Отражение процессов речемыслительной деятельности на разных языковых уровнях в пространственной организации биоэлектрической активности мозга

В обзорной статье М. Мезулама [Mesulam, 1998], приведены сведения из работ других авторов о том, что когда испытуемым предлагалось называть различные цвета, особенности движения объектов или изображения лиц и животных возникала избирательная активация тех областей коры, которые ответственны в первую очередь за перцептуальное декодирование соответствующих свойств и качеств объектов. Лишь немногие из этих областей в пределах височной доли частично перекрывались зоной Вернике. Эти данные, по мнению М. Мезулама показывают, что операция лексического информационного поиска является сложной функцией, имеющей широкое пространственное представительство. По-видимому, вербализация опознаваемых свойств и качеств объектов опосредована через зоны коры, которые связаны с «прелексической информацией», характеризующей эти свойства и качества.

Специального внимания заслуживают результаты клинических наблюдений, выполненных также с использованием ПЭТ, в которых было показано, что перерыв связей зоны Вернике с другими ассоциативными полями (при сохранности самой зоны!) не только резко затрудняет восприятие речи, но нарушает способность человека переводить мысли в слова [Mesulam, 1998]. Он рассматривает зону Вернике не столько как жестко сконцентрированный центр, в котором сосредоточены нейрофизиологические процессы, обеспечивающие речевую функцию, а скорее как «нейрональные ворота», осуществляющие главным образом переключательную функцию, где конвергируют импульсы от разнообразных сенсорных и ассоциативных полей, и где происходит трансформация «нейрональных паттернов образов» в «слова-формы». Понятно, что для обеспечения такой многопрограммной задачи необходимы обширные морфофункциональные связи зоны Вернике, охватывающие большое число зон не только в пределах височной доли левого полушария [Mesulam, 1998], но, как показывают наши данные, и большинство дистантно удаленных отделов обоих полушарий, особенно контрлатерального.

Особое место занимают нижнелобные области (F7 и F8): для этих отделов было выявлено существенное избирательное уменьшение дистантных связей ЭЭГ как при корреляционном, так и при когерентном анализе. Причем, при синтезе слов преимущественно уменьшались связи ЭЭГ нижнелобного отдела левого полушария с колебаниями биопотенциалов в определенных областях контрлатерального полушария (T6, TP2, O2), тогда как зеркальные отношения - более выраженное уменьшение связей ЭЭГ нижнелобного отдела правого полушария с ЭЭГ одноименных отделов левого (T5, TP1, O1) наблюдалось при выполнении теста «синтез предложений из слов». В последнем случае избирательное уменьшение связей ЭЭГ правой нижнелобной зоны (F8) наблюдалось при оценке результатов когерентного анализа в альфа- и тета- диапазонах частот ЭЭГ.

Сопоставление пространственной структуры биопотенциального поля мозга по результатам когерентного анализа (рис.4) показывает определенные различия во всех диапазонах частот ЭЭГ при выполнении двух, использованных нами тестов. Более интенсивная реорганизация структуры связей в бета-, тета- и дельта- диапазонах наблюдалась при синтезе слов, тогда как при формировании предложений из слов, было отмечено усиление (значительно реже - уменьшение) межрегиональных связей ЭЭГ (по сравнению с фоном). Однако, это изменение связей оказалось несколько менее выраженным, что, по-видимому, можно объяснить меньшей сложностью задачи, согласно субъективного отчета испытуемых.

При фонематическом синтезе в несколько большей мере усиливаются также межполушарные корреляционные связи ЭЭГ передне- и средне-височных отделов обоих полушарий (с небольшим преобладанием левого полушария). По сравнению с тестом на составление предложений из слов, усиливались межполушарные связи нижне-лобной (зона Брока) и задне-лобной областей левого полушария, при относительно более низком уровне межполушарных взаимодействий нижне-лобных, задне- и средне-височных отделов правого полушария.

В свою очередь, при выполнении синтеза предложений из набора слов, в большей мере изменяются контрлатеральные связи ЭЭГ нижнелобных отделов правого полушария, особенно со средне и задне-височными отделами левого полушария. Пространственная структура биопотенциального поля мозга при выполнении теста СП и в других деталях отличается от структуры межрегиональных связей во время ФС.

