Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 14
1.1. Структурно-функциональные основы произвольной двигательной активности 14
1.2. Исследование произвольной двигательной активности 18
1.3. Сенсорное обеспечение произвольной двигательной активности 20
1.4. Эффекторное обеспечение произвольной двигательной активности 30
1.5. Роль асимметрии в реализации двигательной активности и ее сенсорном обеспечении 33
1.6. Половые различия в жизнедеятельности 36
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 39
2.1. Общая характеристика исследования 39
2.2. Методика исследования координации произвольных целенаправленных бимануальных движений 40
2.3. Методика исследования психомоторной активности – тест Ландольта 43
2.4. Методика регистрации зрительных вызванных потенциалов на
вспышку света (ЗВПВ) 44
2.5. Методика регистрации акустических стволовых (слуховых коротко-латентных) вызванных потенциалов (АСВП) 45
2.6. Методика регистрации F-волны, М-ответа 46
2.7. Исследование максимального мышечного усилия и силовой вынос
ливости мышц кисти – динамометрия 47
2.8. Статистическая обработка результатов 48
ГЛАВА 3. Характеристики произвольной целенаправленной двигательной активности рук 50
3.1. Средние значения и вариативность характеристик бимануальной координации 50
3.2. Пороговые уровни бимануальной координации 5 5
3.3. Информационная характеристика показателей бимануальной коор
динации 58
3.4. Корреляционные взаимоотношения показателей бимануальной координации 61
3.5. Биомеханика безошибочной реализации заданий суппортметрии 70
3.6. Характеристики суппортметрии у лиц с развитыми бимануальными навыками 72
3.7. Взаимоотношения характеристик суппортметрии и психомоторной активности 79
3.8. Взаимоотношения характеристик бимануальной координации и максимального усилия и работоспособности кистей рук 83
ГЛАВА 4. Зрительное обеспечение произвольной целенаправленной двигательной активности рук 90
4.1. Средние значения и вариативность амплитудно-временных характеристик компонентов ЗВПВ 90
4.2. Информационная составляющая амплитудно-временных характеристик компонентов ЗВПВ 95
4.3. Внутрисистемные взаимоотношения амплитудно-временных характеристик ЗВПВ 102
4.4. Взаимоотношения амплитудно-временных характеристик ЗВПВ и показателей бимануальной координации 118
4.5. Особенности сенсорного обеспечения монотонной двигательной ак
тивности, требующей зрительного внимания 152
ГЛАВА 5. Слуховое обеспечение произвольной целенаправленной двигательной активности рук 160
5.1. Средние значения и вариативность амплитудно-временных характеристик компонентов АСВП 161
5.2. Информационная составляющая амплитудно-временных характеристик компонентов ЗВПВ 167 5.3. Внутрисистемные взаимоотношения амплитудно-временных харак
теристик АСВП 174
5.4. Взаимоотношения амплитудно-временных характеристик АСВП и показателей бимануальной координации 193
ГЛАВА 6. Нейромоторное обеспечение произвольной целенаправленной двигательной активности рук 246
6.1. Средние значения и различия параметров F-волны и М-ответа
у испытуемых мужского и женского пола 247
6.2. Информационный анализ характеристик F-волны и М-ответа 251
6.3. Внутри- и межсистемная скоррелированность характеристик F-волны и М-ответа одноименных и разноименных нервов правого и левого предплечья 256
6.4. Взаимоотношения характеристик F-волны и М-ответа стимулируемых нервов с показателями бимануальной координации 268
Обсуждение результатов 286
Выводы 314
Практические рекомендации 317
Список сокращений и условных обозначений 318
Список литературы
- Исследование произвольной двигательной активности
- Методика исследования координации произвольных целенаправленных бимануальных движений
- Характеристики суппортметрии у лиц с развитыми бимануальными навыками
- Внутрисистемные взаимоотношения амплитудно-временных характеристик ЗВПВ
Введение к работе
Актуальность исследования. Интерес к физиологии движений и физиологии двигательной активности человека насчитывает не одну сотню лет, однако систематическое изучение этих феноменов началось только в начале XIX века. Научно-технический прогресс позволил к началу прошлого века получить фундаментально значимые данные по организации и биомеханике наиболее распространенных движений. Однако и в настоящее время изучение структуры движения как целостного образования остается достаточно актуальной и малоизученной проблемой. Между тем именно эта целостность и слитность движения и является наиболее характерным признаком двигательной координации (Бернштейн Н.А., 1990; Гурфинкель B.C., 1996; Персон Р.С., 1985).
Координация как деятельность базируется на совместном функционировании множества образований центральной нервной системы. При этом организация движения не может быть отображена анатомически в определенной локализации (Бернштейн Н.А., 1990).
