Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Исследования пространственного слуха у детей 14
1.1 Исследования пространственного слуха и локализации звука в горизонтальной плоскости у взрослых людей 14
1.2 Результаты изучения пространственного слуха у детей .23
1.2.1 Восприятие звука на разных этапах развития ребенка .24
1.2.2 Результаты изучения локализации неподвижного звука в горизонтальной плоскости у детей дошкольного возраста 28
1.2.3 Результаты изучения пространственного слуха у детей младенческого и раннего возраста 33
ГЛАВА 2. Методы и организация исследования 42
2.1 Описание выборки исследования 42
2.2 Методы и процедура исследования
2.2.1 Аппаратура и звуковая стимуляция 44
2.2.2 Процедура исследования 46
2.2.3 Методы регистрации локализационного поведения ребенка 48
2.2.4 Методы обработки данных .49
2.2.5 Показатели локализационного поведения 52
2.2.6 Методы статистического анализа данных 52
Глава 3. Результаты исследования локализации неподвижного звукового стимула в горизонтальной плоскости детьми младенческого и раннего возраста 54
3.1 Периоды локализации неподвижного звукового стимула детьми младенческого и раннего возраста .54
3.1.1 Общая длительность локализации неподвижного звукового стимула .57
3.1.2 Длительность латентного периода локализации неподвижного звукового стимула .59
3.1.3 Длительность периода первого локализационного движения головы .62
3.1.4 Длительность периода корректирующего движения головы 65
3.1.5 Сравнение длительностей периодов локализации неподвижного звукового стимула .68
3.2 Точность локализации неподвижного звукового стимула детьми младенческого и раннего возраста .71
3.2.1 Точность локализации после первого локализационного движения головы 72
3.2.2 Точность локализации в период корректирующего движения головы 77
3.2.3 Сравнение точности локализации в различные периоды локализационного движения головы .82
3.3 Характеристики локализации неподвижного звукового стимула в связи с полом детей 86
3.3.1 Значения длительности периодов локализации в связи с полом детей .86
3.3.2 Значения первичной и вторичной ошибок локализации в связи с полом детей 89
3.4 Характеристики локализации неподвижного звукового стимула в связи с возрастом детей 99
3.4.1 Значения длительности периодов локализации в связи с возрастом детей 100
3.4.2 Значения первичной ошибки локализации в связи с возрастом детей .106
3.4.3 Значения вторичной ошибки локализации в связи с возрастом детей 107
Обсуждение результатов .109
Выводы .121
Заключение 123
Список литературы
- Восприятие звука на разных этапах развития ребенка
- Аппаратура и звуковая стимуляция
- Общая длительность локализации неподвижного звукового стимула
- Характеристики локализации неподвижного звукового стимула в связи с возрастом детей
Введение к работе
Актуальность темы исследования и степень разработанности проблемы.
К настоящему времени в российской и зарубежной литературе представлено большое число работ по изучению пространственного слуха у взрослого человека (Алексеенко, 1978; Альтман, 1972, 2011; Альтман, Дубровский, 1972; Альтман и др., 1981, 1982, 1992, 2003; Бару, 1977; Гершуни, 1962; Aharonson et al., 1998; Bisi-ach et al., 1984; Batler et al., 1976; Carlile et al., 1999; Clarke, 2000; Furst et al., 2000; Gardner et al., 1973; Gatehouse et al., 1999; Griffits et al., 1996; Hecaen, 1969; Lorenzi et al., 1999; Makous & Middlebrooks, 1990; Middlebrooks & Green, 1991; Pinek et al., 1989; Sabin et al., 2005; Smith-Olinde et al., 1998; Soroker et al., 1997; Van den Bogaert et al., 2006; Yamada et al., 1996; Zatorre & Penhune, 2001; и др.). Результаты данных исследований свидетельствуют о высокой точности и разрешающей способности определения человеком положения звука в пространстве (Альтман, 1983, 2011; Дубровский и др., 1971; Blauert, 1979; Carlile et al., 1999; Gardner, 1968; Lorenzi et al., 1999; Makous & Middlebrooks, 1990; Middlebrooks & Green, 1991; Mills, 1958; Sabin et al., 2005; и др.). Определено, что на локализацию источника звука влияют пространственные и акустические характеристики стимула: точность локализации неподвижного звука в горизонтальной плоскости максимальна при предъявлении стимула по средней линии головы и уменьшается при его удалении от средней линии (Lorenzi et al., 1999; Middlebrooks & Green, 1991; Makous & Middlebrooks, 1990); широкополосные и низкочастотные сигналы локализуются лучше, чем высокочастотные (Бару, 1977; Batler et al., 1976; Deathrage, 1959, 1966; и др.), локализацион-ная способность снижается при предъявлении сигналов околопороговой интенсивности (см. Альтман, 1983, 2011; см. Blauert, 1979; Sabin et al., 2005; и др.). Обнаружено, что локализация звука изменяется в связи с движениями головы и тела (Алек-сеенко, 1978; Lackner, 1983; Pollak et al., 1967; и др.), может значительно ухудшаться в связи с заболеваниями слуховой системы (Smith-Olinde et al., 1998; Gatehouse et al., 1999; Van den Bogaert et al., 2006) и поражениями различных структур головного мозга (Кайданова и др., 1965; Котеленко и др., 2013; Шустин и др., 2007; Aharonson et al., 1998; Batteau, 1967; Furst et al., 2000; Gardner & Gardner, 1973; Gatehouse et al., 1999; Jerger, 1960; Sancher-Longo et al., 1957, 1958; Smith-Olinde et al., 1998; Van den Bogaert et al., 2006; Yamada et al., 1996; Zatorre & Penhune, 2001; и др.). Нейрофизиологические исследования пространственного слуха у человека показали доминантную роль правого полушария головного мозга в локализации источника звука (Альтман и др., 1981, 1982, 1992; Гершуни, 1962; Bisiach et al., 1984; Clare & Dunlop, 1969; Galambos et al., 1959; Gross et al., 1967; Hecaen, 1969; Rosenzweig et al., 1955), участие в локализационной функции таких структур, как ствол головного мозга (Aharonson et al., 1998; Cant et al., 2006; Furst et al., 2000;
Glendenning et al., 1983; Irvine, 1986; Litovsky et al., 2002; и др.), гиппокамп (Альтман, 1990; Альтман и др., 1979, 1995; Вартанян и др., 1999; Котеленко и др., 2013; Мухамедрахимов и др., 1990; Шустин и др., 2007; и др.), височная область коры (Благовещенская, 1962; Кайданова и др., 1965; Clarke, 2000; Griffits et al., 1996; Norlimd, 1962; Pinek et al., 1989; Sedlacek, 1960; Soroker et al., 1997; Walsh, 1957; Yamada et al., 1996; и др.), теменная область коры и нижнетеменная долька (Альтман и др., 1979, 1981; и др.).
