Викликані ЕЕГ-потенціали у дітей і підлітків: зв'язок з індивідуальними особливостями уваги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Викликані ЕЕГ-потенціали у дітей і підлітків: зв?язок з індивідуальними особливостями уваги

Борисова Марина Вікторівна

Сімферополь - 2003

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник, Павленко Володимир Борисович,доцент кафедри фізіології людини і тварин та біофізики Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук Василенко Дмитро Артурович, провідний науковий співробітник Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

кандидат біологічних наук, доцент Мельниченко Олена Вікторівна, доцент кафедри медико-біологічних oснов фізичної культури Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського.

Провідна установа: Київський національний університет ім. Тараса Шевченка (кафедра фізіології)

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 В.С. Мартинюк

Аннотация

Борисова М.В. Вызванные ЭЭГ-потенциалы у детей и подростков: связь с индивидуальными особенностями внимания. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13. - физиология человека и животных. Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, 2004.

Диссертация посвящена изучению взаимосвязи биопотенциалов головного мозга и индивидуальных характеристик внимания у детей и подростков.

В исследовании принял участие 131 здоровый ребенок-правша. Дети принадлежали к разным возрастным группам: группа 1 (5-6 лет); (группа 2, 10-12 лет); группа 3 (15-16 лет). Кроме того, в эксперименте принимали участие 30 детей 10-12 лет с общим недоразвитием речи (ОНР) и задержанным психическим развитием (ЗПР) (группа 4).

Структура эксперимента состояла из следующих этапов: регистрация вызванных потенциалов (ВП) в парадигме определения времени реакции, регистрация ЭЭГ покоя и в процессе выполнения различных когнитивных задач (на вербальное и логическое мышление), психологическое тестирование уровня развития внимания по методикам “Таблицы Шульте”, “Найди и вычеркни”.

Регистрацию и анализ ЭЭГ и ВП осуществляли по общепринятой методике с помощью автоматизированного комплекса, состоящего из электроэнцефалографа ЭЭГ-16S, лабораторного интерфейса и компьютера IBM PC. Для регистрации ВП использована программа, обеспечивающая автоматизированное предъявление пар звуковых стимулов (предупреждающего и императивного) и требующая от испытуемого моторной реакции (нажатие на кнопку правой рукой) с максимально возможной скоростью после второго из них. Об успешности выполнения задачи испытуемый узнавал из сигналов обратной связи, зажигающихся на светодиодном табло. Биоэлектрическую активность отводили монополярно, хлорсеребряными электродами, в точках С3 и С4.

При выполнении экспериментальной задачи у детей были зарегистрированы следующие компоненты комплекса ВП, связанного с восприятием предупредительного сигнала: P1, N1, P2, N1-Р2 (т.н. „вертекс-потенциал”), N2, а также условная негативная волна (УНВ), отражающая процессы психической концентрации и подготовки поведенческого акта; волна Р300, связанная с восприятием сигнала обратной связи и оценкой результата выполнения задачи.

Результаты исследований показали, что основной особенностью ВП детей 5-7 лет, возникающих в ответ на предупредительный сигнал, является негативация компонентов, развивающихся с латентным периодом 200-400 мс, что приводит к генерации выраженной волны N2. У детей данного возраста слабо выражена УНВ. Оптимальные показатели времени реакции присущи детям 5-7 лет с выраженной УНВ, а процессов внимания - с максимальными амплитудами компонентов N1-Р2.

У подростков 10-12 лет лучшие характеристики внимания были выявлены у здоровых испытуемых с максимально выраженными компонентами N1, Р2, развивающимися в ответ на предупредительный сигнал. Показано, что у детей данного возраста с задержанным психическим развитием и общим недоразвитием речи значимо увеличено время реакции, понижена амплитуда УНВ, увеличена амплитуда и латентный период Р300 в ответ на сигнал обратной связи. Показано, что у детей данного возраста с общим недоразвитием речи и задержанным психическим развитием значимо увеличено время реакции, понижена амплитуда УНВ, увеличена амплитуда и латентный период Р300 в ответ на сигнал обратной связи.

В возрастной группе 15-16 лет оптимальные характеристики внимания присущи испытуемым с максимальными амплитудами компонентов Р1, Р2, УНВ, Р300 и минимальной амплитудой компонента N2.

Таким образом, в результате проведенных исследований была выявлена возрастная динамика паттерна ВП у детей и подростков. С возрастом увеличивается амплитуда компонентов N1, P2, УНВ, уменьшается амплитуда компонента N2.

Отмечена также возрастная динамика ритмов ЭЭГ: у детей группы 1 в покое и при выполнении задач на логическое мышление преобладали низкочастотные (дельта- и тета-) ритмы. С возрастом увеличивалась представленность альфа-ритма, а при выполнении функциональных проб отмечена десинхронизация.

Резюмируя все вышеизложенное можно заключить, что развитие внимания представляет собой процесс, связанный с постепенным совершенствованием различных механизмов переработки информации. Развитие этих механизмов с возрастом приводит к более ранней селекции, бульшей концентрации внимания, что облегчает нагрузку на ограниченные ресурсы человека, ускоряет процесс переработки информации и, следовательно, позволяет эффективнее выполнять поведенческие задачи.

