АСИММЕТРИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРАВОГО И ЛЕВОГО ПОЛУШАРИЙ ПРИ ЗРИТЕЛЬНО-ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА
Т.А. Скороходова
Институт возрастной физиологии РАО, Москва
Имеющиеся онтогенетические данные о мозговом обеспечении познавательной деятельности [1] убедительно свидетельствуют о том, что мозговая система, лежащая в основе психических процессов, претерпевает прогрессивное развитие в направлении избирательности и пластичности, что определяет все большее соответствие ее организации характеру осуществляемой деятельности. Исходя из этого представляется перспективным изучение ЭЭГ показателей системной интегративной деятельности мозга в качестве нейрофизиологических критериев интеллектуального развития.
В формировании интеллектуальной сферы ребенка важная роль принадлежит зрительному восприятию, включающему операции опознания объектов и их пространственных отношений. Зрительно-пространственные представления являются неотъемлемой составляющей общего развития ребенка и отправной точкой в овладении навыками письма и чтения. Уровень их развития имеет высокую прогностическую ценность в отношении школьных достижений [2,3,4].
Цель данного исследования – выявление специфики функциональной организации полушарий при зрительно-пространственой деятельности у детей в возрастном диапазоне от 7 к 10 годам, отличающихся по показателям уровня интеллектуального развития.
МЕТОДИКА
В исследовании участвовали две группы детей-правшей 7 и 10 лет – учащиеся школы-гимназии № 710 г.Москвы с уровнем интеллектуального развития, соответствующим средним – средневозрастная норма (группа 1) – и высоким (группа 2) показателям для данного контингента. Результаты, вошедшие в настоящую работу, получены на 71 испытуемом, из которых 20 детей исследовались лонгитюдно (от 7 к 10 годам). Формирование групп осуществлялось с учетом характеристик школьного психолога, педагогов, академической успеваемости, собственных наблюдений, а также на основе проведенного нами психологического тестирования интеллектуальных и творческих способностей у детей 7 лет с использованием многоуровневых тестов познавательных способностей KFT [5] и тестов Торренса [6,7]. Модель электрофизиологического эксперимента предполагала выявление характера межцентрального взаимодействия в процессе зрительно-пространственной деятельности (выбор эталонной фигуры из ряда ее модификаций, предъявляемых на экран монитора). Запись биоэлектрической активности велась от симметричных отведений левой и правой гемисфер с проекции 5 областей коры больших полушарий: затылочной (О1, О2), задневисочной (Т5, Т6), теменной (Р3, Р4), центральной (С3, С4) и лобной (F3, F4) в соответствии с международной схемой «10–20». В качестве референтного использовался объединенный ушной электрод. Усиление и фильтрация сигналов осуществлялись с помощью энцефалографа Medikor-16 (Венгрия), с выходов которого ЭЭГ записывалась на жесткий диск IВМ-совместимого компьютера. Эти данные служили исходным материалом для последующего спектрально-корреляционного анализа с вычислением функции когерентности (Ког) для всех внутри- и межполушарных пар отведений. Особое внимание уделялось анализу динамики функции Ког в диапазоне низко-, средне-, высокочастотных компонентов альфа-ритма (α1, α2, α3), индивидуальные значения которых варьировали от испытуемого к испытуемому. Параметры функции Ког как индивидуальных, так и средних по группе данных в различных экспериментальных ситуациях сравнивались с помощью непараметрического критерия Вилкоксона. В качестве достоверных рассматривались различия с р<0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Значительные различия центральных механизмов в двух сравниваемых группах при выполнении зрительно-пространственной деятельности (ЗПД) обнаруживаются преимущественно в топографии высокочастотного ритма альфа-диапазона. Среди нейрофизиологов в настоящее время считается общепризнанным тот факт, что альфа-ритм играет важную роль в объединении структур мозга при различных видах сенсорной или когнитивной деятельности, формируя динамическую основу функционального взаимодействия [8,9]. В группе 2 системная интеграция приурочена к высокочастотному диапазону альфа-ритма и включает значимые взаимосвязи заднеассоциативных зон правого полушария, нацеленных на выполнение зрительно-пространственных тестов с вовлечением фронтальной коры (рис.1Б). В группе 1 реактивность этого поддиапазона невысока, и функциональные объединения не имеют четкой правополушарной асимметрии (рис.1А), т.е. данная рабочая констелляция уступает по оптимальности и эффективности группе 2.
|
Рис.1. Достоверное увеличение значений функции Ког (р<0.05) высокочастотной составляющей альфа-диапазона ЭЭГ при зрительно-пространственной деятельности средние – А и высокие – Б для соответствующего возраста показатели интеллектуального развития |
|
7 лет |
|
10 лет |
|
А |
|
Б |
Онтогенетические исследования [10,11] показали лучшую выраженность механизмов первичного сенсорного анализа в возрасте 6-7 лет в правом полушарии, что обеспечивается сформированностью в этом возрасте структурного способа опознания и что, по мнению исследователей, определяет ведущую роль правого полушария в зрительной перцепции на данном этапе онтогенеза.