Значительный научный интерес представляет изучение целенаправленной деятельности человека с позиций теории функциональных систем П.К. Анохина. Функциональная система представляет собой динамические саморегулирующиеся организации, деятельность всех составных элементов которых способствует получению жизненно важных для организма приспособительных результатов на основе имеющейся и возникающей информации. При этом центральным системообразующим фактором является результат деятельности системы. Несомненно, существует иерархия различных функциональных систем организма, представляющая собой иерархию отдельных результатов деятельности этих систем (Анохин П.К., 1998; Романов Ю.А., 2002; Судаков КБ., 2005).
Многообразие клинических данных о нарушениях двигательной активности свидетельствует о чрезвычайном многообразии раздельных и различно соподчиненных систем, участвующих в обеспечении полноценного движения (Бернштейн Н. А., 1990).
В работах А.В. Завьялова показано, что показатели сенсорных и эф-фекторных функций человека находятся в определенной корреляционной зависимости, имеющей разную форму и степень выраженности. Функции различного биологического качества согласованы по своим характеристикам, и от их параметров зависит характер текущего взаимодействия этих функций. При этом высокой функциональной активности сенсорных систем соответствует более совершенная работа нервно-мышечного аппарата (Завьялов А.В. и др., 1986, 1990).
Достаточно большое количество работ посвящено исследованиям сенсорного обеспечения произвольной двигательной активности. Однако вследствие сложности поставленной задачи и отсутствия достаточной методической базы необходимые исследования сенсорно-моторной интеграции проводятся недостаточно широко (Анисимова И.Ю., Курганский А.В., 2000; Блин-
ков СМ., Никандров М.Г., 2002, 2004; Бондарь А.Т., 2008). Несомненно, что такие исследования имеют важное значение в физиологии труда и спорта и представляют определенный интерес для неврологии, травматологии и ортопедии, экспертизы трудоспособности и профессиональной патологии (Ба-зян А.С., Григорьян Г.А., Иоффе М.Е., 2011; Бальсевич В.К., 2000; Герасимов А.В., 1993; Донецкая Л.В., 1975; Бойченко С.Д. и др., 2003; Дорохов В.Б. и др., 2011; Torres Е.В., 2011).
В то же время, несмотря на значительное количество работ по исследованию сенсорно-моторной интеграции, как со стороны зрительной сенсорной системы, так и слухового анализатора, большинство которых посвящены изучению простых двигательных актов и элементарной двигательной реакции, многосторонние взаимоотношения остаются малоизученным вопросом. Накопленные данные не дают объяснения накопившимся свидетельствам об особенностях становления двигательной функции в онтогенезе, половым различиям, освоению двигательных навыков, успешности профессиональной и спортивной деятельности (Безруких М.М., Хрянин А.В., 2003, 2004; Белов Д.Р. и др., 1997; Герасимов А.В., 1993; Ефимова, 1996; Коган А.Б., Кура-ев Г.А., 1986; Бойченко С.Д. и др., 2003; Иоффе М.Е. и др., 2001; Torres Е.В., 2013; Wolpert D.M., 2000).
Такой феномен, как координация бимануальной произвольной двигательной активности, является малоизученным в силу отсутствия методических подходов, позволяющих охарактеризовать данный процесс в количественной и качественной форме (Гурфинкель B.C. и др., 1989; Индра М., Шкурина Н., 1992; Лях В.И., 1991; Todorov Е., Jordan M.I., 2002), а его сенсорное обеспечение представляется сложным и многообразным и требует многогранного анализа (Анисимова И.Ю., Курганский А.В., 2000; Блинков СМ., Никандров М.Г., 2004; Григорьян В.Г. и др., 1995; Куликов Г.А., 2000; Курганский А.В., 2008; Aschersleben G., 2002; Beers R.J., Wolpert D.M., 2002). Поэтому сформулированная же в классических трудах Н.А. Бернштейна и Р.С. Персон проблема соотношения программы и эффектора, центра и периферии, эффектора и двигательных ответов, решаемая посредством электро-нейромиографических подходов, представляется достаточно актуальной и в наше время в силу многообразия видов и проявлений двигательных координации и их нарушений (Бернштейн Н.А., 1990; Зенков Л.Р., Ронкин М.А., 2004; Николаев С.Г., 2003; Скоринкин А.И., 1996; Collet С, Guillot А., 2009).
Цель работы: исследовать закономерности устойчивой гомеостатиче-ской организации сложной функциональной системы реализации произвольных целенаправленных бимануальных движений с позиций сенсорного обеспечения уровня координации и эффекторного ответа при реализации центральных программ.