Выявленные корреляционные взаимоотношения между параметрами ВП, с одной стороны, и психологическими характеристиками внимания с другой, свидетельствуют, что регистрация биопотенциалов в условиях примененной экспериментальной парадигмы может быть использована в диагностических и практических целях в клинической, психокоррекционной и профориентационной работе.

Использование полученных результатов в системе образования позволит более точно оценить степень психофизиологической готовности ребенка к обучению как системы в целом, так и в рамках той или иной педагогической технологии, а также повысить эффективность диагностической и коррекционно-развивающей работы с детьми, имеющими различные функциональные нарушения. Проведенное исследование возрастной динамики биопотенциалов и других показателей деятельности ребенка могут быть использованы в клинической и психологической практике как современный и эффективный метод диагностики отклонений в развитии произвольного внимания. Полученные средние значения амплитудных параметров ВП могут быть использованы как нормативные данные в соответствующих областях исследований.

Ключевые слова: вызванные потенциалы, связанные с событием потенциалы, внимание, электроэнцефалограмма, время реакции.

Анотація

Борисова М.В. Викликані ЕЕГ-потенціали у дітей і підлітків: зв'язок з індивідуальними особливостями уваги. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук за фахом 03.00.13. - фізіологія людини і тварин. Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, Сімферополь, 2003.

Дисертацію присвячено вивченню взаємозв'язку біопотенціалів головного мозку й індивідуальних характеристик уваги у дітей. У дослідженні брали участь здорові діти (5-16 років) та діти з порушеннями мовлення і затриманим психічним розвитком (10-12 років). Реєстрували викликані потенціали (ВП) при визначенні часу реакції, ЕЕГ, показники уваги за методиками “Таблиці Шульте” та “Знайди і викресли”.

Основною особливістю ВП дітей 5-7 років є виражена хвиля N2, слабкий розвиток УНХ. Кращі характеристики уваги у дітей цієї групи та у здорових випробуваних 10-12 років було виявлено в осіб з максимально вираженою хвилею N1-Р2. У віковій групі 15-16 років розвинена увага притаманна випробуваним з максимальними амплітудами Р1, Р2, УНВ, Р300 і мінімальною амплітудою N2. Показано, що у дітей з функціональними порушеннями збільшений час реакції, знижена амплітуда УНХ, збільшені амплітуда і латентний період Р300.

Ключові слова: викликані потенціали, пов'язані з подією потенціали, увага, електроенцефалограма, час реакції.

Annotation

Borisova M.V. Event-related brain potentials in children and adolescents: relation to individual peculiarities of attention. - Manuscript.

Thesis for a degree of Candidate of Biological Sciences on specialty 03.00.13. - Physiology of Man and animals. Tavrida national university named after V.I. Vernadsky, Simferopol, 2003.

The thesis is devoted to the study of correlation between the components of the event-related brain potentials (ERP) and individual characteristics of attention in children.

One of the main features of ERP of 5-7 year-old children was small amplitude of contingent negative variation (CNV) and big amplitude of N2 component. The best characteristics of attention were found in healthy children of 5-7 and 10-12 years of age who had maximum amplitudes of N1-Р2 components. As for retarded children and children with general underdevelopment of speech, they had increased RT, decreased amplitude of CNV, increased amplitude and latency of P300 in response to feedback signal. The best characteristics of attention were peculiar to adolescents who had maximum amplitudes of ERP components, such as: Р1, Р2, CNV, Р300 and minimal amplitude of N2.

It was revealed the dynamics of ERP changes with age: amplitude of N1, Р2 and CNV increases but amplitude of N2 decreases with the increase of age.

Keywords: event-related brain potentials, attention, electroencephalogram, reaction time.

1. Загальна характеристика роботи

увага підліток зоровий слуховий

Актуальність теми. Проблема нейрофізіологічних механізмів уваги є надзвичайно актуальною, оскільки рівень розвитку уваги багато в чому визначає когнітивні можливості людини й ефективність здійснюваної діяльності. Останнім часом у дослідженнях процесів уваги застосовують об'єктивні фізіологічні показники. Так, під час виконання завдань, у яких ключову роль відіграє увага, визначають час реакції, реєструють викликані ЕЕГ-потенціали (ВП) і т.зв. пов'язані з подією потенціали (ППП), тобто ВП, що мають в основному ендогенне походження (Рутман Э.М., 1979; Mangun G.R., Hillyard S.A., Luck S.J., 1993; Lubar J.F., 1997; Oades K.D., 1998; Конарева І.М., Павленко В.Б., 2000; Clarke A.R, Barry R.J., McCarthy R., Selikowitz M., 2001; Макаренко М.В., Лизогуб В.С., Хоменко С.М., Мартиненко М.Г., 2002). Однак більшість подібних робіт проводилася з участю дорослих випробуваних, тому застосування подібних експериментальних парадигм до дослідження уваги у дітей є важливим не тільки для розуміння процесу становлення уваги, але й для більш глибокого з'ясування його порушень у дитячому віці. Згідно з даними літератури, найбільшої актуальності набувають діагностика рівня розвитку уваги і різних порушень уваги, а також побудова корекційних заходів, спрямованих на усунення відхилень у розвитку цієї когнітивної функції (Lubar J.F., 1991; Coull J.T., 1999;). Результати досліджень свідчать про наявність синдрому дефіциту уваги у 5-15% дітей (Linden M., Habib T., Radojevic V., 1996; Barkley R., 1990). 50-70% дітей з дефіцитом уваги продовжують страждати від нього, будучи вже дорослими людьми (Barry R.J., Clarke A.R., Johnstone S.J, 2003).

