Литература

1.Колесов, Д.В. Адаптация организма подростков к учебной нагрузке. – М., 1987. – 176 с.

2.Рубинштейн, С.Л. Проблемы общей психологии. /С.Л.Рубинштейн. – М.: Педагогика, 1973. – 424с.

3. Гиппенрейтер, Ю.Б. Психология внимания / Под редакцией Ю.Б. Гиппенрейтер и В.Я. Романова. – М.: Черо, при участии издательства «Омега – Л», 2005. – 858с.

4. Демина, Л.Д. О нейрофизиологических механизмах внимания. // Вопросы психологии,1979. - №2. - C. 85 -90.

5.Гальперин, П.Я. К проблеме внимания //Хрестоматия по вниманию. – М., 1976. – 206с.

Опознание фрагментарных изображений детьми 7-8 лет

Н.Е. Петренко, Д.А. Фарбер

Институт возрастной физиологии РАО, г. Москва

Для понимания мозговой организации зрительного восприятия и ее возрастных преобразований значительный интерес представляет изучение механизмов, лежащих в основе хорошо известной способности человека опознавать изображение по отдельным его фрагментам. Исследования на взрослых испытуемых с использованием нейровизуализационных методов показали, что опознание фрагментарных изображений (Gerlach et al., 2002; Sehatpour P et all, 2006) происходит в латеральном экстрастриарном регионе. В значительном числе исследований отмечено вовлечение в процесс опознания фрагментарных изображений передне-центральных областей (Stuss D.T. et all, 1992; Viggiano M., Kutas M., 2000; Фарбер Д.А., Петренко Н.Е., 2008). В процессе онтогенеза структуры мозга, обеспечивающие психические процессы, в том числе и восприятие, развиваются постепенно и гетерохронно, следствием чего является специфика функциональной организации мозговых систем на каждом возрастном этапе (Фарбер Д.А., 2003; Фарбер Д.А., Бетелева Т.Г., 2005; Gomarus K. et.al., 2006). Младший школьный возраст является важным этапом развития нервной системы ребенка. В этом возрасте происходят существенные изменения цито- и фиброархитектоники зрительной коры, что приводит к качественным изменениям внутрисистемных взаимоотношений в передне- и заднеассоциативных областях коры (Цехмистренко, Васильева, 2001). Морфофизиологическое созревание областей коры определяет изменение системы зрительного восприятия, на основе которого формируются основные навыки учебной деятельности (чтение, письмо, счет, конструирование и т.д.), сформированность которых является важным условием успешной адаптации ребенка к школе. Целью данного исследования было изучение нейрофизиологических механизмов опознания фрагментарных изображений у детей младшего школьного возраста.

Методика: Испытуемые: В эксперименте участвовало 25 детей (12мальчиков) в возрасте 7-8 лет (средний возраст 7,4 + 0,5) имеющих нормальное зрение. Стимулы: Испытуемым предъявлялось 16 знакомых изображений предметов и животных из стандартного набора [Snodgrass J.G., Corwin J., 1988]. Изображения предъявлялись в 5 фрагментарных уровнях (2,4,5,7 и 8 уровни) от более фрагментарного уровня (2) до полного изображения (8 уровень). Размеры изображения составляли 6 х 6 угл. град. Для каждого изображения показывались все 5 уровней фрагментации (рисунок 1).

Рис.1 Пример предъявляемого изображения разного уровня фрагментации

Перед каждым фрагментарным изображением предъявлялся предупреждающий стимул (восклицательный знак), после - предъявлялся вопросительный знак, свидетельствующий о том, что нужно отвечать. Размер вопросительного и восклицательного знаков составляли 4 угл. град. Процедура: Во время эксперимента испытуемые располагались в затемненном помещении в удобном кресле в 1 метре перед светящимся экраном монитора. В произвольно выбираемый промежуток времени (межстимульный интервал 3-5 сек) испытуемому предъявлялся предупреждающий стимул. Через 1250 –1350 мс после него предъявляется тестовый стимул – фрагментарное изображение. После которого на экране монитора появляется знак вопроса, вслед за которым испытуемый должен был нажать на кнопку пульта, находящегося у него в руках и ответить либо "Не знаю" – если изображение не опознано, либо назвать, что изображено на картинке. Время экспозиции каждого стимула составляло 750 мс. Задачей испытуемого было словесно ответить какое изображение он видит. Регистрация: Во время эксперимента проводили непрерывную 16-канальную регистрацию ЭЭГ по системе 10-20% от отведений О1,О2, Р3,Р4, Т3,Т4,Т5,Т6,С3,С4,Сz,F3,F4,F7,F8,Fz. В качестве индифферентного использовался объединенный ушной электрод. Частота квантования сигнала составляла 1000 Гц (система "Neocortex-pro" фирмы "Neurobotics", Россия). Сопротивление электродов не превышало 5 кОм. Частота пропускания усилителя 0,1 - 100 Гц. Контроль глазных движений осуществляли с помощью регистрации электроокулограммы. Анализ ССП и статистический анализ: Для анализа использовались безартефактные отрезки ЭЭГ. Эпоха анализа постстимульного периода составляла 750 мс. Усреднялись следующие классы связанных с событием потенциалов (ССП): 1 – ССП при отсутствии опознания; 2 – ССП за 1 один уровень до опознания; 3 – ССП при опознании. Усредненные по типам "опознаваемости" стимула, ССП отдельных испытуемых использовались для группового усреднения и анализа с помощью метода Главных компонентов (ГК). Далее суммарная амплитуда ССП на временных отрезках, соответствующих выделенным ГК, обрабатывались с помощью дисперсионного анализа (ANOVA Repeated measure - программа SPSS), проводившегося отдельно для пар затылочных, задневисочных, теменных, лобных и лобно-височных областей (факторы «Уровень» - опознанные\неопознанные\за 1 уровень до опознания; «полушария» - правое\левое).