Исследования, посвященные изучению пространственного слуха у детей, немногочисленны. В работах, направленных на изучение особенностей слухового восприятия на разных этапах развития ребенка, показано, что параметры восприятия звука, значимые для исследований пространственного слуха, с возрастом меняются (Barnet & Goodwin, 1965; Hoverstein & Moncur, 1969; Moore & Wilson, 1978; Olsho et al., 1987; Rapin & Graziani, 1969; Saunders et al., 1983; Suzuki et al., 1964; Trehub et al., 1980, 1988, 1989; Wedenberg, 1956; Werner & Gillenwater, 1990; и др.). Исследования пространственного слуха у детей раннего, дошкольного и школьного возраста направлены преимущественно на изучение точности локализации неподвижного звука в горизонтальной плоскости (Grieco-Calub & Litovsky, 2010; Kuhnle et al., 2012; Litovsky, 2011; Lovett et al., 2012; Otte et al., 2013; Van Deun et al., 2009). Показано, что ошибка локализации звуков речи и высокочастотных звуков у детей выше по сравнению с локализацией низкочастотных и широкополосных звуков (Grieco-Calub & Litovsky, 2010; Kuhnle et al., 2012; Van Deun et al., 2009). Сведения о возрасте, к которому значения ошибок локализации достигают величин, сопоставимых со взрослыми, неоднозначны: при локализации низкочастотных и широкополосных звуков значения ошибки достигают взрослых величин по одним сведениям к 5-ти годам (Van Deun et al., 2009), по другим – к 6-ти (Kuhnle et al., 2012), и в период от 6–7 лет до взрослого возраста существенно не меняются (Kuhnle et al., 2012; Otte et al., 2013); точность локализации звуков речи достигает значений, сопоставимых со взрослыми, к 6-му году жизни (Lovett et al., 2012). Результаты исследований ошибки локализации в связи с угловым положением источника звука относительно средней линии головы ребенка показали, что локализационная точность выше при предъявлении звука по средней линии головы (Kuhnle et al., 2012). Нами не обнаружено данных об изучении у детей дошкольного и школьного возраста таких показателей локализации звука, как длительность латентного периода, общая длительность локализации, а также описания процесса локализации звука в целом, и данных об изучении точности локализации в связи с полом детей.
Число исследований пространственного слуха у детей в возрасте до 1,5 лет незначительно (список литературы включает следующие публикации: Мухамедра-химов, Никитин и др., 2011; Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; Clifton et al.
1988; Morrongiello, 1987, 1989; Morrongiello & Rocca, 1987; Muir & Clifton 1985;
Muir & Field, 1979; Muir & Hains, 2004; Muir et al., 1989; LaGass et al., 1999; Neil et al., 2006; Perris & Clifton, 1988; Slugocki & Trainor, 2014; Walker-Andrews & Lennon, 1985) и представлено в основном работами, посвященными изучению локализации звука в горизонтальной (Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; Clifton et al., 1988; LaGass et al., 1999; Morrogiello, 1989; Morrongiello & Rocca, 1987; Walker-Andrews & Lennon, 1985) и в вертикальной (Morrongiello, 1987; Muir et al., 1989; и др.) плоскостях. В результате изучения пространственной разрешающей способности слуха у детей младенческого и раннего возраста показано, что пороги различения пространственного положения звука уменьшаются в период от 5 до 18 месяцев (см. Альтман, 2011; Ashmead et al., 1987; Morrongiello, 1987). Значения локализацион-ной ошибки широкополосного звука у детей 6–18 месяцев, изученные только в одной работе (Morrongiello & Rocca, 1987), выше, чем у 5-ти летних детей при локализации широкополосного звука (Van Deun et al., 2009), но ниже при локализации звуков речи (Grieco-Calub & Litovsky, 2010). Длительность латентного периода локализации звука детьми до 1,5 лет изучена в нескольких исследованиях (Clarkson et al., 1991; Clifton et al. 1988; LaGass et al., 1999; Neil et al., 2006; Walker-Andrews & Lennon, 1985). Показано, что в первый месяц жизни она составляет около 8 секунд и к 4-м месяцам уменьшается до значений около 1 и менее секунды, характерных и для длительности латентного периода взрослых людей (Clarkson et al., 1991; Clifton et al. 1988). Было обнаружено, что среднегрупповые значения длительности латентного периода реакции на аудиовизуальные стимулы снижаются в возрасте от 0 до 10 месяцев (Neil et al., 2006). Нами не обнаружено исследований пространственного слуха у детей до 1,5 лет, посвященных изучению общей длительности локализации. Кроме того, для этой возрастной группы детей в известной нам литературе не представлено работ, содержащих описание процесса локализации звука в целом, и данных об изучении точности локализации в связи с полом и возрастом детей, и в связи с пространственным положением звука. Обзор литературы свидетельствует, что информация о пространственном слухе у детей младенческого и раннего возраста является слабо представленной и недостаточно систематизированной, а известные из литературы исследования существенно разняться, в том числе, в связи с возрастом обследуемых детей (Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; LaGass et al., 1999; Morrongiello, 1987; Neil et al., 2006; Walker-Andrews & Lennon, 1985), характеристиками звуковой стимуляции (Clarkson et al., 1991; Clifton et al., 1988; LaGass et al., 1999; Muir & Field, 1979; Neil et al., 2006; Perris & Clifton, 1988; Walker-Andrews & Lennon, 1985) и условиями проведения экспериментов (Clarkson et al., 1991; Clifton et al., 1988; LaGass et al., 1999; Morrongiello, 1987; Neil et al., 2006; Walker-Andrews & Lennon, 1985).