Задачи работы:
1) разработать программно-аппаратный комплекс и стандартизировать систему характеристик для оценки уровня произвольных целенаправленных бимануальных движений;
-
выявить особенности внутрисистемных корреляционных взаимоотношений характеристик бимануальных движений у мужчин и женщин;
-
изучить уровень координации произвольных целенаправленных бимануальных движений у лиц с развитыми двигательными навыками и испытуемых, окончивших музыкальную школу по классу фортепиано;
-
исследовать взаимоотношения характеристик произвольных целенаправленных бимануальных движений с показателями психомоторной активности у мужчин и женщин;
-
рассмотреть взаимоотношения показателей бимануальной координации с силовыми характеристиками мышц кисти и их работоспособности у мужчин и женщин;
6) исследовать особенности амплитудно-временных характеристик
зрительных вызванных потенциалов на вспышку света у мужчин и женщин;
-
выявить половые особенности зрительно-моторных взаимоотношений с позиций корреляционных связей амплитудно-временных характеристик с показателями бимануальной координации;
-
изучить особенности зрительного сенсорного обеспечения монотонной двигательной активности, требующей зрительного внимания;
-
исследовать особенности амплитудно-временных характеристик слуховых коротколатентных вызванных потенциалов у мужчин и женщин;
-
выявить особенности аудиомоторных взаимоотношений с позиций корреляционных связей амплитудно-временных характеристик с показателями бимануальной координации у испытуемых мужского и женского пола;
-
исследовать особенности амплитудно-временных характеристик F-волны и М-ответа, зарегистрированных при стимуляции нервов предплечий, которые иннервируют мышцы, участвующие в реализации бимануальных координации у мужчин и женщин;
-
выявить особенности корреляционных взаимоотношений характеристик F-волны и М-ответа, зарегистрированных при стимуляции нервов предплечий, которые иннервируют мышцы, участвующие в реализации бимануальных координации с характеристиками суппортметрии.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Разработанные программно-аппаратный комплекс и стандартизованная система характеристик бимануальной координации являются адекватным методом ее оценки.
-
Уровень бимануальной координации, установленный по использованной методике, отражает особенности психомоторной деятельности у мужчин и женщин.
-
Особенности зрительного сенсорного обеспечения произвольных целенаправленных бимануальных движений определяют уровень их координации и проявляются в устойчивых внутрисенсорных и сенсорно-эффекторных корреляционных взаимоотношениях, а также в содержании и распространении сенсорной информации в центральных структурах зрительного анализатора.
-
Особенности слухового сенсорного обеспечения произвольных целенаправленных бимануальных движений определяют уровень их координации и проявляются в устойчивых внутрисенсорных и сенсорно-эффекторных корреляционных взаимоотношениях, а также в содержании и распространении сенсорной информации в центральных структурах слухового анализатора.
-
Особенности функционирования эффекторного аппарата определяют уровень бимануальной координации и проявляются в устойчивых внутрисистемных и моторно-эффекторных корреляционных взаимоотношениях, а также в содержании и распространении информации программного характера в соответствующих нервно-мышечных структурах.
Научная новизна исследования.
Впервые разработан программно-аппаратный комплекс, позволяющий исследовать процесс бимануальной координации произвольных целенаправленных движений при последовательном выполнении двигательных заданий различной степени сложности. Проведенный вариационный анализ регистрируемых и расчетных показателей суппортметрии позволил установить уровни бимануальной координации у мужчин и женщин.
Впервые изучены особенности внутрисистемных корреляционных связей характеристик бимануальной координации, описаны их вариативность и информационная составляющая, в том числе у лиц с развитыми двигательными навыками.
Впервые описаны особенности внутрисистемных корреляционных взаимоотношений, амплитудно-временных характеристик зрительных вызванных потенциалов на вспышку света в группах мужчин и женщин, отражающие исходный уровень функционального состояния зрительной сенсорной системы для обеспечения произвольной двигательной активности. Посредством информационного анализа проведена оценка содержания и надежности передачи зрительной сенсорной информации в центральных структурах, установлены предполагаемые коллекторы и их уровни относительной энтропии и избыточности. Описаны особенности зрительного сенсорного обеспечения монотонной психомоторной деятельности у мужчин и женщин.
Впервые установлены закономерности устойчивых корреляционных взаимоотношений амплитудно-временных характеристик зрительных вызванных потенциалов с показателями бимануальной координации, отражающие половые различия зрительного сенсорного обеспечения произвольных движений рук.
Впервые установлены особенности внутрисенсорных корреляционных взаимоотношений амплитудно-временных показателей акустических стволовых вызванных потенциалов у мужчин и женщин, являющиеся маркерами функциональной готовности анализатора к обеспечению бимануальных координации. Описаны вариативность характеристик и информационная составляющая передачи слуховой сенсорной информации на стволовом уровне.
Впервые установлены устойчивые межсистемные корреляционные взаимоотношения амплитудно-временных характеристик акустических вызванных потенциалов с показателями произвольной сочетанной двигательной активности рук у мужчин и женщин, отражающие половые различия в уровнях бимануальной координации. Описаны внутрисистемные корреляционные взаимоотношения характеристик стимуляционной миографии, полученные при стимуляции нервов, которые иннервируют мышцы, обеспечивающие бимануальную координацию.
