Введение к работе
Актуальность исследования
Актуальность исследования кортикальной организации
произвольных серийных движений п онтогенезе человека определяется
как их важной ролью в человеческой деятельности, так и взаимосвязью
моторного развития с речевой функцией [B.Preilowski, 1987]. Оценка
моторной функции часто используется в экспериментальных
нейропсихологнчееких исследованиях развития ребенка
[Э.Г.Симерницкая п др., 1988) и в клинической практике [А.Р.Лурня, 1973, Е.Д.Хомская, 1978). Показано, что многие дет» с трудностями обучения чтению отстают в развитии моторной функции [H.Amorosa 1982, C.Klicpera, P.H.Wolff и др. І98І, Ч.Ньокиктьеп и др. 1991, B.Preilowski 1987, R.Wennekes et al. 1991].
Особый интерес исследования такою плана приобретают в связи с разнообразием мозговой организации двжения, проявляющимся в вариативности ассимметрии двигательной активности рук. Будучи одним из наиболее ярких проявлений функциональной специализации полушарий мозга, мануальная асимметрия позволяет выявить варианты кортикальной организации [Е.Д.Хомская и др., 1995].
Таким образом, исследование серийных движений дает возможность описать индивидуальные варианты развития нраворуких и леворуких детей в норме.
Следовательно, актуальность онтогенетического подхода к проблеме выявления центральных механизмов организации серийных движений определяется как требованиями фундаментальной нейрофизиологии, так и практическими задачами.
Рабочая гипотеза
Реализация высших функций, включая двигательную активность, осуществляется через деятельность распределенных мозговых систем, включающих множество структур, объединяемых для выполнения конкретной задачи, Одним из коррелятов их взаимодействия является синхронизация биоэлектрических процессов пространственно разобщенных областей [М.НЛиванов, 1972. S.L.Bressler, 1995]. Тахим образом, изменение в ходе развития ребенка системных механизмов обеспечения движения, а также их индивидуальных вариантов, обусловленных различиями функциональной специализации полушарий у нраворуких и леворуких детей, моїут быть выявлены методом спектрально-корреляционного анализа.
Предполагалось, что типы кортикальной организации серийного движения у детей с различными вариантами функциональной специализации (праворуких и леворуких) различаются по уровню вовлечения правого и левого полушарий и межполушарного взаимодействия, что отражается, с одной стороны, в параметрах ЭЭГ, а с другой, - в характеристиках выполнения серийного движения.
Цель исследования состояла в изучении особенностей кортикальной организации произвольных серийных движений у праворуких и леворуких детей младшего школьного возраста (7-10 лет).
Задачи исследования:
1) Проанализировать феномен мануальной асимметрии у детей от 7
до 10 лет как многомерную характеристику и ее связь с особенностями
развития и характеристиками выполнения серийного движения.
-
Методом спектрально-корреляционного анализа ЭЭГ изучить возрастные особенности функционального объединения корковых областей у праворуких и леворуких детей младшего школьного возраста (7-8 и 9-Ю лет) в состоянии спокойного бодрствования.
-
Изучить динамику внутри- и межполушарного объединения корковых областей и паттерна активации у праворуких и леворуких детей 7-Ю лет при выполнении различных шпо» упимапуалмюш и бимануального теппинга.
-
Выявить ЭЭГ-корреляты эффективности выполнения серийных движений у праворуких к леворуких детей младшего школьного возраста.
Объект исследования
Объектом исследования были 238 детей (12 J мальчик и J/7 девочек). 135 детей (56 праворуких и 15 леворуких в возрасте 7-8 лет и 39 праворуких и 25 леворуких в возрасте 9 - 10 лег, из них 68 мальчиков п 67 девочек) приняли участие в электрофизиологическом исследовании.
Предметом исследования служили:
(1) показатели предпочтения руки, т.е. количественные оценки относительной частоты использования рук при выполнении батареи тестов; (2) поведенческие показатели выполнения серийного движения: временные параметры теппинга; (3) пространственно-временные характеристики ЭЭГ: оценки спектральной плотности мощности и
функции когерентности ЭЭГ.
Организация и методы исследования
Работа проводилась в два' этапа. На первом этапе но методике Вильдавского и Князевой [ 1989] определялась мануальная асимметрия. Второй этан включал нейрофизиологическое исследование с одновременной регистрацией ЭЭГ и тешшша при помощи компьютерной системы.
Моделью серийного движения служили разные виды унимануалыно и бимануальною геппшиа. предъявляющие разные требования к вовлечению полушарий и межиолушарного взаимодействия при реализации деятельности.
Анализ теипинга осуществлялся при помощи программы "RHYTHM INTEGRATED'' (Metrica Ltd.) позволявшей выполнять реїжтрацию тетшнга и его первичную математическую обработку.
Биоэлектрическая активность мозга регистрировалась на электроэнцефалографе "MEDICOR-16" и записывалась на магнитный носитель компьютера IBM при помощи программы "EEG Lab" (Metrica Ltd.).
Регистрация ЭЭГ осуществлялась монополярно по Международной схеме "10-20" во фронтальных (F3, F4), центральных (СЗ, С4), париетальных (РЗ, Р4), окципитальных (01, 02) и темпоральных (ТЗ, Т4) отведениях с объединенным ушным электродом в качестве референтного. Для каждой экспериментальной ситуации анализировалось не менее 50 секунд записи ЭЭГ.
Первичная обработка ЭЭГ осуществлялась методом спектрально-корреляционного анализа в фиксированных частотных диапазонах: 0 (3 -7.4 Гц), низкочастотный а (7.6 - 9.6 Гц), высокочастотный а (10.6 - 12.6 Гц) и р-диагшзон (14 - 25 Гц). Вычислялись функции спектральной плотности мощности (СПМ) и когерентности (Ког).
