена тенденция к уменьшению количества детей с КЗВ=ВН и
увеличению количества детей с КЗВ<<ВН (р<0,001) при переходе к более
старшему возрасту (рис.2). Среди детей 7 лет количество с КЗВ=ВН составляет
53,70±10,60 %, количество детей с КЗВ<ВН составляет 14,79±0,95%, с
КЗВ<<ВН – 31,51±10,01%. В группе детей 7,5 лет количество детей с уровнем
КЗВ=ВН составляет 38,10±10,60%, с КЗВ<ВН – 14,29±0,95%, и с КЗВ<<ВН –
47,62±10,01%. В группе детей 8 лет количество детей с уровнем КЗВ=ВН
составляет 27,94±10,60%, с КЗВ<ВН – 16,51±0,95%, с КЗВ<<ВН –
55,56±10,01% (рис 2).
80
***
55,56
*
60
% 40
20
53,7
***
*
14,79
38,1
*
31,51
47,62
***
14,29
**
27,94 **
16,51
0
7лет
7,5лет
8лет
возраст
Рис. 2. Количество детей с разным уровнем зрелости константности
зрительного восприятия.
Примечание: достоверность различий групп у детей * – между 1 и 2,
** –между 2 и 3, *** – между 1 и 3.
Таким образом, выявлено, что качество выполнения задания с возрастом
изменяется незначительно и совершенствование КЗВ замедляется.
Проявляется тенденция уменьшения количества детей с КЗВ=ВН, и
увеличения количества детей с КЗВ<<ВН при переходе к более старшему
возрасту. Это может быть связано с тем, что на возрастном этапе 7,5-8 лет в
процессе обучения начинает формироваться новый механизм обработки
зрительной информации – поэлементный анализ объекта (G.W. Humphereys,
M.J. Riddoch, 1984), который еще не столь совершенен, как и нейронные
системы, обеспечивающие более сложный уровень реализации зрительного
9
восприятия. В итоге возникают затруднения в вычленении значимой
информации и отсечении незначимой, что, вероятно, также является одним из
факторов снижения успешности выполнения задания 3 детьми 8 лет. Также в
этом возрасте дети менее критично, чем взрослые используют механизмы
константности (Г.И. Рожкова, В.С. Токарева, В.В. Огнивов, 2005) с чем,
вероятно, может быть связано большое количество ошибок при выполнении
ими субтеста.
На втором этапе исследования был проведен визуальный структурный
анализ ЭЭГ у 123 школьников, из них 64 ребенка с КЗВ=ВН, 22 ребенка с
КЗВ<ВН, 37 детей с КЗВ<<ВН. Регулярный, дезорганизованный альфа-ритм, с
частотой 8-10 Гц отмечен у 77,78±5,66% детей группы КЗВ=ВН, у 80,00±8,94%
детей из группы КЗВ<ВН и у 48,57± 8,45% школьников из группы КЗВ<<ВН
(рис.3). Полиритмичный характер альфа-ритма и/или альфа-ритм сниженной
частоты отмечен у 22,22±5,66% школьников из группы КЗВ=ВН, у
20,00± 8,94% детей из группы КЗВ<ВН и у 51,43± 8,45% детей из группы
КЗВ<<ВН. Реакция десинхронизации альфа-ритма, а в последствии реакция
следования ритму в диапазоне частот 4-13 Гц отмечена у 83,33±5,07% детей из
группы КЗВ=ВН, у 80,00± 8,94% детей из группы КЗВ<ВН и у 91,43± 4,73%
детей из группы КЗВ<<ВН.
100
80 77,78
80
60
%
83,33
51,43
48,57
40
80 91,43
22,22 20
20
0
1
КЗВ=ВН
2
КЗВ<ВН
3
возраст
КЗВ<<ВН
Рис
3.
Представленность
ЭЭГ-признаков,
характеризующих
функциональную зрелость коры больших полушарий обследованных
школьников. Обозначения: по оси ординат – распределение признаков (%), по
оси абсцисс – ЭЭГ-параметры: 1 – альфа-ритм регулярный,
дезорганизованный, с частотой 8-10 Гц; 2 – альфа-ритм сниженной частоты
и/или полиритмичный; 3 – реакция следования ритму в диапазоне частот 413 Гц.