С помощью информационного анализа впервые оценены относительная энтропия и избыточность передаваемой информации программного характера, влияющей на эффективность деятельности нервно-мышечного аппарата и определяющей координацию движений рук.
Впервые установлены устойчивые корреляционные взаимоотношения характеристик симуляционной миографии, отражающих функциональное состояние мотонейронов, нейромоторных единиц и скорость распространения информации по двигательным волокнам, с показателями бимануальной координации.
Впервые проведен многосторонний системный анализ сенсорной аф-ферентации и состояния эффекторов при реализации сложноскоординиро-ванных сочетанных движений рук при выполнении заданий различной степени сложности у мужчин и женщин.
Практическая значимость работы.
Представленные в работе критерии оценки уровней бимануальной координации произвольных целенаправленных движений, описанные закономерности зрительного и слухового сенсорного обеспечения, а также особенности включения периферического эффекторного аппарата в реализацию двигательной активности могут служить основанием для:
профессионального отбора на производства, требующие тонкой координации движений рук (работники часовой и радиоэлектронной промышленности, операторы и др.);
оценки динамики освоения сложных двигательных навыков и прогнозирования успешной производственной деятельности;
профессионального отбора спортсменов в различные виды спорта (баскетбол, волейбол, футбол, фехтование и др.);
прогнозирования успешности спортивной деятельности и оценки динамики освоения спортивных навыков, связанных с двигательной активностью;
профессионального отбора на обучение игре на музыкальных инструментах (фортепиано, скрипка, виолончель, гитара и др.);
оценки динамики освоения бимануальных двигательных навыков в процессе формирования исполнительской практики;
экспертизы трудоспособности и количественной характеристики патологических процессов, проявляющихся в изменении бимануальной координации.
Апробация работы.
Основные материалы работы доложены и обсуждены на I съезде физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, 2005), научных конференциях Курского государственного медицинского университета и сессиях Центрально-Черноземного научного центра Российской академии медицинских наук (Курск, 2006, 2007, 2008, 2009), Российском симпозиуме «Закономерности интеграции физиологических функций в норме и их дезинтеграция в патологии (Курск, 2007), межвузовской конференции студентов и молодых ученых (Курск, 2007, 2008), II Международной конференции молодых ученых-медиков (Курск, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы и их перспективы в физической культуре и спорте» (Курск, 2010), Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Курск, 2013).
Внедрение полученных результатов.
Материалы диссертации вошли в учебные рабочие программы, включены в лекционные курсы дисциплин и используются на практических занятиях ряда кафедр Курского государственного медицинского университета и Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко. Результаты диссертационного исследования используются в работе научно-исследовательского института экологической медицины (НИИ ЭМ).
Публикации.
По материалам диссертации опубликованы 43 работы, из них 16 в журналах перечня ВАК, получено 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ и 1 свидетельство о государственной регистрации топологий интегральных микросхем.
Личный вклад автора.
Автором составлен план и разработана схема исследования, проведен анализ отечественных и зарубежных источников литературы по теме диссертации, разработаны программно-аппаратный комплекс и система характеристик для диагностики уровня бимануальной координации, лично проведены эксперименты по исследованию сложноскоординированных движений рук, зрительных и слуховых вызванных потенциалов, М-ответа и F-волны при стимуляции нервов предплечий, показателей психомоторной активности, силы и работоспособности мышц предплечий, определению сенсорной и моторной асимметрии. Диссертантом выполнены анализ и обобщение результатов, составление таблиц и графиков, написание статей и диссертации.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, четырех глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 361 источник, в том числе 253 отечественных и 108 зарубежных, изложена на 354 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков и 63 таблицы.
Исследование произвольной двигательной активности
В последнем разделе нашего обзора представляется просто необходимым рассмотреть различия между мужчинами и женщинами, проявляющиеся в различных сферах жизнедеятельности.
Несомненным является проявление половых различий в психофизиологических показателях (ЭКГ, ВП, КГР, ЧСС и др.) в зависимости от сложности экспериментального задания. При равенстве фоновых психофизиологических характеристик активная деятельность вызывает выраженные половые различия. Усложнение поставленной задачи увеличивает сдвиги у женщин [234].
Очевидно, что половые различия прежде всего отмечаются на уровне функционирования центральной нервной системы. Так, установлено, что уровень пространственной синхронизации ЭЭГ достоверно выше у мужчин, имеющих более высокий уровень неспецифической активации коры, обусловленный особенностями подкорковых структур. До сих пор остается дискутабельным вопрос, являются ли выявляемые различия следствием текущего функционального состояния, или они обусловлены конституциональными особенностями устройства мозга [38].