Результаты и их обсуждение. Результаты дисперсионного анализа показали, что наиболее ранние различия ССП (110-169мс) наблюдаются в лобных («уровень» F(2;23)=3,64; p=0,042) и центральных («уровень» F(2;48)=3,18; p=0,05) областях и связаны с возникновением на опознанные изображения в ССП позитивной волны, в ответ на неопознанные стимулы регистрируется ранняя негативность (рисунок 2).

Фокс и Симпсон, рассматривающие подобный негативный компонент как аналог ранней затылочной негативности С1, отметили его проявление во фронтальных структурах в ситуации модально-специфического внимания и высказали предположение о возможной индукции этого компонента очень ранней посылкой следующей из первичной коры по быстрой дорзальной системе в префронтальные области. Затылочные области, по данным ANOVA, включаются в опознание фрагментарных изображений в этом же временном интервале во время развития компонента Р150, имеющего наибольшую амплитуду на изображения предшествующие опознанию («уровень» F(2;23)=3,64; p=0,042).

Рис 2. ССП различных областей коры на опознанные, неопознанные и за 1 уровень до опознания фрагментарных изображений у детей 7-8 лет

Лобно-височные, а так же передне- и задневисочные области вовлекаются в анализ фрагментарных изображений несколько позднее (210-249мс) и имеют явные межполушарные различия. В правой лобно-височной области амплитуда N250 больше на неопознанные стимулы («уровень х полушарие» F(2;23)=4,68; p=0,02). В передне- («уровень х полушарие» F(2;48)=3,28; p=0,046) и задневисочных («уровень х полушарие» F(2;23)=3,53; p=0,046) областях в это время развивается позитивность Р250. Лобные области так же показывают достоверные различия для комплекса N250-Р300-N350. Большая амплитуда позитивности отмечается на опознания изображения в левом полушарии, негативные компоненты больше выражены на предшествующие опознанию стимулы (250-319мс - «уровень» F(2;23)=4,42; p=0,024; 320-369мс - («уровень» F(2;48)=3,56; p=0,036). Для центральных («уровень» F(2;23)=9,29; p=0,001, лобно-височных («уровень» F(2;23)=4,08; p=0,03), теменных («уровень» F(2;23)=4,36; p=0,025) и затылочных («уровень» F(2;23)=3,45; p=0,049) областей, как и для лобных амплитуда N350 больше на стимулы предшествующие опознанию. Компонент N300, обозначаемый как "Ncl - closure negativity”, рассматривается в качестве ключевого компонента опознания фрагментарных изображений, базирующегося на сенсорном анализе. (Doniger et al., 2002; Sehatpour P et all, 2006). А.С.Горев (1976) показал, что N300 связан с завершающими этапами акта восприятия – опознанием стимулов в условиях обратной маскировки. Волна Р300 рассматривается как отражение эндогенных когнитивных процессов, связанных с привлечением внимания к значимым характеристикам стимула и принятием решения (Костандов Э.А., 1988). Можно предположить, что у детей сначала происходит собственно опознание изображения, но принятия решения об ответе требуется предъявление еще одного фрагментарного уровня, подтверждающего правильность опознания. На более поздних стадиях анализа информации значимые различия между тремя уровнями опознания отмечены в затылочных («уровень» F(2;23)=3,42; p=0,049), теменных («уровень» F(2;23)=4,35; p=0,025) и центральных («уровень» F(2;23)=3,99; p=0,033) областях для компонента N400. На восходящей части этой волны, большая амплитуда характерна для стимулов предшествующих опознанию, а на пике – амплитуда N400 на опознанные и за 1 уровень до опознания выше, чем на неопознанные стимулы. В интервале 546-611мс различия между тремя уровнями опознания получены для центральных («уровень» F(2;48)=3,67; p=0,033), теменных («уровень» F(2;46)=3,24; p=0,05), передне- («уровень» F(2;23)=5,06; p=0,015) и задневисочных(«уровень» F(2;48)=3,18; p=0,05) и затылочных областей («уровень х полушарие» F(2;23)=4,41; p=0,024) и выражаются в появлении негативности на неопознанные стимулы, и позитивности на опознанные и предшествующие опознанию изображения. Значимые различия амплитуды медленного позитивного комплекса (МПК), возникающего на предшествующие опознанию стимулы, выявлены в лобных областях (660-707мс - («уровень» F(2;23)=4,14; p=0,029). На опознанные изображения в это время развивается негативность. Усиление МПК при реализации рабочей памяти наблюдали многие исследователи (Ruchkin D.S. et al, 1990; Duzel E. et al, 1999; Фарбер Д.А. и др., 2004). По данным Кьюсак (Kusak G. et al, 2000) этот компонент отражает исполнительную («executive») функцию рабочей памяти, направленную на выполнение задания. Таким образом, при идентификации фрагментарных изображений у детей 7-8 лет существенную роль играют не только каудальные структуры, относящиеся непосредственно к дорзальной и вентральной зрительным системам, но и лобные зоны, являющиеся одним из основных источников нисходящих влияний, обеспечивая функциональную интеграцию нейронных сетей в единую иерархически организованную динамическую систему.