В группе КЗВ=ВН количество детей с признаками функциональной
незрелости коры головного мозга составило 24,07±10,69%. Среди признаков
функциональной незрелости отмечалось: сниженная частота альфа-ритма
и/или полиритмичный характер альфа-ритма, отсутствие реакции следования
10
ритму в диапазоне частот 8-13 Гц. У 75,93±6,94% детей функциональная
зрелость коры соответствует возрастным нормативам: альфа-ритм регулярный,
дезорганизованный, с частотой 8-10 Гц, при предъявлении первого сигнала
РФС была отмечена реакция десинхронизации альфа-ритма, а в последствии
реакция следования ритму в диапазоне частот 4-13 Гц. В группе с КЗВ<ВН у
56,25±13,76% школьников признаки незрелости коры не выявлены, и
отмечены у 43,75±18,75% детей. У 43,75±8,05% детей группы КЗВ<<ВН не
выявлены признаки незрелости коры больших полушарий, у 56,25±11,69%
детей отмечены признаки незрелости коры больших полушарий (рис.4).
100
75,93
80
%
56,25
60
43,75
56,25
43,75
40
24,07
20
0
КЗВ=ВН
КЗВ<ВН
КЗВ<<ВН
Отмечены признаки незрелости КБП
Признаки незрелости КБП не выявлены
Рис.4. Количество детей (в %) в группах с разным уровнем развития
константности зрительного восприятия и признаками зрелости коры.
Полученные данные согласуются с исследованиями Д.А.Фарбер,
Т.Г. Бетелевой (1999), свидетельствующими, что для успешной организации и
реализации функции зрительного восприятия необходим определенный
уровень зрелости коры больших полушарий. Влияние степени
функциональной зрелости коры на уровень зрительного восприятия еще раз
подтверждает важность операциональной стороны высших психических
функций. Функциональная зрелость коры оказывает влияние на реализацию
интегративных функций и сформированность структур операционального
блока мозга (Дубровинская Н.В., Фарбер Д.А., Безруких М.М. 2000.).
Поскольку процесс зрительного восприятия состоит из различных элементов,
по-видимому, функциональная зрелость коры будет оказывает влияние и на
них, в том числе и на КЗВ.
При анализе данных о функциональной зрелости регуляторных структур
отмечено, что количество детей, у которых не выявлены признаки незрелости
структур нижнего ствола головного мозга в группе КЗВ=ВН составляет
85,94±4,69%, в группе КЗВ<ВН - 4,55±20,83%, в группе КЗВ<<ВН – у
29,73±13,78% школьников (рис.5). Наибольшее количество детей с признаками
незрелости структур нижнего ствола головного мозга отмечено в группе с
11
КЗВ<<ВН, наибольшее количество детей без признаков незрелости
нижнестволовых структур отмечено в группе КЗВ<ВН.
Дисперсионный анализ также показал достоверные различия в качестве
выполнения заданий на константность между детьми с признаков
заинтересованности нижнестволовых структур (p<0,05). Таким образом,
можно предположить, что уже в возрасте 7-8 лет при реализации процесса КЗВ
максимально задействованы структуры нижнего ствола головного мозга.
Вероятно, это один из ранних механизмов ориентации и константности,
включающийся в онтогенезе.
100
95,45
85,94
70,27
80
%
60
40
20
0
29,73
14,06
КЗВ=ВН
4,55
КЗВ<ВН
КЗВ<<ВН
группы
признаки незрелости структур нижнего ствола не выявлены
отмечены признаки незрелости структур нижнего ствола головного мозга
Рис.5. Количество детей (в %) с разным уровнем развития константности
зрительного восприятия и признаками нижнестволовых изменений
электрической активности.
Анализ биоэлектрической активности головного мозга в состоянии
покоя детей показал незначительные отличия в группах детей КЗВ<ВН и
КЗВ<<ВН, поэтому на данном этапе исследования нами для анализа
электрической активности мозга в процессе зрительной деятельности были
выбраны дети двух групп: возрастная норма и несоответствие ВН – первая и
вторая группы соответственно.