В плане обсуждения поставленного вопроса о возможной морфологической основе уместно вспомнить, имеющиеся данные об анатомических различиях мужского и женского мозга [195]. Так, межталамические связи (анатомические образования), играющие важную роль в выравнивании возбудимости обоих полушарий, у женщин несколько более развиты, чем у мужчин. На кортикальном уровне выявлено, что мужской мозг характеризуется более фокальным представительством элементарных функций, а женский более диффузным [38].
Несомненным является влияние гормонального фона на системные реакции мозга, отмеченные в работах Ткаченко Н.М. (1995) и Вольф В.И. (1998). Исследование действий стероидных гормонов проводится давно. Обнаружены изменения электрической активности мозга и некоторых подкорковых образований с накоплением эстрогенов в преоптической области гипоталамуса, стволе мозга и адено-гипофизе. Поскольку гипоталамическая область принимает активное участие в организации работы мозга, то изменение уровня половых гормонов находит отражение в формировании картины ЭЭГ и ответных реакциях на афферентные раздражения, основанных, вероятно, на процессах синаптической передачи и изменении обмена медиаторов. Выявлен половой диморфизм в паттерне церебральной организации, определяющей специфику стратегий различной деятельности. Значимо, что половые различия в структурах мозга и механизмы, запрограммированные ранее, находятся под влиянием половых гормонов в течение всей жизни и постоянно меняются. Различия, наблюдаемые в мозговых структурах за пределами гипоталамуса, таких как гиппокамп, включают проявления умственных способностей и других процессов, поскольку гиппокамп является одной из основных вне-гипоталамических структур мозга, которая подвергается половой дифференци-ровке.
Многолетний интерес к произвольной двигательной активности и важность этой, пожалуй, одной из главных, проблем физиологии позволили всесторонне изучить все аспекты ее организации и регуляции, начиная с уровня спинного мозга и заканчивая программным корковым уровнем. Обосновано участие различных структур центральной нервной системы в обеспечении различных видов двигательной активности в условиях деятельности и поведения человека с использованием классических постулатов научной парадигмы – теории функциональных систем. Однако несмотря на огромный накопленный материал, такой феномен, как координация бимануальной произвольной двигательной активности, исследован крайне недостаточно. Несмотря на то, что понимание механизмов организации и регуляции данного феномена является необходимым для многих сфер жизнедеятельности человека и отраслей медицинской и физиологической науки. Существенным пробелом, замедляющим проведение фундаментальных и прикладных исследований, является отсутствие полноценных, физиологически обоснованных методов такого исследования. Имеющийся арсенал средств не удовлетворяет в полной мере сформулированным требованиям к подходам и устройствам и не позволяет дать исчерпывающую качественную и, что немаловажно, количественную характеристику процесса и уровня бимануальной координации.
Многочисленные исследования сенсорного обеспечения произвольной двигательной активности вообще и движений рук, в том числе и сочетанных, в частности, позволило достаточно в полной мере обосновать участие различных сенсорных систем в обеспечении движений. Описаны роли и значения отдельных специфических и неспецифических систем мозга и их структур в организации сенсорно-моторной деятельности как на уровне отдельных анализаторов, так и на уровне межсенсорного взаимодействия. Однако имеющиеся данные не полностью раскрывают механизмы сенсорного сопровождения сложноскоординированных движений и не дают полного объяснения выявляемым возрастным и половым различиям сложных координаций, вероятно, основанным на особенностях внут-рисенсорных, интермодальных и сенсорно-моторных взаимоотношений, обладающих устойчивостью в группах и выраженных индивидуальными проявлениями сенсорной и моторной асимметрии. Что, в свою очередь, не позволяет прогнозировать успешность освоения трудовых и спортивных навыков на основе мульти-параметрического анализа.
Сформулированная Н.А. Бернштейном более полувека назад проблема соотношения центра и периферии – двигательной программы и эффектора в настоящее время решена лишь на уровне простых локомоторных движений, не отражающих всю богатую и сложную палитру произвольной двигательной активности человека. Немаловажно, что тонкая бимануальная координация, характеризуя соответствующую функциональную систему, отражает, достаточно объективно, общее состояние произвольного двигательного континуума, проявляющегося на всех уровнях и во всех организованных движениях.
Методика исследования координации произвольных целенаправленных бимануальных движений
По сумме всех корреляционных сопоставлений, выявленных для каждого координационного задания, они располагаются в следующей последовательности: II I III IV.