Таким образом, научная актуальность настоящего исследования определяется недостаточностью данных о локализации звука детьми на ранних этапах онтогенеза, отсутствием информации о компонентах процесса локализации у детей младенческого и раннего возраста, недостаточным числом данных об изменении таких важных для изучения локализационной функции в горизонтальной плоскости показателей, как точность локализации неподвижного звука и длительность локали-зационных периодов. Актуальность работы определяется недостатком данных о закономерностях изменения показателей локализации в связи с полом и возрастом детей в период младенческого и раннего развития.
Практическая актуальность настоящего исследования связана с тем, что оно направлено на изучение психофизиологических особенностей пространственно-слуховой ориентации у детей младенческого и раннего возраста, которые необходимо учитывать при выявлении нарушений локализации звука в пространстве и нарушений слуха у детей на ранних этапах онтогенеза. Другим направлением практического применения результатов данного исследования может стать разработка рекомендаций по формированию поддерживающего ребенка родительского поведения, направленного на улучшение и развитие как локализации звуковых стимулов, так и, в целом, пространственного восприятия ребенка в раннем возрасте во взаимодействии с близким взрослым.
Целью настоящего исследования является изучение локализации неподвижного звука в горизонтальной плоскости детьми в возрасте от полугода до полутора лет.
Объектом исследования является локализация звука человеком.
Предметом исследования является локализация неподвижного звука детьми младенческого и раннего возраста в горизонтальной плоскости.
Основные гипотезы исследования.
-
Локализация неподвижного звука в горизонтальной плоскости детьми в возрасте от полугода до полутора лет определяется наличием периодов локализации, имеющих специфические временные и пространственные показатели в виде длительности локализационных периодов и точности локализации.
-
Показатели локализации неподвижного звука в горизонтальной плоскости определяются как половозрастными характеристиками детей, так и положением источника звука в пространстве.
-
Наибольшая точность локализации в горизонтальной плоскости у детей в возрасте от полугода до полутора лет наблюдается при расположении источника звука по средней линии головы ребенка, при увеличении углового расстояния от средней линии головы к уху наблюдается снижение точности локализации.
В соответствии с целью и гипотезами были сформулированы задачи исследования.
-
Изучить локализацию неподвижного звукового стимула, предъявляемого в горизонтальной плоскости, детьми в возрасте от 6 до 19 месяцев.
-
Выделить периоды локализации неподвижного звукового стимула, наблюдаемые у детей 6–19 месяцев.
-
Выделить показатели локализации неподвижного звукового стимула в различные локализационные периоды и изучить их изменение в связи с положением источника звука в горизонтальной плоскости.
-
Изучить изменение показателей локализационных периодов в связи с половозрастными характеристиками детей.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые представлены комплексные данные по изучению локализации звука детьми в возрасте от полугода до полутора лет в горизонтальной плоскости: показано наличие трех периодов локализации – латентного периода, периода первого локализационного движения, периода корректирующего локализационного движения; выделены временные и пространственные показатели этих периодов в виде длительности периодов локализации и ее точности; представлены данные об изменении этих показателей в связи положением источника звука в горизонтальной плоскости, а также в связи с полом и возрастом детей. Впервые выявлено, что у детей исследуемого возрастного диапазона показатели периодов локализации изменяются в связи с положением источника звука в горизонтальной плоскости. Показано, что среднегрупповая длительность латентного периода локализации звука у мальчиков меньше, чем у девочек, и, как и длительность периода корректирующего движения, изменяется у детей в возрастном диапазоне от 6 до 19 месяцев.
Теоретическая значимость исследования. Результаты проведенного исследования расширяют фундаментальные представления психофизиологии, связанные с пониманием закономерностей формирования пространственно-слуховой ориентации, и, в целом, восприятия пространства у человека на ранних этапах онтогенеза. Результаты настоящей работы подчеркивают взаимосвязь пространственных и временных характеристик локализации как с параметрами пространственного расположения звука, так и с половозрастными характеристиками ребенка. Полученная в работе информация о периодах локализации звука, включающих наряду с латентным и периодом первого локализационного движения, период корректирующего движения, и информация об их изменениях у детей младенческого и раннего возраста, расширяют понимание роли психофизиологических и психологических процессов в пространственно-слуховой ориентации у человека.
Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные в нем данные могут быть направлены на раннее выявление нарушений локализации звука в пространстве и нарушений слуха у детей в младенческом и раннем
возрасте. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы
для разработки рекомендаций по формированию поддерживающего ребенка родительского поведения, направленного на улучшение и развитие как пространственного слухового восприятия, так и, в целом, способности ребенка к решению пространственных задач в раннем возрасте во взаимодействии с близким взрослым. Данные диссертационного исследования могут быть включены в курсы подготовки бакалавров, магистров и аспирантов по направлению «Психология», подготовки специалистов по специальности «Клиническая психология», а также в программы повышения квалификации для сотрудников учреждений системы образования и здравоохранения.
Теоретико-методологической основой диссертации стала теория пространственной ориентации (O’Keefe & Conway, 1978; O’Keefe & Nadel, 1978; O’Keefe & Speakman, 1987; Moser & Moser, 2011; Ekstrom et al., 2003; Fyhn et al., 2004; Jacobs et al., 2010, 2013; Lever et al., 2002; Ravassard et al., 2013) и система представлений о психофизиологии пространственного слуха у человека (Алексе-енко, 1978; Альтман, 1972, 2011; Альтман, Дубровский, 1972; Альтман и др., 1981, 1982, 1992, 2003; Бару, 1977; Гершуни, 1962; Aharonson et al., 1998; Bisiach et al., 1984; Batler et al., 1976; Carlile et al., 1999; Clarke, 2000; Furst et al., 2000; Gardner et al., 1973; Gatehouse et al., 1999; Griffits et al., 1996; Hecaen, 1969; Lorenzi et al., 1999; Makous & Middlebrooks, 1990; Middlebrooks & Green, 1991; Pinek et al., 1989; Sabin et al., 2005; Smith-Olinde et al., 1998; Soroker et al., 1997; Van den Bogaert et al., 2006; Yamada et al., 1996; Zatorre & Penhune, 2001; и др.), в том числе в детском возрасте (Щербаков и др., 2003; Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; Clifton, et al. 1988; Kuhnle et al., 2012; LaGass et al., 1999; Lovett et al., 2012; Morrongiello, 1987, 1989; Muir et al., 1989; Muir & Field, 1979; Neil et al., 2006; Otte et al., 2013; Schneider et al., 1988; Van Deun et al., 2009; Walker-Andrews & Lennon, 1985; и др.). При организации эмпирического исследования в работе используются представления о развитии детей младенческого и раннего возраста в системе «ребенок – близкий взрослый» (Stern, 1985, 2006; Мухамедрахимов, 1999; и др.).
Методы исследования. Для решения поставленных в исследовании задач использовались метод анкетирования для сбора социально-демографической информации о детях и семьях, а также экспериментально-психофизиологический метод изучения локализации звука в пространстве в лабораторных условиях. Для анализа первичных данных в работе использовался математико-статистический метод, реализованный с помощью программного пакета SPSS 21.0.
Положения, выносимые на защиту.
1. В процессе локализации неподвижного звукового стимула в горизон-
тальной плоскости детьми в возрасте от 6 до 19 месяцев наблюдаются три локали-зационных периода: латентный период, период первого локализационного движения, период корректирующего локализационного движения.
-
Среднегрупповые значения длительности периодов локализации неподвижного звукового стимула в горизонтальной плоскости у детей 6–19 месяцев увеличиваются от латентного периода до периода корректирующего движения, а среднегрупповые значения первичной ошибки локализации больше значений вторичной локализационной ошибки.
-
Длительность латентного периода изменяется в связи с возрастом и полом детей, длительность периода первого локализационного движения – в связи различными угловыми положениями источника звука относительно средней линии головы детей, а длительность корректирующего движения – в связи с возрастом детей.
-
Значения первичной ошибки локализации неподвижного звукового стимула в горизонтальной плоскости у детей возрастают с увеличением углового расстояния от средней линии головы до источника звука.
Апробация работы. Результаты исследования были доложены и обсуждены на заседаниях кафедры психического здоровья и раннего сопровождения детей и родителей Санкт-Петербургского государственного университета, а также на научных конференциях: «Отчетная конференция о результатах научных исследований факультета психологии СПбГУ», СПбГУ, Санкт-Петербург, 2011, 2012; «От детектора признака к единому зрительному образу», Москва, 2012; ХХ международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», МГУ, 2013; V международная конференция молодых ученых «Психология – наука будущего», ИП РАН, Москва, 2013; «Ананьевские чтения – 2013. Психология в здравоохранении», СПбГУ, Санкт-Петербург, 2013.
Изучение пространственной слуховой локализации было проведено в рамках выполнения следующих научно-исследовательских работ: «Комплексное психофизиологическое изучение слуховой пространственной ориентации у детей младенческого и раннего возраста», грант РГНФ №14-06-00713, 01.01.2014-31.12.2016 гг.; «Биологические и психологические основы слухового восприятия пространства у детей в раннем возрасте», грант СПбГУ №01201174726, 2011 г.; «Влияние ранней депривации на био-поведенческие показатели развития ребенка», грант Правительства РФ №14.Z50.31.0027, 01.01.2014-31.12.2016 гг.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 8 работ, из них – 3 в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов диссертационных исследований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, обсуждения результатов, выводов, заключения, списка литературы, изложенных на 142 страницах. Диссертация содержит 11 таблиц и 34 рисунка. Список литературы включает 210 источников, из них 139 на иностранных языках.
Восприятие звука на разных этапах развития ребенка
В настоящее время принято выделять единую теорию, объясняющую механизмы пространственного слухового восприятия. Она объединяет теории «разности по интенсивности» и «разности по времени», а также включает теорию «разности фаз», как частный случай теории «разности по времени». Объединенная теория, названная дуплексной теорией (duplex theory), предполагает, что локализация низкочастотных звуков происходит за счет межушных различий стимуляции по времени (фазе), а высокочастотные звуковые сигналы локализуются за счет межушных различий стимуляции по интенсивности (Альтман, 2011).