Незважаючи на актуальність дослідження механізмів уваги у дітей, цю проблему вивчено недостатньо, а наявні результати досліджень часто суперечливі і не адаптовані до потреб фахівців-практиків. Зокрема, деякі дослідники (Perchet C., Garcia-Larrea L., 2000) вказують на те, що більшість попередніх досліджень у цій галузі ґрунтувалися виключно на аналізі поведінкових даних, не звертаючись до електрофізіологічних корелятів уваги.

У зв'язку з цим ми вважали за доцільне провести дослідження, в результаті якого показники ВП і ППП будуть зіставлені з психологічними характеристиками уваги випробуваних, що дає можливість встановити кореляції між патерном біопотенціалів дітей і підлітків та їхніми індивідуальними характеристиками уваги.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися відповідно до планів науково-дослідної роботи кафедри фізіології людини і тварин та біофізики Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського за програмою “Психофізіологічні механізми забезпечення дослідження моделей оптимізації навчально-виховного процесу в середній школі” (№ держ. реєстрації 0101U005768 (2001-2006)) і проблемної лабораторії вищої нервової діяльності за темою „Психофізіологічні механізми забезпечення та корекції процесів навчання” (№ держ. реєстрації 0103U001210), напрямок - “Новітні біотехнології, діагностика і методи лікування найпоширеніших захворювань”. Ці напрямки є складовими програми “Здоров'я нації” (на 2002-2011 рр.) і національної програми “Діти України”.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження - виявлення взаємозв'язків основних параметрів викликаних ЕЕГ-потенціалів та індивідуальних характеристик уваги у дітей і підлітків.

Для досягнення зазначеної мети було поставлено такі завдання:

вивчити основні характеристики компонентів слухових та зорових ВП при виконанні дітьми різних вікових груп завдання на визначення часу реакції;

виявити взаємозв'язок патерну ВП з індивідуальними характеристиками уваги дитини;

визначити вікову динаміку розвитку ЕЕГ, ВП і показників уваги у дошкільників і учнів 5-16 років;

вивчити відмінність показників ЕЕГ і ВП у здорових дітей та дітей з функціональними порушеннями мовлення і затриманим психічним розвитком у межах однієї вікової групи (10-12 років).

Об'єктом дослідження дисертаційної роботи є параметри компонентів ВП і ППП, особливості ЕЕГ і психологічні характеристики уваги у дітей 5-16 років.

Предмет дослідження - зв'язок між віковими змінами психологічних характеристик уваги та індивідуальними особливостями біопотенціалів дітей, реєстрованих при виконанні простої сенсомоторної реакції і при інтелектуальній діяльності.

Методи дослідження. У роботі використовували реєстрацію й аналіз ВП, ППП і поточної ЕЕГ за допомогою програмно-апаратного комп'ютеризованого комплексу. При психологічному тестуванні випробуваних застосовували методики “Таблиці Шульте”, “Знайди і викресли”. Математичний апарат дослідження представлено описовою статистикою (середнє і стандартне відхилення, помилка середнього), кореляційним аналізом (коефіцієнт рангової кореляції Спірмена), достовірність відмінностей між двома вибірками оцінювали за критерієм Манна-Уїтні.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше було проведено реєстрацію ВП і ППП дітей та підлітків в експериментальній парадигмі визначення часу реакції з попередженням у поєднанні з сигналом зворотного зв'язку про успішність виконання завдання. Така парадигма дозволяє реєструвати одночасно цілий ряд компонентів ВП і ППП, пов'язаних із сприйняттям попереджувального сигналу, антиципацією імперативного сигналу і підготовкою до руху, одержанням сигналу зворотного зв'язку. У результаті роботи було виявлено взаємозв'язки між параметрами ВП, часом реакції та індивідуальними особливостями уваги дітей. Показано, що у дітей із затриманим психічним розвитком і загальним недорозвиненням мовлення значуще збільшений час реакції, знижена амплітуда УНХ, збільшені амплітуда і латентний період Р300 у відповідь на сигнал зворотного зв'язку. Було встановлено, що характеристики основних компонентів ВП значуще корелюють з характеристиками уваги у всіх вікових категорій здорових дітей. Виявлено вікову динаміку ЕЕГ і патерну зазначених потенціалів у дітей і підлітків 5-16 років.