Вместе с тем, следует подчеркнуть, что в обеих выделенных группах выявляется определенная межиндивидуальная вариативность. Как в группе 1, так и в группе 2 обнаружены случаи преимущественного вовлечения в деятельность правого или левого полушарий. Эти данные коррелировали с результатами проведенного нейропсихологического обследования. У детей с левополушарной функциональной организацией мозга при ЗПД в нейропсихологических пробах [12,13] выявлены трудности при решении задач, требующих включения правополушарных стратегий. М.М.Безруких и соавторы [3] также обнаружили достоверную связь между правополушарными отклонениями электрической активности и трудностями зрительно-пространственного восприятия у детей этого возраста. Видимо, частично этим объясняется левополушарная асимметрия, несколько компенсирующая правополушарную недостаточность при реализации зрительно-пространственного гнозиса.
Таким образом, на данном возрастном этапе осуществление ЗПД в группе 2 сопровождается формированием оптимальной функциональной интеграции с преимущественным включением структур правого полушария, в отличие от группы 1, что адекватно выполняемой деятельности и положительным образом влияет на ее успешность. Дети группы 2 допускали достоверно меньше ошибок (85% правильных ответов) по сравнению с группой 1 (79% правильных ответов).
Формирование интегративной системы структур мозга, обеспечивающей ЗПД, приурочено у детей 10 лет в обеих группах преимущественно к высокочастотному компоненту альфа-ритма, в диапазоне которого пространственная синхронизация увеличивается в правой гемисфере. В группе 2 функциональная организация этого ритмического компонента более адекватно, чем в группе 1 (рис.1А), отражает характер деятельности, т.к. в правом полушарии увеличивается степень статистических связей фронтальной и заднеассоциативных областей коры с затылочной областью (рис.1Б), что особенно значимо, согласно психофизиологическим исследованиям [14,15,16], при выполнении ЗПД.
Результаты нашего исследования показали, что в обеих группах проявляется доминирование правого полушария при ЗПД. В группе 1 избирательность взаимодействий не достаточно адекватно отражает специфику деятельности. Вместе с тем, межгрупповые различия у детей в этом возрасте менее выражены, чем у детей 7 лет. Это находит отражение и в эффективности ЗПД: 95.6% правильных ответов в группе 1 и 95.8% – в группе 2.
При реализации ЗПД у детей от 7 к 10 годам в обеих группах наблюдается минимизация и упорядоченность функциональных объединений с более нацеленными на ЗПД межцентральными взаимодействиями заднеассоциативных зон правого полушария с затылочной областью. Возможно, это связано с возрастающим в онтогенезе вкладом теменного и задневисочного отделов коры в переработке специфической зрительной информации. Преобладание у детей 10 лет процессов межцентральной интеграции в правом полушарии свидетельствует о сформированности адекватной и избирательной функциональной констелляции областей коры больших полушарий, по сравнению с детьми 7 лет. В 10-летнем возрасте обнаруживается также большая заинтересованность лобной области, что обусловлено постепенным структурно-функциональным становлением ее нейронной организации. Данная тенденция возрастной динамики ЭЭГ параметров, отражающих интегративную деятельность мозга, подтверждается результатами лонгитюдного исследования.
Таким образом, от 7 к 10 годам возрастает избирательность и дифференцированность функциональных взаимосвязей в правом полушарии при реализации ЗПД, способствующая экономизации мозгового обеспечения когнитивной деятельности, что отражает структурно-функциональное созревание коры больших полушарий и формирование регуляторных систем мозга. Вместе с тем, следует подчеркнуть, что состояние регуляторных систем, отражающееся в характере межцентрального взаимодействия, в значительной степени коррелирует с интеллектуальными способностями, обеспечивая более совершенную и гибкую интеграцию структур мозга, адекватную реализуемой деятельности в соответствии с определенной стадией онтогенеза у детей.