Существующие представления о роли различных структур мозга в организации пространственного слуха людей опираются на материалы исследований локализации источника звука здоровыми людьми и пациентами с очаговыми поражениями различных отделов головного мозга как в условиях свободного звукового поля (Кайданова и др., 1965; Gardner & Gardner, 1973; Gatehouse et al., 1999; Jerger, 1960; Sancher-Longo et al., 1957, 1958; Smith-Olinde et al., 1998; Van den Bogaert et al., 2006; Zatorre & Penhune, 2001; и др.), так и при дихотической звуковой стимуляции через головные телефоны (Альтман 1972, 1983, 2011; Котеленко и др., 2013; Шустин и др., 2007; Aharonson et al., 1998; Batteau, 1967; Furst et al., 2000; Yamada et al., 1996; и др.). Изучение роли различных структур периферического отдела слуховой системы показало, что акустические характеристики наружного и среднего уха влияют на особенности пространственного восприятия звука (Альтман и др., 2003), причем, ушные раковины играют наиболее важную роль при локализации звука в вертикальной плоскости (Gardner & Gardner, 1973). В ходе исследований локализации звука в свободном звуковом поле и при дихотической стимуляции пациентами с симметричной двусторонней сенсоневральной тугоухостью продемонстрировано, что значительные ошибки локализации звука наблюдаются у пациентов без использования слуховых аппаратов, а при их использовании, несмотря на усиление слухового раздражения, ошибки локализации сохраняются (Gatehouse et al., 1999; Smith-Olinde et al., 1998; Van den Bogaert et al., 2006). Авторы заключают, что восстановление слуха – недостаточное условие для восстановления локализационной функции.
К настоящему времени накоплено значительное число сведений об участии в реализации механизмов пространственного слуха структур подкорковой области, в частности – ствола головного мозга (Aharonson et al., 1998; Cant et al., 2006; Furst et al., 2000; Glendenning et al., 1983; Irvine, 1986; Litovsky et al., 2002; Masterton, 1997; и др.). Показано, что ядра верхнеоливарного комплекса, являются первым центральным уровнем слуховой системы, получающим афферентацию от обоих ушей, и играющим ключевую роль в локализации как высоко-, так и низкочастотных звуков в горизонтальной плоскости (см. Альтман, 2011; Irvine, 1986; Masterton, 1997). В исследованиях с применением дихотической стимуляции, проведенных на пациентах с поражениями стволовых отделов головного мозга в результате кровоизлияния или при рассеянном склерозе, показано наличие слуховых нарушений в виде сужения и смещения слухового пространства (Aharonson et al., 1998; Furst et al., 2000). Картирование нарушений с помощью магнитно-ядерного резонанса показало, что данное смещение к центру характерно для пациентов с очаговыми поражениями задних участков моста, а нарушения в определении стороны локализации – для пациентов с поражениями в области верхнеоливарного комплекса (Aharonson et al., 1998; Furst et al., 2000). Кроме того, была установлена важная роль таламического и коркового отделов слуховой системы в спектрально-временной обработке сигналов, обеспечивающей монауральную и бинауральную локализацию источника звука (см. Альтман, 2011).
Важная роль в восприятии человеком звукового пространства отводится гиппокампу, участвующему в хранении и обработке пространственной информации (Ekstrom et al., 2003; Fyhn et al., 2004; Jacobs et al., 2010, 2013; Kessels et al., 2000; Lever et al., 2002; Moser & Moser, 2011; O Keefe & Conway, 1978; O Keefe & Nadel, 1978; O Keefe & Speakman, 1987; Olton et al., 1978; Ravassard et al., 2013; Sutherland et al., 1983; и др.). В гиппокампе (а также в энторинальной коре парагиппокампальной извилины) была обнаружена топографическая организация нейронов «места» (Ekstrom et al., 2003; Fyhn et al., 2004; Jacobs et al., 2010, 2013; Moser & Moser, 2011; O Keefe & Nadel, 1978), формирующих пространственные карты. Такие карты служат запоминанию пространственного положения внешних объектов и организации на этой основе пространственной ориентации (Lever et al., 2002; O Keefe & Nadel, 1978; O Keefe & Speakman, 1987; Ravassard et al., 2013). Исследования локализации неподвижного и движущегося звука как в условиях свободного звукового поля, так и при дихотической стимуляции, свидетельствуют о существенной роли гиппокампа в осуществлении локализационной функции слуха человека (Альтман, 1990; Альтман и др., 1979, 1995; Вартанян и др., 1999; Котеленко и др., 2013; Мухамедрахимов и др., 1990; Шустин и др., 2007; и др.).
Значительное внимание исследователей психофизиологии пространственного слуха привлекает изучение роли различных областей неокортекса в локализации звука человеком (Альтман, 1972; Альтман, Вайтулевич, 1992; Альтман и др., 1981, 1982; Благовещенская, 1962; Гершуни, 1962; Кайданова и др., 1965; Bisiach et al., 1984; Clarke et al., 2000; Galambos et al., 1959; Griffits et al., 1996; Gross et al., 1967; Hecaen, 1969; Jerger, 1960; Pinek et al., 1989; Rosenzweig & Amon, 1955; Sancher-Longo et al., 1957, 1958; Sedlacek, 1960; Soroker et al., 1997; Walsh, 1957; Yamada et al., 1996; Zatorre & Penhune, 2001; и др.). Многие авторы отмечают неоднозначность данных, полученных в результате изучения роли различных областей слуховой коры в локализации звука человеком: при исследовании локализационной функции у пациентов с аналогичными очаговыми поражениями различных областей коры получены данные о нарушениях локализации от небольших до значительных, либо об отсутствии нарушений (см. Альтман, 1972). Показана роль теменной области коры и нижнетеменной дольки, поражение которых стабильно вызывает значительные расстройства локализационного поведения у пациентов (Альтман и др., 1979, 1981).