Теоретичне і практичне значення роботи. Виявлені кореляційні взаємовідношення між параметрами ВП, ЕЕГ, величинами часу реакції випробуваних, з одного боку, і психологічними характеристиками уваги, з іншого, свідчать, що реєстрацію біопотенціалів в умовах застосованої експериментальної парадигми можна використовувати з діагностичною і практичною метою у клінічній, корекційній та профорієнтаційній роботі.

Застосування отриманих результатів у системі освіти дозволить більш точно оцінити ступінь психофізіологічної готовності дитини до навчання як системи в цілому, так і в межах тієї чи іншої педагогічної технології, а також підвищити ефективність діагностичної і корекційно-розвиткової роботи з дітьми, що мають різні функціональні порушення. Результати дослідження вікової динаміки біопотенціалів та інших показників діяльності дитини можуть бути використані в клінічній і психологічній практиці для діагностики затримок у розвитку довільної уваги. Отримані середні значення амплітудних параметрів ВП можуть бути застосовані як нормативні дані у відповідних галузях досліджень.

Особистий внесок здобувача. Методику, схему експериментів і основні принципи аналізу отриманих даних розроблено разом з науковим керівником. Самостійно було проведено огляд літератури, серійні експериментальні дослідження в групах дітей трьох вікових категорій, описано основні кореляції показників розвитку мозку як біологічного субстрату психічних функцій і уваги як когнітивного процесу.

Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати проведеного дослідження викладалися у доповідях на XVI з'їзді фізіологів України (Вінниця, травень 2002 р.), Міжнародному конгресі "Стреси в повсякденному житті дітей" (Одеса, квітень 2000 р.), Міжнародному симпозіумі "Людина і християнський світогляд" (Сімферополь, жовтень 2001 р.), Всеукраїнській конференції "Проблеми і перспективи розвитку безперервної педагогічної освіти" (Євпаторія - Сімферополь, вересень 1999 р.), Всеукраїнських семінарів-нарад для керівників обласних Центрів практичної психології і соціальної роботи (Євпаторія-Сімферополь, вересень 2000 р.; Рівне, березень 2001 р.), Всеукраїнського науковому симпозіумі “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” (Черкаси, вересень, 2003 р.

Матеріали дисертаційної роботи було використано при підготовці та проведенні лекцій, практичних і семінарських занять на кафедрі педагогіки і психології Кримського республіканського інституту підвищення кваліфікації і перепідготовки кадрів освіти для різних категорій педагогічних працівників, а також у власній психологічній практиці.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано три статті в наукових періодичних виданнях, одна - у колективній монографії і три - у матеріалах і тезах з'їзду та конференції.

Структура й обсяг дисертації. Дисертацію викладено на 131 сторінці друкованого тексту. Робота складається із вступу, трьох розділів, висновків, а також списку використаної літератури, що містить 210 найменування, з них 82 російською та українською мовами і 128 іноземні публікації. Роботу ілюстровано 18 рисунками і 8 таблицями.

2. Основний зміст роботи

У “Вступі” обґрунтовано актуальність дослідження, теоретичне і практичне значення вивчення нейрофізіологічних вікових та індивідуальних закономірностей розвитку уваги у дітей і підлітків методом реєстрації ЕЕГ і ВП головного мозку. Сформульовано мету і завдання, визначено предмет і об'єкт вивчення, методи дослідження й обробки результатів, форми апробації отриманих результатів.

Перший розділ “Огляд літератури” містить у собі чотири підрозділи, в яких викладено теоретичний і методологічний аналіз зазначеної проблеми. Розглянуто основи реєстрації ЕЕГ і ВП як методів дослідження електричної активності головного мозку людини, основні етапи формування нейронної організації мозку в онтогенезі. Розглядаються найбільш поширені класифікації уваги, виділено її властивості і характеристики. Розглянуто також ЕЕГ-кореляти селективної уваги. Описується розвиток нейрофізіологічних механізмів уваги. Розглянуто різні показники активності головного мозку у дітей з функціональними порушеннями та у обдарованих дітей.

У другому розділі “Методика дослідження” описано використовувані способи відведення ВП і ЕЕГ. У дослідженні брали участь 131 здорова дитина-правша. Діти належали до різних вікових груп: 26 дітей 5-6 років (група 1, по 13 хлопчиків і дівчат), 30 дітей 10-12 років (група 2, по 15 хлопчиків і дівчаток), 45 підлітків 15-16 років (група 3, 35 хлопчиків і 10 дівчат). Крім того, в експерименті брали участь 30 дітей 10-12 років з діагнозом: загальне недорозвинення мовлення (ЗНМ), ЗНМ і затриманий психічний розвиток (ЗПР) (група 4, 18 хлопчиків і 12 дівчат).

Структура експерименту складалася з таких етапів: реєстрація ВП у парадигмі визначення часу реакції, реєстрація поточної ЕЕГ спокою та ЕЕГ у процесі виконання різних когнітивних завдань (на вербальне і логічне мислення), психологічне тестування рівня розвитку уваги за методиками “Таблиці Шульте” (Кулешова Л.Н., 2000), “Знайди і викресли” (Немов Р.С., 1994).

