Введение к работе
Актуальность настоящего исследования определяется важностью изучения возрастных и индивидуальных особенностей когнитивной деятельности II нейрофизиологических процессов, лежащих в ее основе.
Онтогенетические исследования показали, что развитие высших психических функций человека в значительной мере определяется гетерохронньш созреванием нейронных систем мозга. При этом степень зрелости корковых структур и механизмов корково-подкоркового взаимодействия является морфологической основой формирования ф>тщпгоналъных систем, определяющих способы и саму возможность осуществления тех или иных видов интеллектуальной деятельности. В свою очередь, активная познавательная деятельность оказывает стимулирующее влияние на процессы функционального объединения и специализации нейронных ансамблей, задействованных в переработке информации.
Важнейшее значение в развитии познавательной сферы имеют пространственные способности. Практически любая сложная деятельность включает в себя элементы анализа отношений между объектами, а также операции с этими объектами, совершаемые либо в физическом пространстве, либо мысленно, используя их внутреннюю репрезентацию (Лурия А.Р., Цветкоаа Л.С, 1966). К пространствеыной деятельности, понимаемой в широком смысле, относятся и мыслительные операции, совершаемые на основе так называемых квазипространственных схем, складывающихся онтогенетически в процессе когнитивного развитая человека и являющихся основой внутреннего представления чисел, семантической структуры языка и других важных категорий интеллекта (Лурия А.Р., 1969; Пиаже Ж., 1969). Неоднократно отмечалась исключительная важность оценки пространственных способностей в детском возрасте как одного из основных факторов интеллекта, имеющего высокую прогностическую ценность в отношении школьных достижений и оптимального выбора профессии (Анастази А., 1982; McGee, 1979).
Прсклранственно-гаостическая деятельность обеспечивается совместной работой многих систем мозга, среди которых наряду с актявационньши и сенсорными системами ведущую роль играют корковые структуры, осуществляющие целенаправленный анализ поступающей информации,
мыслительные операции высокого уровня и принятие решений. Объективным отражением этих процессов являются закономерные изменения электрической активности мозга, каковой является регистрируемая с поверхности скальпа ЭЭГ. В нашем исследовании мы исходили го того, что эти изменения специфичны по отношению к виду деятельности и связаны с ее когнитивной структурой и участием в ней различных нейронных ансамблей, а индивидуально-типологические особенности реакций соответствуют различным способам ее организации. Имея описание нейропсихологической структуры деятельности — с одной стороны, и параметры активности нейронных систем — с другой, мы надеялись получить объективные характеристики функциональных систем, обеспечивающих когнитивные процессы.
В качестве инструмента анализа ЭЭГ использовались спектрально-корреляционные методы, поскольку нейрофизиологические работы последних десятилетий (Трут В.Д., Кориневский А.В., 1978; Русинов B.C. и др., 1987; Зенков Л.Р., 1990; Fatber and Njiokiktjieii, 1993) доказали высокую информативность спектральной плотности мощности и функций когерентности, как показателей, отражающих не только вовлечение в работу различных структур мозга, но и особенности их функционального объединения для реализации тех или иных видов мыслительной деятельности.
Современные исследования показали существование нескольких спектральных компонентов электроэнцефалограммы. Имеющиеся данные о различиях в пространственном распределении мощности этих компонентов, их межполушарной асимметрии и избирательной реакции на сенсорные нагрузки позволяют сделать вывод о том, что их источниками являются разные нейронные системы (Inouye et al., 1986; Kuhlman, 1978). Это дает возможность использовать спектральные характеристики компонентов в качестве объективного показателя активности нейронных систем в процессах психической деятельности. Однако, до сих пор функциональное значение указанных компонентов а также нейропсихологаческая характеристика тосовстствующих им нейронных систем остаются предметом дискуссии.
Анализируя работы, выполненные на основе общепринятых в настоящее время спектральных методов, можно выделить направление, посвященное
феноменологическому описанню частотной структуры ЭЭГ, поиску критериев идентификации ее еошіонєнтов и получвшпо нормативных данных (Suzuki, 1974; Shoppeahorst et al., 1980; Katada et al., 1981). Следует подчеркнуть, что практически все эти исследования имеют дело лишь с фоновой ЭЭГ или цростсйпшми сенсорными нагрузками, не рассматривая взаимосвязь характеристик ЭЭГ и процессов интеллектуальной деятельности.
Другое направление объединяет работы, авторы которых, используя ЭЭГ как метод иссследования, сосредоточены на изучении собственно механизмов интеллектуальной деятельности (Osaka, 1984; Thatcher and Walker, 1985; Davidson et al., 1990). При этом, за редким исключением (Структурно-функциональная организация..., 1990; Мачинская Р.И., 1992) не применяется процедура функциональной идентификации компонентов ЭЭГ, и, как следствие, описание наблюдаемых феноменов проводится в терминах интегральных показателей или опирается на жесткую систему частотных диапазонов, что в ряде случаев затрудняет содержательную штерпретацига полученных результатов.
В контексте общей задачи онтогенетического исследования центральных механизмов пространственной деятельности представляется актуальным использование методов спектрального анализа ЭЭГ, регистрируемой во время интеллектуальных нагрузок, в сочетании с нейропсихологическим подходом в определении структуры этой деятельности. Актуальность проблемы определяется также неейходимостью разработки объективных критериев оценки пространственного интеллекта для психологической диагностики и построения оптимальных стратегий коррекции трудностей шкального обучения.
Целью настоящего исследования является изучение функциональной системной организации структур мозга как нейрофизиологической основы формирования центральных механизмов прскггранственно-гностической деятельности в онтогенезе.
В основу диссертационной работы были положены представления о том, что биоэлектрическая активность мозга отражает как общие закономерности его системной организации, так н динамические свойства функциональных систем, сч^ществляющих переработку информации. Предполагается, что электоэнцефалограмма покоя в большей степени характеризует закономерности структурно-функциональной организации мозга а также се возрастные и индивидуальные особенности, в то время как различные виды и способы организации деятельности отражаются в избирательной и топографически специфичной реакции отдельных компонентов ЭЭГ и параметрах их пространственной синхронизации, что, в свою очередь, является признаком вовлечения в работу соответствующих нейронных ансамблей.
Эта гипотеза учитывает современные представления о динамическом формировании функциональных систем, обеспечивающих выполнение конкретной деятельности, и данные нейропсихологии о пространственной динамической локализации высших корковых функций человека.
При выполнении настоящего исследования предстояло решить следующие задачи:
-
Разработать прикладное программное обеспечение для спектрально-корреляционного анализа и определения компонентного состава ЭЭГ на основе алгоритмов, обеспечивающих высокую частотную разрешающую способность.
-
Получить нормативные данные о частотной структуре ЭЭГ покоя в возрастном диапазоне 7-11 лет с помощью уточненных критериев идентификации компонентов.
-
На основе анализа спектральных характеристик ЭЭГ изучить системную организацию мозга при выполнении пространственно-гностической деятельности, связанной с переработкой тактильной и зрительной сенсорной информации.
-
Оценить индивидуальный уровень развития и факторную структуру пространственных способностей детей 7-8 и 10-11 лет, используя методы нейропсихологической диагностики.
5. Выявить особенности биоэлектрической активности мозга в зависимости от успешности решения пространственных задач и типа специализации полушарий.