При выполнении зрительной задачи, оценивалось количество
правильных ответов, относительно общего количества предъявленных
заданий. При выполнении функциональной нагрузки при записи ЭЭГ
количество правильных ответов среди школьников первой группы составило
62,08±8,20%, количество неправильных ответов – 37,92±11,77%, а среди детей
второй группы количество правильных ответов – 60,32±8,27%, количество
неправильных ответов – 39,68± 11,87%, т.е. качество выполнения пробы
достоверно не отличается.
При анализе значений относительной спектральной мощности (ОСМ) при
переходе от состояния готовности к выполнению заданий на константность,
выявлены достоверные различия в обеих группах детей (рис. 6).
Тета-активность, по мнению ряда исследователей (М.Г. Князева, 1990),
определяет успешность умственной деятельности и усиление его мощности в
12
теменно-затылочных областях детей первой группы может свидетельствовать
о торможении процессов сканирования стимула и включении механизмов
переработки уже имеющейся сенсорной информации. Нами отмечена лучшая
организованность тета-ритма в теменно-затылочных областях среди детей
первой группы и снижение его мощности в левой передневисочной и правой
лобной областях.
θ
α1
α2
α3
β
а
б
Рис.6 Достоверные изменения ОСМ у детей первой группы (а) и второй
группы (б) при переходе от состояния готовности к выполнению заданий на
константность. Примечание: - снижение,
- увеличение
Генерализованная десинхронизация альфа-ритма отмеченная у детей
первой группы, может свидетельствовать о мобилизации коры, привлечении
большего количества ресурсов головного мозга в процессе выполнения
деятельности. У детей второй группы отмечено уменьшение ОСМ в модально
специфических затылочных, теменных областях обоих полушарий и височнотеменно-затылочных областях правого полушария. Поддиапазоны альфаритма при выполнении заданий на константность вносят различный вклад:
альфа-1 определяет настройку на деятельность, альфа-2 отражает когнитивный
компонент деятельности, альфа-3 указывает на эмоциональную мотивацию к
деятельности (М.Г. Князева, 1990; Р. И. Мачинская, 2001). Так, ОСМ альфа-2 и
альфа-3-поддиапазонов достоверно больше у детей первой группы.
Показатели БЭА коры больших полушарий по параметрам ОСМ у детей
второй группы имеют большую организованность и упорядоченность, что
может говорить о более сформированных активационных механизмах у детей
этой группы. Вероятно, дети первой группы, у которых наблюдается меньшая
специфичность процесса реализации КЗВ, большая его генерализованность
используют механизм распознания образов, сформированный онтогенетически
ранее, что обеспечивает успешное выполнение субтеста. У детей второй
группы достоверно меньшие значения ОСМ обнаружены в специфичных
областях коры головного мозга, но результат выполнения субтеста этими
13
детьми хуже. Вероятно, дети второй группы уже используют новые механизмы
обработки зрительного стимула. Исследуемый возрастной период
иллюстрирует переход реализации КЗВ на новый способ, когда ребенок,
имеющий хороший результат при выполнении задания на константность,
использует сформированный ранее механизм распознавания образов. А
ребенок, у которого результат выполнения задания на КЗВ хуже, с точки
зрения функциональной активации коры имеет более совершенный механизм
обработки зрительного стимула, который еще продолжает свое формирование.
При анализе пространственной структуры БЭА (рис.7) при переходе от
состояния готовности к выполнению заданий на константность, достоверные
межполушарные значения Ког обнаружены только у детей второй группы (рис. 7).
θ
α1
α2
α3
β
Рис. 7. Достоверные значения межполушарных Ког у детей второй
группы при переходе от состояния готовности к выполнению заданий на
константность Примечание:
р≤0,001,
р≤0,01,
р≤0,05
Внутриполушарное взаимодействие структур коры головного мозга
детей первой и второй групп различно (рис.8). Отмечено, что Ког-связи в тетадиапазоне широко представлены у детей второй группы, у детей первой
группы достоверные Ког-связи отмечены между зрительными и
ассоциативными областями, это может свидетельствовать об избирательном
включении этих областей в ориентационно-исследовательскую деятельность
при выполнении задания на КЗВ. Локализация Ког связей в тета-диапазоне
левого полушария детей в первой группе, может говорить об автоматизации
процесса зрительной деятельности.