Реєстрацію й аналіз ЕЕГ і ВП здійснювали за загальноприйнятою методикою за допомогою автоматизованого комплексу, що складається з електроенцефалографа ЕЕГ-16S, лабораторного інтерфейсу і комп'ютера IBM PC. Для реєстрації ВП використано програму, що забезпечує автоматизоване пред'явлення пар звукових стимулів (попереджувального й імперативного), яка потребує від випробуваного моторної реакції (натискання на кнопку правою рукою) з максимально можливою швидкістю після другого з них. Про успішність виконання завдання випробуваний дізнавався по сигналах зворотного зв'язку, що спалахували на світлодіодному табло. Для посилення залучення дітей у процес дослідження випробуваному повідомляли, що він бере участь у комп'ютерній грі, де потрібно якнайшвидше влучити у ціль. Біоелектричну активність відводили монополярно, хлорсрібними електродами, у точках С3 і С4. Стала часу підсилювачів становила 10 с. Кількість реалізацій при реєстрації ВП становила 20-25 (для дітей 5-7 років) і 30-35 (для 10-16-річних учнів).

У ході аналізу для поточної ЕЕГ було розраховано величину нормованої спектральної потужності (мкв²/Гц) кожного виділеного частотного діапазону.

При вивченні індивідуальних особливостей уваги за допомогою тесту “Знайди і викресли” у дітей групи 1 визначали показник “коефіцієнт точності” (як відношення числа викреслених знаків до числа тих, котрі необхідно викреслити) і “коефіцієнт продуктивності” (як добуток “коефіцієнта точності” на загальну кількість переглянутих знаків). За допомогою “Таблиць Шульте” у групах 2 і 3 визначали такі характеристики: “ефективність роботи” (ЕР), “впрацьовуваність” (Вп), “психічна стійкість” (ПС), негативно пов'язані з розвитком уваги випробуваного.

Результати роботи та їх обговорення

При виконанні експериментального завдання у дітей було зареєстровано такі компоненти комплексу ВП, пов'язаного із сприйняттям попереджувального сигналу: P1, N1, P2, N1-Р2 (т.н. „вертекс-потенціал”), N2, а також ЕЕГ-потенціали, що відносяться до ППП: умовна негативна хвиля (УНХ), яка відбиває процеси психічної концентрації і підготовки поведінкового акту; хвиля Р300, пов'язана із сприйняттям сигналу зворотного зв'язку й оцінюванням результату виконання завдання.

Біопотенціали головного мозку й увага у дітей групи 1. Основною особливістю ВП, що виникають у відповідь на попереджувальний сигнал, у дітей 5-7 років є негативація компонентів, які розвиваються з латентним періодом 200-400 мс, що призводить до генерації вираженої хвилі N2.

У дітей цього віку також слабко виражена УНХ. У дівчат цього віку значуще (р<0,05) більша амплітуда вертекс-потенціалу і виявлено тенденцію до меншого часу реакції.

Дані кореляційного аналізу взаємозв'язку характеристик ВП, часу реакції і показників уваги представлено в таблиці 1 (тут і далі наведено тільки ті компоненти, для яких виявлено значущі кореляції).

Таблиця 1. Коефіцієнти кореляції амплітуд викликаних потенціалів лівої (s) і правої (d) півкуль з показниками часу реакції і довільної уваги у 26 дітей 5-7 років.

Примітка. Зірочками відзначено коефіцієнти кореляції, значущі при p<0,05.

Позитивний взаємозв'язок між амплітудою вертекс-потенціалу і “коефіцієнтом точності” може свідчити про кращий розвиток мозкових механізмів, що забезпечують здатність до концентрації уваги, у дітей з більшою величиною N1-Р2. Виявлений негативний зв'язок між величиною УНХ і часом реакції дитини свідчить про віддзеркалення в УНХ процесів підготовки реакції. Взаємозв'язок між часом реакції й УНХ саме лівої півкулі може бути обумовлений участю у виконанні завдання елементів довільної уваги, що з'являються у дітей у 5-7 років і спираються на ресурси лівої півкулі.

Також виявлено значущу негативну кореляцію амплітуди хвилі Р300 лівої півкулі з “коефіцієнтом продуктивності”. У нашій експериментальній ситуації Р300 відбиває сприйняття сигналу зворотного зв'язку (як результату виконання завдання, що вимагає швидкої реакції). Найбільші потенціали відзначено у тих дітей, чиї результати виконання експериментального завдання були невисокими. Вони часто одержували негативний сигнал зворотного зв'язку, що збільшувало звернену на сигнал увагу і призводило до додаткового росту Р300.

Реєстрація ЕЕГ показала, що в обох півкулях головного мозку у дітей групи 1 спостерігалася перевага дельта-ритму над альфа-ритмом як у вихідному стані, так і в продовж виконання завдання. Більш реактивними при цьому виявилися ритми правої півкулі. Отримані нами дані узгоджуються з результатами ряду дослідників про перевагу низькочастотних ритмів ЕЕГ у дітей цього віку (Дубровинська Н.В., 1985; Фарбер Д.А., Дубровинська Н.В., 1988).