Аппаратура и звуковая стимуляция
Звуковые сигналы подавались от 5 разных динамиков, которые располагались под углами 0 (прямо против ребенка), +30 и +60 справа и -30 и -60 слева от ребенка (рис. 2). Для каждого испытуемого подавалось 10 сигналов таким образом, что каждый динамик звучал дважды. Последовательность сигналов серии предъявлений для всех испытуемых была одинакова и представляла собой следующий ряд: 0, -60, 60, -30, 30, 0, 60, 30, -30, -60. Оптимальное число предъявлений было определено в ходе пилотного исследования.
Ориентировочная реакция ребенка в виде поворотов головы и глаз на предъявляемый звуковой сигнал регистрировалась с помощью двух видеокамер, а движения головы – с помощью специального прибора (Fastrak, Pollhemus). Одна из камер находилась прямо напротив ребенка (Sony), другая – над его головой (Panasonic). Сигналы с обеих камер поступали на цифровой видеосмеситель Panasonic WJ-AVE55. На отдельный аудиовход смесителя поступал комментарий экспериментатора, записанный с помощью студийного микрофона и аудиомикшера Eurorack UB802 (Behringer, Германия). Выходной сигнал с видеосмесителя одновременно подавался на телевизор (Sony KDL-26V4500) для оперативного наблюдения за поведением матери с ребенком и видеомагнитофон (Panasonic NV-FJ700) для записи видеоизображений.
Изображения с двух камер помещались в разные части экрана телевизора так, чтобы обеспечить максимально полное наблюдение за поведенческой обстановкой. В углу кадра с изображением от фронтальной видеокамеры находился светодиод, использованный в качестве световой метки звукового сигнала. Светодиод укреплялся в акустической камере позади ребенка и включался во время звучания сигнала. При обработке данных видеозаписей светящийся светодиод сигнализировал о временном отрезке действия звукового сигнала.
На голову ребенка перед началом опыта надевался чепчик с прикрепленным к нему датчиком устройства Fastrak (Pollhemus), с помощью которого производилась регистрация углового положения головы ребенка в заданный момент времени. Прибор начинал регистрацию положения головы за 0,5 секунды до подачи звукового стимула, вел регистрацию в течение 1 с звучания сигнала и заканчивал ее спустя 2 с после окончания предъявления звука. Время регистрации составляло 3,5 с. В ходе анализа литературы (Clarkson et al., 1991; Clifton et al. 1988; Morrongiello, 1987, 1989; Morrongiello & Rocca, 1987; Neil et al., 2006) и пилотного исследования установлено, что в среднем этого времени достаточно для совершения локализации звука ребенком 6–19 месяцев, т.к. оно соответствует средней длительности латентного периода у детей после 4 месяцев (Clarkson et al., 1991; Clifton et al. 1988; Muir & Field, 1979). В данной работе не проводилась специальная регистрация движения глаз ребенка в связи с недостаточно высоким качеством видео и отсутствием возможности точной количественной оценки параметров их движения.
Оценка двигательной реакции головы ребенка осуществлялась посредством анализа данных, зафиксированных системой Fastrak (Pollhemus). Система обеспечивала последовательный вывод данных в виде временных отсчетов текущих положений головы (в градусах) с частотой 120 отсчетов/с (с шагом 8,3 мс). Данные поступали в компьютер в цифровом виде через последовательный порт и запоминались на диске в файл, содержащий информацию о времени и текущих угловых положений головы. После эксперимента зарегистрированные данные импортировались в программу Excel, с последующим построением графиков траектории движения головы ребенка (рис. 3а). Оценка показателей локализации осуществлялась посредством анализа графиков траекторий движения головы – по 10 графиков для каждого из 40 обследованных детей. Для количественной характеристики траектории движения головы ребенка требовалось ввести количественный критерий начала и конца движения головы в сторону звука. С этой целью по кривым траектории движения головы вычислялась ее первая производная. Полученные функции демонстрировали временные изменения мгновенной скорости движения головы, по которым судили о наличии двигательной реакции на звук и степени ее выраженности. Характерной особенностью кривой скорости в ориентировочной реакции на звук является наличие хорошо выраженного максимума, лежащего между начальным участком увеличения скорости и конечным участком ее снижения (рис. 3б). Для определения начальной и конечной точек поворота головы кривые скорости нормализовались по максимальному значению. Начало и конец движения головы вычислялись на уровне 0,05 (5 %).
Общая длительность локализации неподвижного звукового стимула
По оси абсцисс – угловое положение источника, в градусах; по оси ординат – среднегрупповые значения вторичной локализационной ошибки, в градусах.
В результате статистического анализа (однофакторный ANOVA) показано, что значения вторичной ошибки локализации существенно не меняются в связи с положением источника звука на дуге (F (4, 98) = 1,0; p = 0,39).
Вторичная ошибка локализации в связи с относительным углом предъявления сигнала с поправкой на начальное положение головы.
При изучении изменения абсолютного значения величины вторичной ошибки локализации (без учета знака ошибки, соответствующего его право- и левостороннему положению) в связи с относительным углом предъявления сигнала (также без учета знака), обнаружено, что ошибка локализации значимо меняется при изменении угла предъявления сигнала относительно головы ребенка ( = 0,15; p 0,05) (рис. 13).
Распределение абсолютных значений вторичной ошибки локализации у детей в возрасте от 6 до 19 месяцев в связи с модулем относительного угла предъявления сигнала с поправкой на начальное положение головы.