Сравнительный анализ рассмотренной выше картины корреляционных взаимосвязей в группах позволил отметить сходные черты взаимоотношений показателей координации и их некоторые отличия. Так, во всех ранжированных рядах наибольшей скоррелированностью обладает интегральный показатель координации, что представляется вполне закономерным, поскольку он рассчитывается на основании временных показателей реализации координационной пробы и характеристик дефекта ее выполнения. В то же время у мужчин это превалирование выражено более однозначно, а у женщин в большинстве случаев ИПК находится в соотношении со следующей за ним характеристикой. У мужчин, как и у женщин, последние ранги в рядах занимают в большинстве случаев скорость реакции и количество ошибок. Анализируя взаиморасположение других показателей, следует отметить смещение скорости выполнения задания в конец ряда у женщин по сравнению с мужчинами. Кроме того, обращает на себя внимание, что при выполнении второго и третьего заданий третий ранг занимает время вне контура за 70 дания, в то время как в группе мужчин ВВК располагается более дистально. Ранжирование заданий по уровню скоррелированности показало, что и у мужчин и у женщин наиболее скоррелированы характеристики второго и первого заданий. Суммарная скоррелированность второго задания подтверждает его сложность, а расположение на втором месте первого задания свидетельствует о настройке двигательной системы на выполнение предлагаемых заданий, реализуемых соответствующими движениями рук.
Несмотря на схожесть ранжирования заданий по сумме коэффициентов корреляции их характеристик, обращает на себя внимание тот факт, что в группе женщин суммарная скоррелированность статистически значимо ниже по сравнению с мужчинами.
3.5. Биомеханика безошибочной реализации заданий суппортметрии
Координация произвольных целенаправленных бимануальных движений в целом и координация, реализуемая посредством предложенного нами метода суп-портметрии, в частности, является сложным процессом и для полноценного понимания событий, происходящих в процессе ее реализации, мы проследили движения каждой из рук и оценили их вклад в прохождение контуров каждого из четырех заданий.
С этой целью контуры заданий условно были разделены на несколько участков. В первом задании выделено 6 участков анализа, во втором 12 участков, в третьем 13 и в четвертом 8 участков анализа. Задания суппортметрии реализо-вывались по часовой стрелке от стартовой точки без учета времени. В процессе выполнения проб фиксировались вращательные движения каждой из рук на анализируемом участке. Оценивались направление вращения привода установки, количество движений, функции: ведущая, корректирующая, неактивная.
При выполнении первого задания правой рукой совершается 146 вращательных движений, из них 70 против часовой стрелки и 76 по часовой стрелке. На двух участках правая рука является ведущей (прямые участки) при этом левая рука неактивна, т.е. не совершает корректирующих движений. Левой рукой выпол 71 няется 233 вращательных движения, из них 113 против часовой стрелки, а 120 по часовой. На четырех участках первого трека левая рука ведущая, а правая совершала корректирующие действия, удерживая маркер на линии. Соотношение движений против часовой стрелки: правая рука – левая рука составляет – 1 : 1,61, а по часовой – 1 : 1,57. В целом по заданию левой рукой совершается больше движений, чем к правой, 1 : 1,58.
При прохождении трека второго задания правой рукой выполняется 162 вращательных движения, из них 100 против часовой стрелки и 62 по часовой. На восьми из двенадцати участков правая рука является ведущей и на четырех – неактивна. Левой рукой выполнено 190 произвольных движений, из них 97 вращений против часовой стрелки и 93 по часовой. На четырех участках контура левая рука выполняла ведущую функцию и на восьми корректирующую. Соотношение произвольных движений против часовой стрелки правая рука – левая рука составляет: 1,03 : 1, а по часовой – 1 : 1,5. В целом при выполнении задания левой рукой совершается больше движений, чем правой, в соотношении 1 : 1,17.
Контур третьего задания представляется самым геометрически сложным и разделенным на большое количество участков. При выполнении этого задания правой рукой выполняется 262 произвольных вращательных движения. Из них против часовой стрелке 130, а по часовой соответственно 132. На двух участках контура правая рука была ведущей, а на одиннадцати выполняла корректирующую функцию. Левой рукой выполнено 128 движений. Из них против часовой стрелки 61 движение, а по часовой – 67. При этом ведущей функции левая рука не реализовывала, на девяти участках совместно с правой выполняла функцию коррекции маркера на контуре, а на четырех участках задания была неактивна. Соотношение движений против часовой стрелки правая рука – левая рука составило – 2,13:1, а по часовой – 1,97:1.
Характеристики суппортметрии у лиц с развитыми бимануальными навыками
Тест с кольцами, модифицированный тест Ландольта, используется для изучения психомоторной активности и характеристики его выполнения (время выполнения, количество ошибок, индекс точности и темп выполнения) несколько схожи с показателями суппортметрии. Тем более что данная корректурная проба в примененном компьютерном варианте выполняется двумя руками.
В данном разделе нами предпринята попытка изучить характеристики теста Ландольта и сопоставить с показателями бимануальной координации.
Сравнение средних значений показателей корректурной пробы в группах испытуемых (таблица 25) выявило достоверные различия во времени выполнения корректурной пробы на 19,88% (р 0,001), при этом время больше в группе женщин, а темп выполнения на 21,33% (р 0,001) больше в группе мужчин.
При сравнении коэффициентов вариации характеристик теста Ландольта также выявлены статистически значимые различия. Так, индекс точности больше в группе мужчин на 22,48% (р 0,01), как и темп выполнения задания на 25,24% (р 0,001).