Біопотенціали головного мозку й увага у дітей групи 2. Дані кореляційного аналізу взаємозв'язків характеристик ВП і показників уваги представлено в таблиці 2.

Таблиця 2. Коефіцієнти кореляції характеристик викликаних потенціалів з показниками довільної уваги у 30 здорових дітей 10-12 років (група 2).

Примітки. TL - латентний період компонента. Зірочками відзначено коефіцієнти кореляції, значущі при: * - p<0,05; ** - р<0,01. Інші позначення, як у табл. 1.

Позитивні взаємозв'язки між амплітудою Р1 правої півкулі і “впрацьовуваністю” вказують на те, що чим більша була амплітуда цього компонента, тим повільніше включалася дитина до роботи з таблицями Шульте. Однак цей факт свідчить і про наявність у таких дітей певних резервів, що дозволяють збільшувати швидкість роботи з кожною наступною таблицею.

“Психічна стійкість” була неоднозначно пов'язана з патерном ВП. З одного боку, оптимальний показник стійкості уваги був у випробуваних з максимальною амплітудою N1 у лівій півкулі, а з іншого боку - найкращу стійкість виявлено у дітей з найбільшими латентними періодами компонентів Р1 і N1 лівої півкулі. Можна припустити, що такі підлітки повільніше засвоюють інформацію, але відрізняються стійкістю уваги.

Амплітуда компонентів Р2 і N1-Р2, пов'язаних зі сприйняттям попереджувального сигналу, негативно і лінійно корелювала з показником “ефективність роботи”. Більша амплітуда цих компонентів відповідає здатності швидко виконувати когнітивне завдання і, отже, високому рівню розвитку довільної уваги.

У дівчат цієї групи були значуще (р<0,01) кращі показники уваги (ЕР, Вп), менша амплітуда компонента N2 (р<0,05), але при цьому тенденція до більшого часу реакції.

У стані спокою у молодших підлітків переважав альфа-ритм в обох півкулях. Вважають, що поява з віком регулярного альфа-ритму в ЕЕГ-спокою відбиває загальну закономірність мозкової організації - усунення надлишкових міжцентральних зв'язків і формування вибірних функціональних констеляцій нервових центрів (Фарбер Д.А., Вільдавський Ю.В., 1996; Basar E. et al., 1997).

Біопотенціали головного мозку у дітей 10-12 років із ЗНМ, ЗНМ і ЗПР (група 4). У ході дослідження було виявлено, що діти групи 4 мають значуще більший час реакції, більший латентний період Р300 і менші амплітуди УНХ, ніж їхні здорові однолітки групи 2. Амплітуда Р300 була вища у дітей з функціональними порушеннями, ніж у здорових дітей, що, очевидно, свідчить про більший ступінь невизначеності і невпевненості в нашій експериментальній ситуації.

При аналізі фонової ЕЕГ встановлено, що для дітей групи 4 характерні більш високі значення потужностей дельта- і тета-ритмів, ніж для групи 2. У дітей групи 4 частіше зустрічається альфа-ритм зниженої для свого віку частоти, що свідчить про незрілість механізмів кіркового ритмогенезу. Виявлені зміни грубіші при наявності ЗПР (порівняно з їхніми ровесниками, що мають тільки ЗНМ).

Біопотенціали головного мозку й увага у дітей групи 3. Дані кореляційного аналізу зв'язків характеристик ВП і показників уваги представлено в таблиці 3.

Таблиця 3. Коефіцієнти кореляції амплітуд і латентних періодів ВП із показниками довільної уваги у 45 підлітків 15-16 років

Примітки. Зірочками відзначено коефіцієнти кореляції, значущі при: * - p<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001. Інші позначення, як у табл. 1 та 2.

Амплітуда і латентні періоди позитивних компонентів ВП (Р1 і Р2) лівої чи правої півкуль, пов'язаних зі сприйняттям попереджувального сигналу, негативно корелювала з показниками ЕР, тобто велика амплітуда і більш швидке наростання цих компонентів відповідає здатності швидко виконувати когнітивне завдання і, отже, високому рівню розвитку довільної уваги.

Позитивна кореляція амплітуди хвилі N2 з ЕР, свідчить, очевидно, про підключення деяких компенсаторних механізмів (додаткових нейронних популяцій) для вирішення поставленого завдання.

Амплітуда хвилі Р300 обох півкуль негативно корелювала з ЕР, тобто у старшокласників з більшими Р300 - вища ефективність уваги. У той же час менші латентні періоди Р300 виявилися пов'язаними з більшою виснажуванністю уваги (великі значення ПС). Цей факт вимагає подальшого вивчення.