По оси абсцисс – абсолютное значение угла предъявления сигнала, в градусах; по оси ординат – абсолютное значение вторичной ошибки локализации, в градусах.
Как видно из рис. 13, наибольшая точность локализации, и, соответственно, наименьшая вторичная ошибка, наблюдается в 0 по средней линии головы испытуемых и равна 8. Дальнейшее увеличение ее значений происходит в среднем на 0,7 каждые 10 изменения углового положения сигнала.
Вторичная ошибка локализации в связи с начальным положением головы. Был проведен анализ изменений вторичной локализационной ошибки с учетом ее знака (право- и левостороннего положения головы в результате корректирующего локализационного движения относительно места предъявления сигнала) в связи с начальным положением головы относительно предъявляемого стимула с учетом знака (право- и левостороннего положения головы до предъявления стимула относительно источника звука). Результаты данного анализа представлены на рис. 14.
По оси абсцисс – начальное положение головы относительно сигнала, в градусах; по оси ординат – значения вторичной ошибки локализации, в градусах.
Из рис. 14 видно, что наибольшая точность локализации в ходе корректирующего локализационного движения (наименьшая вторичная ошибка локализации) наблюдается в том случае, если голова ребенка до предъявления сигнала находилась примерно на 40 левее источника звука (точка пересечения линии аппроксимации с осью абсцисс «начальное положение головы относительно сигнала» на рис. 14). В результате корреляционного анализа обнаружена положительная значимая связь между величиной вторичной ошибки локализации и начальным положением головы ( = 0,2; p 0,01): при положении головы справа от источника сигнала в начале локализации, голова чаще также остается справа от источника в результате корректирующего локализационного движения, верно и обратное – при положении головы слева от источника сигнала в начале локализации, голова чаще также остается слева от источника в результате корректирующего локализационного движения.
Таким образом, вторичная ошибка локализации (выражающая точность корректирующего локализационного движения) не связана с фактором положения стимула без поправки на начальное положение головы. При этом обнаружены значимые изменения вторичной ошибки локализации при различном положении источника стимула с поправкой на начальное положение головы: наибольшая точность локализации, и, соответственно, наименьшая первичная ошибка, наблюдается в 0, и равна приблизительно 8; дальнейшее увеличение ее значений происходит в среднем на 0,7 каждые 10 изменения углового положения (рис. 13). Учет право- и левостороннего положения головы в начале локализации и в результате корректирующего локализационного движения показал, что в случае положения головы в 40 слева от источника звука, наблюдается наименьшая вторичная ошибка локализации стимула (рис. 14).
В данном разделе производится сравнение точности локализации звука по окончанию первого локализационного движения (первичной локализационной ошибки) и в период корректирующего движения (вторичной локализационной ошибки): сравнение среднегрупповых значений величин первичной и вторичной ошибок для всех предъявлений без учета углового положения звука; взаимосвязь первичной и вторичной ошибок локализации.
В результате сравнения среднегрупповых значений величин первичной и вторичной ошибок для всех предъявлений без учета углового положения звука выявлено, что величина первичной ошибки локализации, равная 18,3 + 14,8, значимо выше величины вторичной ошибки локализации, равной 10,9 + 9,9 (W -4,5; p 0,001), что отражено на рис. 15.
Характеристики локализации неподвижного звукового стимула в связи с возрастом детей
Данное диссертационное исследование посвящено изучению локализации неподвижного звука в горизонтальной плоскости детьми 6–19 месяцев. Анализ литературы показал, что, несмотря на большое число научных работ, направленных на изучение пространственного слуха у взрослых людей (Алексеенко, 1978; Альтман, 1972, 2011; Альтман и др., 1981, 1982, 2003; Бару, 1977; Благовещенская, 1962; Гершуни, 1962; Aharonson et al., 1998; Batler et al., 1976; Bisiach et al., 1984; Carlile et al., 1999; Clarke, 2000; Furst et al., 2000; Gardner & Gardner, 1973; Gatehouse et al., 1999; Griffits et al., 1996; Lorenzi et al., 1999; Makous & Middlebrooks, 1990; Middlebrooks & Green, 1991; Pinek et al., 1989; Sabin et al., 2005; Smith-Olinde et al., 1998; Soroker et al., 1997; Van den Bogaert et al., 2006; Yamada et al., 1996; Zatorre & Penhune, 2001; и др.). исследования локализации звука у детей немногочисленны (Маясова, 2000; Мухамедрахимов, Никитин и др., 2011; Щербаков и др., 2003; Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; Clifton et al. 1988; Grieco-Calub & Litovsky, 2010; Kuhnle et al., 2012; LaGass et al., 1999; Lovett et al., 2012; Morrongiello, 1987, 1989; Muir & Hains, 2004; Muir et al., 1989; Neil et al., 2006; Otte et al., 2013; Slugocki & Trainor, 2014; Van Deun et al., 2009; и др.). Среди исследований пространственного слуха детей младенческого и раннего возраста (Мухамедрахимов, Никитин и др., 2011; Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; Clifton et al. 1988; Morrongiello, 1987, 1989; Morrongiello & Rocca, 1987; Muir & Clifton, 1985; Muir & Field, 1979; Muir & Hains, 2004; Muir et al., 1989; LaGass et al., 1999; Neil et al., 2006; Perris & Clifton, 1988; Slugocki & Trainor, 2014; Walker-Andrews & Lennon, 1985) несколько работ направлено на изучаемый в настоящем исследовании возраст от полугода до полутора лет (Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; LaGass et al., 1999; Morrogiello, 1987, 1989; Morrongiello & Rocca, 1987; Neil et al., 2006). В этот период происходят существенные изменения в физическом и психическом развитии ребенка, которые могут быть важны для становления пространственного слуха на ранних этапах онтогенеза. В частности, в возрасте от полугода до полутора лет ребенок осваивает новые статические позы (сидение, стояние), и, переходя к активному ползанию и хождению, расширяет область пространственного восприятия (см. Крайг, 2000; Обухова, 1998; Урунтаева, 2001; и др.). Кроме того, в течение этого периода наблюдаются значительные изменения в системе мать-ребенок, осуществляется переход от приоритетного взаимодействия с матерью к самостоятельному изучению пространства на расстоянии от нее (Stern, 1985, 1995), происходят другие важные изменения в познавательном, речевом и социальном развитии детей (Венгер, Крайг, 2000; Мухина, 2003; Обухова, 1998; Урунтаева, 2001; и др.). В исследованиях пространственного слуха у детей, в том числе в возрасте от полугода до полутора лет, информация о таких значимых для изучения данного вопроса параметрах локализации, как длительность латентного периода и точности локализации, ограничена и неоднозначна (Clarkson et al., 1991; Clifton et al. 1988; Grieco-Calub & Litovsky, 2010; Kuhnle et al., 2012; Litovsky, 2011; Lovett et al., 2012; Morrongiello & Rocca, 1987; Muir & Field, 1979; Otte et al., 2013; Van Deun et al., 2009), а структура процесса локализации в целом не изучалась. В связи с этим настоящая диссертационная работа была посвящена исследованию локализации неподвижного звукового стимула в горизонтальной плоскости детьми 6–19 месяцев, а именно структуры, длительности и точности локализации, в том числе в связи с пространственным положением звука, полом и возрастом детей.