Информационные составляющие показателей выполнения корректурного теста свидетельствуют о том, что характеристика времени содержит больше ин формации у мужчин со сравнительно высокой скоростью ее передачи. В отношении количества ошибок картина противоположная, поскольку у мужчин данная информация передается с более высокой надежностью по сравнению с женщинами. Индекс точности как расчетная характеристика показывает одинаковую упорядоченность системы и надежность передачи имеющейся информации. Рассмотрение ОЭ и КИ темпа выполнения выявило картину, аналогичную количеству ошибок, т.е. высокую упорядоченность и надежность передачи информации с относительно невысокой скоростью распространения.
Особый интерес, на наш взгляд, представляет корреляционное сопоставление характеристик суппортметрии и показателей выполнения корректурной пробы.
У мужчин (таблица 26) корреляция преимущественно характеризуется криволинейными связями и выражается корреляционными отношениями. Характерно, что большое количество криволинейных связей отражает динамику изменений показателей корректурной пробы относительно характеристик суппортметрии. Следует отметить, что наиболее скоррелированной характеристикой координационной пробы является время его выполнения.
Интересным является тот факт, что немногочисленные прямолинейные связи обнаружены в сопоставлениях времени выполнения теста Ландольта с общим временем выполнения второго задания, а также временем на контуре задания суппортметрии. Здесь имеется положительная корреляция, а отрицательная связь выявлена между временем выполнения корректурной пробы и скоростью выполнения того же второго сложного задания.
На втором месте по уровню взаимосвязи с показателями суппортметрии находится темп выполнения задания, за которым следует индекс точности.
Наиболее скоррелированным показателем суппортметрии 2-4 заданий является интегральный показатель координации преимущественно за счет двусторонних криволинейных связей, когда имеется динамика первого признака по второму и второго по первому.
Наиболее тесно взаимосвязанными являются показатели второго задания (r+ = 6,560) остальные находятся на статистически одном уровне скоррелиро ванности.
В группе женщин (таблица 27) пола картина корреляции показателей выполнения теста Ландольта и характеристик суппортметрии существенным образом отличается от таковой у мужчин, главным образом наличием подавляющего количества прямолинейных связей. Как и у мужчин, среди показателей выполнения корректурной пробы наиболее скоррелированными являются время выполнения и темп. Следует отметить следующие общие черты. Так, время выполнения положительно коррелирует с регистрируемыми характеристиками биманульной координации ОВ ВНК ВВК и отрицательно с ИПК и СК. Что касается темпа выполнения здесь картина противоположная, т.е. наличествует положительные взаимосвязи с ИПК и СК и отрицательные с временными характеристиками суппот-метрии. Что, очевидно, является закономерным исходя из формулы расчета темпа выполнения пробы.
Как и у мужчин, наиболее скорелированными являются характеристики второго задания суппортметрии, за которым следует третье и четвертое, значимо не отличаясь по уровню взаимосвязи. Следует отметить, что уровень суммарной скоррелированности значительно больше в группе испытуемых мужского пола, что в совокупности с преобладанием криволинейных связей свидетельствует о большей пластичности системы и ее готовности к настройке и сонастройке.
Выявленные особенности подтверждают выраженные моторные и психомоторные особенности у мужчин, объективность метода суппортметрии и обосновывают половые различия бимануальной координации.
Внутрисистемные взаимоотношения амплитудно-временных характеристик ЗВПВ
Таким образом, установлено, что при левосторонней стимуляции у мужчин латентности компонентов III-V характеризуются низкой информационной нагрузкой и высокой надежностью передачи информации в обоих отведениях. Это, вероятно, свидетельствует о том, что структуры, характеризуемые соответствующими компонентами АСВП, обладают признаками билатеральных коллекторов при передаче сенсорной информации. Подобная картина выявлена и при правосторонней стимуляции, где признаками билатеральных коллекторов обладает ла-тентность пика V в контрлатеральном отведении и III в ипсилатеральном.
Суммарная информационная нагрузка во всех отведениях как при стимуляции слева, так и справа, находится статистически на одном уровне. В то же время наблюдается высокая надежность передачи информации, поступившей через левый сенсорный вход. Однако правосторонняя стимуляция ведущего правого уха обеспечивает большую скорость распространения возбуждения.
У женщин при поступлении стимула слева признаки коллекторов, обеспечивающих билатеральную передачу информации, присущи латентностям III, IV слева и III – справа. При правосторонней стимуляции в контрлатеральном отведении следует отметить латентности компонентов III и IV, обладающие коллектор 174 ными признаками. Справа с С4 выраженных признаков билатеральной иррадиации слуховой сенсорной информации не выявлено.