Реальні залежності між характеристиками ВП і особливостями уваги випробуваних могли бути ще більш складними, тому що останні пов'язані відразу з кількома компонентами потенціалів, хоча їхні коефіцієнти кореляцій не завжди досягали значущих рівнів. Так, передумовою швидкої й ефективної роботи є не тільки виражений компонент Р2, але і добре розвинена УНХ. З цього рисунка видно, що найменший час, витрачений на проходження таблиць Шульте (мінімальне ЕР) виявляється у підлітків з високими позитивними значеннями Р2 та негативними значеннями УНХ. Мінімальна продуктивність при роботі з таблицями Шульте (високі значення ЕР) спостерігалася у підлітків зі слабковираженими й інвертованими хвилями ВП. Зв'язок більшої амплітуди УНХ з оптимальними характеристиками уваги, очевидно, пояснюється тим, що в амплітуді цієї хвилі відбивається активність дофамін- і ацетилхолінергічних систем мозку (Birbaumer N. et al., 1990).

Як і в групі 2, у старших підлітків у стані спокою переважав альфа-ритм, а при виконанні функціональних проб спостерігалася десинхронізація.

Динаміка вікових змін компонентів викликаних потенціалів і характеристик уваги. Викладені вище дані дозволяють представити вікову динаміку комплексу ВП (рис. 1 і 2). Компоненти P1, P2 наявні в усіх вікових групах, але значний приріст амплітуди Р2 спостерігається між 5-7 і 10-12 роками. Як наслідок, вертекс-потенціал максимально був виражений у дітей групи 2 і 3. Згідно з даними літератури (Hansen J.C., Hillyard S.A., 1988; Oades K.D., 1998), компонент Р2 відбиває процес гальмування іррелевантних каналів інформації, “що змагаються” за ресурси уваги і подальше перероблення. Саме в цей віковий період відбувається інтенсивний розвиток ефективних механізмів засвоєння інформації.

Потенціал N2 був максимально виражений у дітей 5-7 років. Ми вважаємо, що поступове зменшення амплітуди компонента N2 відповідно до дорослішання обумовлене розвитком механізмів селективної уваги. Так, з віком виділення релевантної інформації відбувається на більш ранніх стадіях, пов'язаних з генерацією компонентів N1, P2. У молодших дітей механізми ранньої селекції ще слабко сформовані. У зв'язку з цим для дітей 5-7 років характерні надмірно широкий фокус і слабка концентрація уваги, недостатнє виділення релевантної інформації, відвертання уваги.

УНХ нестійко реєструється у 5-7-річних дітей і переважає в правій півкулі. Амплітуда УНХ збільшується в підлітковому віці і сягає максимуму (і деякої переваги в лівій півкулі) у 15-16-річних учнів.

Потенціал Р300 також максимальний у старших підлітків. Використання інформації про результати дії (зворотного зв'язку) відіграє важливу роль у процесах передуваги, дозволяє ефективно розподіляти ресурси уваги. Але такі механізми удосконалюються лише з віком. Так, поява позитивної кореляції амплітуди Р300 з характеристиками уваги спостерігалася тільки у старших підлітків. Очевидно, що тільки з цього віку діти починають більш повно враховувати отриману інформацію про результати своїх дій для коректування й обліку кількості ментальних зусиль, що виділяються на реалізацію поставленого завдання.

Резюмуючи усе викладене вище, можна сказати, що розвиток уваги становить собою тривалий процес, пов'язаний з поступовим удосконалюванням різних механізмів засвоєння інформації. Кожному віку притаманні свої механізми уваги, що відбивається у динаміці зміни взаємозв'язку компонентів ВП з характеристиками уваги. Розвиток цих механізмів з віком призводить до більш ранньої селекції, більшої концентрації уваги, що полегшує навантаження на обмежені ресурси людини, прискорює процес засвоєння інформації і, отже, дозволяє ефективніше виконувати поведінкові завдання.

У “Заключенні” підбито підсумки проведеного дослідження і запропоновано варіанти використання отриманих результатів у науковій і практичній діяльності.

Висновки

У дисертації наведено дані, що відображають характер зміни з віком викликаних ЕЕГ-потенціалів, які реєструються у дітей і підлітків у парадигмі визначення часу сенсомоторної реакції з попередженням і сигналом зворотного зв'язку, що інформує про успішність виконання дії. Виявлено взаємозв'язки між параметрами ВП, часом реакції й індивідуальними особливостями уваги дітей. У контексті отриманих даних розглядаються нейрофізіологічні механізми становлення довільної уваги у здорових дітей і дітей із загальними порушеннями мовлення і затримками психічного розвитку. Експериментально обґрунтовано, що реєстрація біопотенціалів в умовах застосованої експериментальної парадигми може бути використана в клінічній, психокорекцій ній і профорієнтаційній роботі. Отримані середні значення амплітудних параметрів ВП можуть бути використані як нормативні дані у відповідних галузях досліджень.

Характерні комплекси ВП, котрі реєструються у дітей і підлітків 5-16 років при виконанні завдання на визначення часу реакції з попередженням та сигналом зворотного зв'язку про успішність виконання завдання, відрізняються високою індивідуальною і віковою мінливістю.