У детей первой группы отмечена локализация внутриполушарных Когсвязей в альфа-1 и альфа-2 диапазонах, что может свидетельствовать об
автоматизации процесса зрительной деятельности. Альфа-2 и альфа-3
диапазоны проявляют активность в более поздние периоды онтогенеза, у детей
второй группы они имеют большее количество межполушарных связей, чем
диапазон альфа-1, что может свидетельствовать о процессе совершенствования
когнитивной деятельности (В.В. Алфёрова, Д.А. Фарбер, 1990;
D. Giannitrapani, 1985; A. Alvarez, 1989; G. Pfurtscheller, A. Berghold, 1989).
У детей второй группы в альфа-диапазоне обширно представлены
внутриполушарные Ког-связи во всех трех поддиапазонах. Наибольшее
количество Ког связей отмечается в альфа-3 диапазоне в правом полушарии,
что может свидетельствовать о том, что в исследуемом возрастном периоде у
14
детей первой группы продолжается формирование автоматизмов при
выполнении зрительной деятельности, также как и у детей второй группы.
θ
α1
α2
α3
β
а
б
Рис.8. Достоверные значения внутриполушарных Ког у детей первой
группы (а) и детей второй группы (б). Примечание: р≤0,001,
р≤0,01,
р≤0,05
Локальные Ког-связи в бета-диапазоне в левом полушарии у детей
первой группы указывают на достаточную эффективность механизма
аналитического принятия решения и взаимосвязи с механизмами внутреннего
контроля речи, что необходимо при выполнении зрительных задач. Наличие
большого количества Ког-связей у детей второй группы может
свидетельствовать о сформированном механизме обработки информации,
который вследствие развития ребенка преобразуется в более экономичный
вариант локальных взаимодействий. Бета активность может отражать влияние
на кору со стороны ретикулярных структур (Е. К. Айдаркин, О. Л. Кундупьян,
2007), и генерализованные связи этого диапазона у детей второй группы могут
свидетельствовать об активности ретикулярной формации и в частности
таламических структур, которые задействованы в реализации процесса
константности (С. В. Медведев, Я. Г. Абдуллаев, 1989).
Существует мнение (Д.А. Фарбер, Н.В. Дубровинская, 1991), что в
формировании функциональной организации мозга ребенка в онтогенезе
отражается общая направленность эволюционного развития – от первичной
локальности через фазу генерализации к специализации с одновременной
интеграцией специализированных элементов. Можно предположить, что хотя
у детей второй группы присутствуют признаки онтогенетического
совершенствования
пространственной
синхронизации
электрической
активности, обширная вовлеченность различных областей головного мозга при
15
выполнении зрительной деятельности может говорить о неспецифичности
процесса. Большое количество межполушарных связей, возможно,
характеризует менее специализированный ответ на предъявляемый стимул
(М. Г. Князева, 1990).
Усиление межполушарных Ког-связей указывает на включение
механизма межполушарной обработки информации, большое количество
связей у детей второй группы возможно выполняет роль компенсаторного
механизма при решении задачи на константность зрительного восприятия,
поскольку обработка сенсорной информации в условиях первичной локальной
системы пространственных связей становится недостаточной.
Известно, что для обеспечения константности восприятия величин
окружающего
пространства
требуется
работа
обоих
полушарий
(В.Л. Бианки, 1976; R. Efron,1963;). В нашем исследовании правополушарный
модус константного восприятия, вероятно, только начинает выделяться, и
тенденция к его формированию прослеживается у детей первой группы,
поскольку при выполнении заданий локальные связи выражены в альфа-1
диапазоне между затылочной и задневисочной областями правого полушария,
а в более высокочастотных диапазонах Ког-связи правого полушария еще
генерализованы.