ВЫВОДЫ
1. При реализации ЗПД детьми 7 лет со средними для данного возраста показателями интеллектуального развития не наблюдается выраженной функциональной специализации полушарий. Изменения пространственной организации ритмов ЭЭГ носят генерализованный и билатеральный характер. В группе с высоким уровнем интеллектуального развития аналогичная деятельность адекватно обеспечивается за счет интеграции заднеассоциативных и переднеценральных отделов правого полушария на основе высокочастотного альфа-ритма.
2. В группе детей 10 лет со средними для данного возраста показателями интеллектуального развития при решении зрительно-пространственных задач наблюдается преимущественное вовлечение каудальных отделов правого полушария с фокусом взаимосвязанной активности в затылочной области. У 10-летних детей с высоким уровнем интеллектуального развития в процессе зрительно-пространственного гнозиса выявляется четкое усиление межцентрального взаимодействия затылочной проекционной коры и ассоциативных областей правого полушария, участвующих в реализации данной деятельности.
3. От 7 к 10 годам в обеих исследуемых группах выражена прогрессивная динамика функциональной организации мозга. При когнитивной деятельности формирующиеся функциональные объединения в 10 лет носят менее генерализованный характер, выявляется преимущество правого полушария при выполнении зрительно-пространственных задач. У детей 10 лет с высоким уровнем интеллектуального развития организация интегративной деятельности мозга близка к дефинитивному типу – выявляется избирательная и локальная система структур мозга, адекватная реализуемой деятельности.
1. Фарбер Д.А., Бетелева Т.Г., Горев А.С., Дубровинская Н.В.. Мачинская Р.И. Функциональная организация развивающегося мозга и формирование когнитивной деятельности // Физиология развития ребенка: теоретические и прикладные аспекты. – М.: НПО «Образование от А до Я», 2000. – С.82-103.
2. Анастази А. Психологическое тестирование. Т.1. – М.: Педагогика, 1982. – 320с.
3. Безруких М.М., Мачинская Р.И., Сугробова Г.А. Дифференцированное влияние функциональной зрелости коры и регуляторных структур мозга на показатели познавательной деятельности у детей 7-8 лет // Физиология человека. – 1999. – Т.25, № 5. – С.14-21.
4. Безруких М.М., Хрянин А.В. Психологические и нейрофизиологические особенности организации зрительно-пространственной деятельности у праворуких и леворуких детей 6-7 лет // Физиология человека. – 2000. – Т.26, № 1. – С.14-20.
5. Аверина И.С., Щебланова Е.И., Перлет К. Адаптация мюнхенских тестов познавательных способностей для одаренных учащихся // Вопр. психол. – 1991. – № 5. – С.153-156.
6. Шумакова Н.Б., Щебланова Е.И., Щербо Н.П. Исследование творческой одаренности с использованием тестов П.Торренса у младших школьников // Вопр. психол. – 1991. – № 1. – С.26-33.
7. Краткий тест творческого мышления. Фигурная форма: Пособие для школьных психологов. – М.: ИНТОР, 1995. – 48с.
8. Гоман Р.И., Мачинский Н.О. ЭЭГ-исследование функциональной организации правого и левого полушарий при решении вербальных и пространственных задач // Журн. высш. нервн. деят. – 1984. – Т.34, вып.3. – С.412-420.
9. Фарбер Д.А. Принципы системной структурно-функциональлной организации мозга и основные этапы ее формирования // Структурно-функциональная организация развивающегося мозга. – Л.: Наука, 1990. – С.168-177.
10. Фарбер Д.А., Бетелева Т.Г. Межполушарные различия механизмов зрительного восприятия в онтогенезе // Сенсорные системы: Сенсорные процессы и асимметрия полушарий. – Л.: Наука, 1985. – С.127-136.
11. Фарбер Д.А., Бетелева Т.Г. Региональная и полушарная специализация операций зрительного опознания. Возрастной аспект // Физиология человека. – 1999. – Т.25, № 1. – С.15-23.
12. Ахутина Т.В., Игнатьева С.Ю., Максименко М.Ю., Полонская Н.Н., Пылаева Н.М., Яблокова Л.В. Нейропсихологические методы диагностики развития высших психических функций. Часть III. Методы исследования процессов обработки зрительной информации. - М., 1992 (машинопись).
13. Benton A.L., Nils R.V., Kerry de S.H. Visuospatial judgment // Arch. Neurol. – 1978. - Vol. 35. Pp 364-367.
14. Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. – М.: Изд-во МГУ, 1973. – 388с.
15. Бетелева Т.Г. Нейрофизиологические механизмы зрительного восприятия. – М.: Наука, 1983. – 176с.
16. Глезер В.Д. Зрение и мышление. – Л.: Наука, 1985. – 229с.