Суммарно, как и у мужчин, информационная нагрузка во всех отведениях находится на одном уровне во всех отведениях вне зависимости от стороны поступления сенсорного стимула. В то же время, в отличие от мужчин, максимальной зашумленностью каналов связи отличается отведение С3 при контрлатеральной стимуляции, а минимальной С4, что, вероятно, связано с латерализаций нанесения стимула.
Информационный анализ межпиковых интервалов достаточно четко показал значение входа и выхода системы, а также ключевых центральных структур слуховой системы в распространении информации с ее преобразованием в зависимости от стороны поступления стимула как у мужчин, так и у женщин.
В отношении амплитудных характеристик пиков акустических потенциалов у мужчин установлено, что суммарная относительная энтропия и коэффициент избыточности независимо от стороны стимуляции и рассматриваемого отведения отражают равномерное распределение информации в центральных структурах слуховой сенсорной системы с повышением надежности в контрлатеральных отведениях. Кроме того, правосторонняя стимуляция обусловливает и большую надежность передачи.
У испытуемых женского пола сумма значений относительной энтропии несколько больше в отведении С3 при одноименной стимуляции. В остальных системах наблюдается равное количество информации. Обращает на себя внимание сравнительно большая суммарная избыточность в системе С4 при стимуляции слева.
Внутрисистемные корреляционные взаимоотношения характеристик акустических стволовых вызванных потенциалов с учетом физиологического происхождения компонентов вызванного ответа отражают особенности взаимодействия 175 центральных структур стволового уровня, относящихся к слуховой сенсорной системе. Не вызывает сомнения, что особенности корреляционных связей отражают настройку и сонастройку элементов анализатора и функциональное сопряжение индуцированной активности, влияющие на эффективность функционирования как самой сенсорной системы, так и сенсомоторной интеграции.
На рисунке 31 представлены многосторонние связи латентностей, зарегистрированных в ипсилатеральном отведении С3, при нанесении сенсорного стимула на левое ухо у мужчин. Анализ суммарной многосторонней скоррелирован-ности латентностей каждого из пиков позволил ранжировать их по тесноте связей: III (r = 2,804) IV (r = 2,417) I (r = 2,270) V (r = 2,190) II (r = 1,605) VI (r = 0,380) VII (r = 0,348). Следует отметить, что латентности пиков, занимающие первые ранги по уровню взаимосвязей, находятся на статистически одинаковом уровне, как и две последние характеристики АСВП, зарегистрированные в данном отведении. Характерно, что все связи в рассматриваемой системе носят прямолинейный характер и преимущественно прямонаправленный за исключением пары III – VII, где установлена отрицательная связь. В целом по отведению сумма всех коэффициентов корреляции составила 6,007. Контрлатерально в С4 (рисунок 31) латентности всех пиков коррелируют линейно положительно. Ранжированный ряд, рассматриваемых показателей по тесноте многосторонних взаимоотношений в данной системе выглядит следующим образом: IV (r = 2,552) V (r = 2,531) VII (r = 2,351) VI (r = 2,054) III (r = 1,952 ) I (r = 0,573), II (r = 0,573). Здесь, как и в С3 латентность четвертого пика находится в начале ранжированного ряда. Однако достоверность различий, рассматриваемых характеристик находится на уровне сравнения первого и пятого рангов (IV-III). Суммарный уровень скоррелированности латентностей в отведении С4 при левосторонней стимуляции составляет 6, 293.
При правосторонней стимуляции (рисунок 32) у мужчин в контрлатеральном отведении С3 наряду с превалирующими прямолинейными положительными связями выявлена криволинейная корреляция в сопоставлении IV-I. Ранжирование рассматриваемых показателей представлено в следующем ряду – V (r = 176 2,310) IV r+ = 2,008) I (r+ = 1,663) III r = 1,622) II r = 1,259) VII r = 1,175) VI r = 1,159). В данной системе соседние ранги находятся на статистически одном уровне суммарных многосторонних взаимоотношений. Достоверные различия уровней начинаются с сопоставления первого и третьего рангов - латентностей пиков V и I. Суммарно система показателей скоррелирована на уровне 5,814.
В системе латентностей, зарегистрированных в ипсилатеральном отведении С4, имеются две криволинейные связи при сопоставлении второго пика с временными показателями третьего и четвертого компонентов. В остальных случаях ла-тентности коррелируют друг с другом прямолинейно положительно. Анализ суммарных многосторонних связей позволил ранжировать рассматриваемые показатели в следующем порядке: IV r = 3,125) III r = 2,826) V r = 2,574) VI r = 2,393) I (r = 2,045) II r = 1,510) VII r = 0,579). В данной корреляционной системе, как и в предыдущих, соседние ранги достоверно между собой не различаются по уровню взаимосвязи, статистически значимые различия в ряду находятся на уровне сравнения первого и четвертого рангов - пиков IV и VI. Сумма всех коэффициентов корреляции и корреляционных отношений в системе отведения С4 составляет 7, 526.