Таким образом, показано, что при выполнении задачи на константность
можно выделить два варианта электрической активности головного мозга: у
детей первой группы – формирование локальных связей организующих
активность областей ответственных за механизмы внутреннего контроля и
инструкций, в левом полушарии; у детей второй группы – наличие
генерализованных
связей
внутри
полушарий
и
межполушарного
пространственного взаимодействия. Качество выполнения зрительной задачи
среди детей первой и второй группы достоверно не отличается, что может
свидетельствовать о разных способах переработки информации детьми разных
групп. И с возрастом должно происходить лишь совершенствование этих
механизмов, а также системы координации всех механизмов, участвующих в
оценке характеристик объектов окружающего пространства (Г. И. Рожкова,
В. С. Токарева, В. В. Огнивов, 2005).
ВЫВОДЫ
1. Формирование константности зрительного восприятия у детей 7-8 лет
характеризуется гетерохронией: во всех возрастных группах присутствуют
дети с разным темпом формирования константности зрительного восприятия и
при переходе к более старшим возрастным группам происходит замедление
темпа формирования константности зрительного восприятия.
2. Эффективность реализации константности зрительного восприятия у
детей 7-8 лет обусловлена наличием признаков функциональной
зрелости/незрелости структур головного мозга: функциональная незрелость
коры и регуляторных структур верхнестволового и нижнестволового генеза
лимитируют темп совершенствования константности зрительного восприятия.
16
3. Специфика активации коры головного мозга свидетельствует об
однонаправленности
изменений
биоэлектрической
активности
при
выполнении заданий на константность: в обеих выделенных группах отмечена
десинхронизация альфа-ритма в заднеассоциативных отделах и усиление
мощности в бета и тета-диапазонах, свидетельствующее об эмоциональном
напряжении и повышении уровня тревожности при выполнении заданий на
константность.
4. Выявлена специфика взаимодействия структур коры больших
полушарий головного мозга у детей 7-8 лет в процессе реализации
константности зрительного восприятия: формирование локальных фокусов в
модально-специфических структурах преимущественно правого полушария у
детей с уровнем константности, соответствующим возрастной норме,
генерализованное внутри- и межполушарное взаимодействие у детей с
отставанием темпов формирования константности от возрастной нормы.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Иванов К.В. Половые особенности формирования системы
зрительного восприятия детей 6-8 лет / Иванов К.В., Коромзин Ю.А. // Тезисы
докладов IV Молодежной научной конференции Института физиологии Коми
НЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к
клинической практике». – Сыктывкар, 2005. – С. 20-24.
2. Иванов К.В. Особенности зрительного восприятия детей 7 лет / Иванов К.В.,
Коромзин Ю.А.// Сборник материалов всероссийской конференции
молодых
исследователей «Физиология и медицина». – С-Пб., 2005. – С. 46.
3. Иванов К.В. Возрастные особенности формирования системы
зрительного восприятия / Иванов К.В., Коромзин Ю.А.// Научно-практический
журнал “Бюллетень сибирской медицины”. Приложение 1. – 2005. – Т.4. Томск: СибГМУ, 2005. – С. 161
4. Иванов К.В. Особенности константности зрительного восприятия и зрелость коры
больших полушарий головного мозга младших школьников/ Иванов К.В // Тезисы докладов
V Молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН
«Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике». – Сыктывкар,
2006. – С. 133-135.
5. Иванов К.В. Зрелость коры больших полушарий головного мозга и
константность зрительного восприятия младших школьников / Иванов К.В.,
Коромзин Ю.А.// Сборник материалов IX всероссийской конференции молодых
исследователей «Человек и его здоровье». – С-Пб., 2006. – С. 122-123.
6. Морозова Л.В., Иванов К.В. Реализация константности зрительного
восприятия у детей с разной функциональной зрелостью коры головного мозга/ Л.В.
Морозова, К.В. Иванов // Вестник Поморского университета. – 2006. – № 2(10). – С. 7075.
7. Иванов К.В. Константность зрительного восприятия детей и
функциональная зрелость коры головного мозга / Иванов К.В., Морозова Л.В.//
XX съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова. Тезисы докладов. –
М., 2007. – С. 244.