Для статистической обработки данных использовался пакет программ "SPSS for Windows". Применялись методы параметрической статистики: регрессионный, дисперсионный и факторный анализ. Дія детального исследования выявленных эффектов использовались парные н непарные сравнения по критерию Стыодента.
Научная новизна
Электрофизиологические исследования кортикальной организации у взрослых выявили закономерные различия между индивидами с разными
^
типами функциональной специализации полушарий. В частности, у право- и леворуких различалась межнолушарная асимметрия активации при выполнении зрительно-пространственных и вербальных задач [S.Butler A.Glass 1974, A.Glass, S.Butler 1977, D.Galin et a!.. 1982, R.Davidson et a!.. 1988 и др.].
У детей эдектрофизиологическнми методами прослежено формирование специализации полушарий для ряда когнитивных функции |Т.Г.Бетелева, Д.А.Фарбер,1984, М.Г.Князепа. 1990].
Электрофизиологический анализ показал асимметричные паттерны активации при движении у праворуких взрослых [Солоіуб 1981].
Имеются лишь единичные исследования па праворуких детях,
включавшие регистрацию электрической активности мозга во время
совершения движений [М.М.Кольцова, Т.П.Хризман 1973, M.G.Knyazeva
et al. 1994]. Между тем, поведенческие исследования серийных движений,
проведенные на нескольких возрастных группах [M.B.Denckla 1974,
D.Ingram 1975, P.H.Wolff, I.Hurwitz 1976. D.Piazza, 1977, C.Njiokiktjien, и
др. 1991], выявили постепенное становление функциональных систем,
обеспечивающих успешное выполнение двигательных
последовательностей, в младшем школьном возрасте.
Формирование кортикальной организации двигательной деятельности у детей с разными типами специализации полушарий практически не изучено.
В настоящем исследовании вьіяшіеньї особеннности формирования ЭЭГ покоя у праворуких и леворуких детей на этапе от 6.5 до 10.5 лет. Показана специфика формирования межполушарной асимметрии ЭЭГ у право- и леворуких детей не только в ранее изучавшемся а-дианазоне, но и в 0- и Р-диапазонах. Впервые получены данные относительно особенностей нространственно-временой организации ЭЭГ при выполнении серийного движения у детей с разными типами функциональной специализации. В частности, установлена топографическая специфика межполушарного взаимодействия при реализации координированной бимануальной двигательной активности у леворуких и праворуких детей.
Компьютерный эксперимент, включавший полиграфическую регистрацию ЭЭГ и серийного движения с последующим количественным анализом его параметров, позволил получить орипшальные данные о соотношении пространственно-временной организации ЭЭГ и эффективности выполнения движения (скоростные параметры), не имеющие аналога в литературе.
Исследована латентная структура мануального предпочтения, показано участие как внутриполушарпых, так и межполушарных механизмов в его формировании.
Теоретическая значимость
В работе прослежено развитие функциональной организации полушарий у нраворуких и леворуких детеіі, углубляющее наши представления о вариативности онтогенетического формирования мозговых механизмов в норме.
Выявление в исследовании ЭЭГ-корреляты кортикальной организации ритмического движения существенны для понимания центральных механизмов двигательной активности человека. В частности, показанное в работе вовлечение обоих полушарий при уннмануалыюй деятельности (усиление внутри- и межполушарных функциональных связей) позволяет по-новому оценить роль субдоминантного полушария в рассматриваемых механизмах. Практическая значимость
Результаты исследования могут быть использованы в качестве научной основы для разработки диагностических методик определения готовности ребенка к школе, а также для коррекционных методик для работы с неправорукими детьми.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Формирование кортикальной организации серийных движений
определяется типом функциональной специализации полушарий. У
праворуких детей система, осуществляющая серийные движения,
локализована преимущественно в передне-центральных отделах коры
левого полушария, у леворуких кортикальная система организации
серийных движений более диффузна и характеризуется биполушарпым
вовлечением как передне-центральных, так и каудальных отделов.
2, Кортикальная организация ушшануального и бимануального
серийного движения неодинакова. Дня выполнения унимануального
движения оптимальной является локальїіо-оіраниченная система,
сосредоточенная в центральных отделах, эффективность выполнения
бимануального синхронної ого движения связана с уровнем
межнолушарного взаимодействия и опирается на возможности
доминантного полушария.
3 Предпочтение руки определяется внугриполушарными механизмами и межполушарным взаимодействием. При этом степень
мануальной асимметрии зависит от функциональных возможностей субдоминантного полушария.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на: Совещании по проблемам высшей нервной деятельности, Санкт-Петербург, 18-20 октября 1994 г.
Research Seminar: University College, London, 4, April, 1995.
British and East European Psychology Conference: "Psychology in a changing Europe" University of Mateja Bela, Banska Bystrica. Slovakia, 27-31 August, 1995.
NATO Advanced Study Institute. The Role of the Human Corpus Callosum in Sensory Motor Integration: Anatomy, Physiology, and Behavior; Individual Differences and Clinical Applications. 1-Ю September, 1996.
Работа апробировалась на заседании лаборатории нейрофизиологии когнитивной деятельности института возрастной физиологии РАО 28 августа 1996 г., протокол заседания N6.
Структура и объем работы
Диссертация изложена на 182 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, приложений и библиографического указателя (280 отечественных и зарубежных источников). Диссертация содержит 19 таблиц и 33 рисунка.