Полученные в результате проведенного исследования данные свидетельствуют о том, что дети обследованной возрастной группы от 6 до 19 месяцев продемонстрировали локализационную реакцию на звук в 68% случаев. Этот результат согласуется с известными из литературы данными о том, что ориентировочная реакция на звук, которая фиксируется у детей на 2–4 день после рождения (Muir & Field, 1979), продолжает наблюдаться в более старшем возрасте, в частности в период от полугода до полутора лет (Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; LaGass et al., 1999; Morrogiello, 1987, 1989; Morrongiello & Rocca, 1987; Neil et al., 2006). В тоже время, зарегистрированный нами процент локализационных ответов ниже представленного в литературе значения, что может быть связано с различиями в методике исследований и критериях оценки результатов: в работах других авторов оценка локализационного ответа осуществлялась по наличию поворота головы в сторону звука (Ashmead et al., 1987; Clarkson et al., 1991; LaGass et al., 1999; Morrogiello, 1987, 1989; Morrongiello & Rocca, 1987; Muir & Field, 1979; Neil et al., 2006; и др.), тогда как в нашем исследовании – по результатам детального анализа траектории движения головы в течение всего времени локализации звука ребенком, что в целом могло сократить число анализируемых локализационных ответов детей.
Ниже представлено обсуждение полученных в работе основных результатов, связанных со структурой процесса локализации, с длительностью периодов и точностью локализации неподвижного звука детьми 6–19 месяцев, в том числе обсуждаются данные об изменениях этих параметров в связи с пространственным положением источника звука, а также возрастом и полом детей.
Периоды локализации неподвижного звукового стимула Результаты диссертационного исследования свидетельствуют о том, что локализация звука детьми 6–19 месяцев совершается в три периода: латентный период локализации, период первого локализационного движения и период корректирующего локализационного движения. Обнаруженные периоды локализации демонстрируются детьми обследованной возрастной группы вне зависимости от пола и возраста, и до настоящего времени в совокупности, в качестве периодов общей структуры процесса локализации звука детьми младенческого и раннего возраста, в литературе не выделялись. Первые два периода локализации, описанные в диссертационном исследовании, соответствуют латентному периоду и моторному компоненту ориентировочной реакции (Анохин, 1968; Кратин, 1977; Павлов, 1951; Сеченов, 1952-1956; Соколов, 1958; 1978; Jasper, 1956; и др.). В результате работы показано, что латентный период локализации и ее моторный компонент в виде периода первого локализационного движения наблюдаются в 100% представленных случаев, что подчеркивает ведущую роль ориентировочной реакции в запуске процесса локализации звука. Описанный в диссертации период корректирующего локализационного движения имеет существенные количественные и качественные отличия от первых двух локализационных периодов: корректирующее движение наблюдается в 49,8% представленных случаев и имеет более вариабельный характер движений (может проявляться у разных детей различными траекториями движения головы), что не позволяет классифицировать его как ориентировочно-рефлекторный компонент локализации звука. В ходе исследования показана тесная связь между величинами первичной и вторичной ошибок локализации (наблюдаемых после первого и корректирующего локализационных движений соответственно), которая выражается, с одной стороны, в уменьшении локализационной ошибки в ходе корректирующего движения, а с другой – в существенной положительной корреляции значений локализационных ошибок между собой. В связи с этим можно утверждать, что корректирующее локализационное движение, хотя и не является частью ориентировочной реакции, относится к процессу локализации звука, направлено на уточнение местоположения источника звукового стимула, и может быть отнесено к ориентировочно-исследовательскому компоненту локализации звука (Александров, 1997; Воронин, 1958; Симонов, 1993). Таким образом, выделение трех периодов локализации звука позволяет, с одной стороны, разделить ориентировочно-рефлекторный и ориентировочно-исследовательский компоненты пространственно-слуховой ориентации, с другой стороны, представить их в виде частей единого процесса локализации звука детьми младенческого и раннего возраста. Результаты данной работы свидетельствуют, что у детей в возрасте от полугода до полутора лет есть не только рефлекторная, но и исследовательская составляющая пространственной ориентации.