Основною особливістю ВП дітей 5-7 років (у порівнянні з підлітками) є “негативація” компонентів, які розвиваються з латентним періодом 200-400 мс, що призводить до генерації вираженої хвилі N2. У дітей цього віку слабко виражена УНХ. Оптимальні характеристики часу реакції притаманні дітям 5-7 років з вираженою УНХ (r=-0.47), а процесів уваги - з максимальними амплітудами компонентів N1-Р2 (r=0.47).

У віковій групі 10-12 років оптимальні характеристики процесів уваги притаманні здоровим дітям із максимально вираженими компонентами N1 (r=0.46), Р2 (r=0.42), N1-Р2 (r=0.40), що розвиваються у відповідь на попереджувальний сигнал. У дітей цього віку з затриманим психічним розвитком і загальним недорозвиненням мовлення визначені значуще збільшений час реакції, знижена амплітуда УНХ, збільшені амплітуда і латентний період Р300 у відповідь на сигнал зворотного зв'язку.

У віковій групі 15-16 років оптимальні характеристики процесів уваги притаманні випробуваним з максимальними амплітудами компонентів Р1 (r=0.38), Р2 (r=0.61), УНХ (r=0.39), хвилі Р300 (r=0.48) і мінімальною амплітудою компонента N2 (r=-0.42).

Виявлено вікову динаміку зміни патерну ВП у дітей і підлітків. З віком значуще збільшується амплітуда компонентів N1, P2, УНХ, зменшується амплітуда компонента N2, що супроводжується скороченням часу сенсомоторної реакції.

Підтверджено зв'язок між рівнем когнітивного розвитку і патерном ЕЕГ. Перевага в центральних відведеннях дельта- і тета-ритмів у спокої і при розв'язанні завдань характерна для молодшої вікової групи і для дітей з порушеннями мовлення і затримками психічного розвитку.

Реєстрація й аналіз ВП у парадигмі визначення часу реакції може бути використана для одержання об'єктивних показників, що характеризують процес розвитку уваги у дітей і підлітків. Цей метод можна застосовувати у сфері психофізіології, вікової фізіології, психіатрії, клінічної і когнітивної психології.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

1. Павленко В.Б., Цикалова (Борисова) М.В. Когнитивные вызванные потенциалы у юношей 15-16 лет: связь с индивидуальными особенностями внимания// Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения // Труды Крымского государственного медицинского университета им. С.И. Георгиевского. - 2001. - Т. 137, часть 2. - С. 82-86. Автором досліджені викликані потенціали підлітків 15-16 років, проведено аналіз результатів цих досліджень, написано розділ: результати дослідження та їх обговорення”.

2. Павленко В.Б., Зябкина И.В., Латышева М.А., Цикалова М.В. Характеристики биопотенциалов головного мозга у детей 10-12 лет и их связь с уровнем психического развития // Психофизиологический подход к проблемам обучения и здоровья учащихся (коллективная монография). - Севастополь, Рибэст, 2002. - С. 173-189. Автором досліджені викликані потенціали у здорових дітей 10-12 років та дітей з функціональними порушеннями мовлення і затриманим психічнім розвитком, проведено порівняльний аналіз результатів, написано розділ: результати дослідження і їх обговорення.

3. Цикалова М.В., Павленко В.Б., Луцюк Н.В. Когнитивные вызванные потенциалы у детей 10-12 лет: связь с индивидуальными особенностями внимания // Таврический медико-биологический бюллетень. - 2002. - т. 5, № 4. - С.89-92. Автором досліджені викликані потенціали дітей 10-12 років, проведено аналіз результатів цих досліджень, написано розділ: результати дослідження і їх обговорення.

4. Павленко В.Б., Цикалова М.В. Особенности когнитивных вызванных ЭЭГ-потенциалов у детей 5-7 лет и их связь с индивидуальными характеристиками внимания // Труды Крымского государственного медицинского университета им. С.И. Георгиевского. - 2003. - т. 138, часть 1. - С. 229-232. Автором досліджені викликані потенціали дітей 5-7 років, проведено аналіз результатів цих досліджень, написано розділ: результати дослідження і їх обговорення.

5. Павленко В.Б., Зябкина И.В., Латышева М.А., Конарева И.Н., Цикалова М.В., “Психофизиологические особенности детей с задержанным психическим развитием и нарушениями речи” В сб. “Стрессы в повседневной жизни детей”, (материалы к международному конгрессу “Наука i освiта”, спецвыпуск, 2000 г.

6. Цикалова М.В., Павленко В.Б. Електрофізіологічні кореляти порушення уваги у підлітків // Фізіологічний журнал. - 2002.- т. 48, № 2. - С. 47-48.

7. Павленко В.Б., Луцюк Н.В., Цикалова М.В., Павленко О.М., Арбатов В.В. Становление внимания, его психофизиологические индикаторы и коррекция с помощью биологической обратной связи по ЭЭГ // Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі: Матеріали Всеукраїнського наукового симпозіуму. За редакцією Макаренка М.В. - Київ, Черкаси, 2003. С. 74.

Размещено на Allbest.ru