Эти особенности можно попытаться объяснить исходя из гипотезы Н.Хомского [Chomsky, 2002] о принципах построения фразы на основе использования «правил расширения» ключевого предложения, представляющего собой, по его мнению, именное и глагольное словосочетания. Ключевое предложение в дальнейшем, при обращении к правилам расширения каждой из его частей (за счет других вспомогательных членов предложения) перерастает в полное предложение. Можно предполагать, что стратегический выбор в каждом таком «узле ветвления» требует последовательной и управляемой активации корковых полей, которые ответственны как за хранение вербальной информации, так и за контроль по соблюдению грамматических и семантических правил. Эти процессы, по-видимому, могут находить отражение в усилении билатерально симметричных и диагональных связей многих отделов коры обоих полушарий в условиях выполнения теста на синтез фраз из слов.

Системная интеграция деятельности различных зон правого и левого полушарий при составлении предложений, может найти объяснение и с позиций, сформулированных ещё Л.Я.Балоновым и В.Л.Деглиным [1976] о необходимости обмена информацией между полушариями, связанным со сложным многоэтапным процессом трансформации «глубинных» структур высказывания, обеспечивающихся, главным образом, деятельностью правого полушария, в «поверхностные», связанные преимущественно с деятельностью левой гемисферы и с позиций знаковых систем, или разных способов обработки одной и той же информации и с позиций разных когнитивных стилей [Черниговская, 2004].

Таким образом, при выполнении испытуемыми сложных лингвистических заданий, связанных с синтезом речевых единиц из составляющих их более элементарных, выявляется совместная деятельность различных отделов коры левого и правого полушарий. Как при выполнении испытуемыми теста на синтез слов из предъявляемого на слух набора фонем, так и теста на составление семантически связных предложений из набора предъявляемых на слух слов, происходят специфичные изменения пространственной структуры системных взаимосвязей потенциалов коры, с активным вовлечением в деятельность обоих полушарий.

Эти изменения проявляются, прежде всего, в усилении межполушарного взаимодействия корковых полей, при относительно малом усилении ипсилатеральных взаимодействий. И в том, и в другом случае наиболее выраженные изменения контрлатеральных связей ЭЭГ были характерны для височных отделов, включая зону Вернике, зон ТРО, нижнелобных и затылочных отделов обоих полушарий. Возрастала степень статистического взаимодействия колебаний биопотенциалов билатерально-симметричных зон коры, но в большей мере происходящие изменения межполушарных взаимодействий имели диагональное направление. При этом выявлялась зеркальная симметричность в структуре происходящих в каждом из заданий изменений межполушарных связей ЭЭГ: при фонематическом синтезе слов имело место несколько более выраженное доминирование левого полушария, а при составлении предложений из слов - правого. Активное участие височных отделов правого полушария и значимое «подключение» затылочных отделов левого и правого полушарий указывают на существенное вовлечение механизмов обеспечения образного мышления в процессы выполнения синтетической речевой деятельности. Более выраженные изменения дистантных связей ЭЭГ нижнелобных отделов правого полушария при СП могут свидетельствовать о том, что реализация осмысленных предложений из набора слов, требует участия зон коры правого полушария, связанных с обеспечением просодических и интонационных характеристик речевого высказывания.

Полученные данные указывают, что при выполнении вербально-мыслительной деятельности, связанной с синтезом сложных речевых единиц из составляющих их более элементарных, необходима координированная совместная деятельность височных и нижне-лобных отделов обоих полушарий, с непременным, но дифференцированным, участием классических речевых центров левого полушария, в особой мере - зоны Вернике.

Таким образом, полученные в наших исследованиях данные подтверждают и дополняют современные представления о существенной роли межполушарных взаимодействий в процессах речемыслительной деятельности, о непременном участии обоих полушарий в организации всех уровней языка.

ВЫВОДЫ

1. Осуществление различных видов вербально-мнестической деятельности взрослыми испытуемыми и детьми 5-6 и 8-9 лет сопровождается характерной реорганизацией дистантных статистических взаимосвязей колебаний биопотенциалов коры больших полушарий. В каждом из заданий, направленных либо на анализ, либо на синтез вербального материала, были выявлены как общие, так и специфичные особенности межрегионального взаимодействия кортикальных полей левого и правого полушарий.

2. При выполнении взрослыми испытуемыми аналитических заданий, связанных с опознанием грамматических или семантических ошибок в предъявляемых на слух предложениях, а также при опознании фонем в контексте предъявляемых слов наблюдалось существенное увеличение межполушарного взаимодействия. Максимальные изменения были характерны для билатерально-симметричных связей ЭЭГ височных отделов обоих полушарий и межполушарных связей ЭЭГ передне- и средне-височной зон правого полушария с ЭЭГ нижне-лобных и височных областей левого, включая зоны Брока и Вернике.

3. По данным когерентного анализа ЭЭГ наибольшее сходство с пространственной структурой изменений корреляционных связей суммарной ЭЭГ при заданиях аналитического характера выявилось в дельта и тета- диапазонах, в то время как в бета и альфа-диапазонах наблюдались существенные особенности. В альфа-диапазоне наибольшее усиление когерентных связей колебаний ЭЭГ было характерно для передних отделов коры обоих полушарий. В бета-диапазоне при всех заданиях выявлялся своеобразный паттерн с увеличением межполушарных когерентных связей ЭЭГ в основном правой средневисочной области. Одновременно с этим в бета-диапазоне имело место нетипичное для других диапазонов частот существенное снижение внутриполушарных взаимодействий средневисочной зоны правого полушария и симметричной ей зоны левого.

4. Исследование у детей дошкольного и младшего школьного возраста структуры межцентральных взаимодействий при опознании отдельных фонем в предъявляемом на слух вербальном материале показало, что в этих возрастных группах имеет место сравнительно высокий уровень зрелости нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе обеспечения процессов фонематического анализа, тогда как механизмы центрального обеспечения процессов опознания грамматически некорректных фраз и семантически ошибочных предложений еще не вполне сформированы.

5. Проведенное сопоставление данных, полученных при анализе изменений межцентральных взаимодействий, связанных с выполнением испытуемыми аналитических речевых заданий, с результатами, полученными при опознании испытуемыми различных невербальных шумовых сигналов показало, что при вербально-аналитической деятельности, связанной с опознанием отдельных фонем, грамматических и семантических ошибок, очевидно, актуализируются также и межцентральные взаимодействия, имеющие отношение к функциональной системе, ответственной за процесс опознания не только вербальных, но и других стимулов. К этой системе особое отношение могут иметь дистантные межполушарные связи нижнелобных и височных отделов правого полушария.

6. При выполнении взрослыми испытуемыми тестов на составление слов из набора фонем и на формирование семантически связных предложений из набора предъявляемых на слух слов происходит усиление межполушарного взаимодействия корковых полей, при относительно малом усилении ипсилатеральных взаимодействий. Наиболее выраженные изменения контрлатеральных связей ЭЭГ характерны для височных отделов обоих полушарий (включая зону Вернике), зон ТРО, нижнелобных и затылочных отделов. При этих заданиях выявляется «зеркальная симметричность» в структуре происходящих изменений межполушарных связей ЭЭГ: при фонематическом синтезе слов - с преобладанием левого полушария, а при составлении предложений из слов - правого.

7. При выполнении испытуемыми мысленного формирования слов и предложений пространственная структура когерентных связей колебаний биопотенциалов коры имеет определенные отличия в бета-, альфа-, тета- и дельта-диапазонах частот как по локализации взаимодействующих зон, так и по уровню увеличения контрлатеральных и ипсилатеральных связей. Наибольшие изменения были выражены в бета- и дельта-диапазонах частот ЭЭГ. При обоих заданиях, особенно при фонематическом синтезе, во всех основных частотных диапазонах ЭЭГ наиболее ярко проявлялась активация функциональных взаимосвязей зоны Вернике с другими областями мозга.

8. Полученные данные указывают, что при выполнении речемыслительной деятельности, связанной с анализом воспринимаемого на слух вербального материала и с синтезом сложных речевых единиц из составляющих их более элементарных, необходима относительно жестко координированная совместная деятельность височных и нижне-лобных отделов обоих полушарий, с непременным, но дифференцированным, участием классических «речевых центров» левого полушария, в несколько большей мере - зоны Вернике. Полученные данные подтверждают современные представления о решающей роли межполушарных взаимодействий в процессах речемыслительной деятельности, об участии обоих полушарий в организации всех уровней языка.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гальперина Е.И., Цапарина Д.М., Панасевич Е.А., Шеповальников А.Н. Возрастные особенности пространственной организации взаимодействия корковых полей при реализации различных видов деятельности у детей./ XXX Всероссийское совещание по проблемам высшей нервной деятельности, посвященное 150-летию со дня рождения И.П. Павлова. С.- Петербург. 15-18 мая 2000г. Тезисы докладов Т.1. С.- Петербург. 2000. С.196-197.

2. Погосян А.А., Гальперина Е.И., Цапарина Д.М. О возрастных особенно-стях пространственно-временной организации функционального взаи-модействия корковых полей при реализации речевых функций // Физиология развития человека. Мат. между-нар. Конф. Посвящ. 55-летию Ин-та возрастной физиологии РАО, 27-30 ноября 2000 г. М.: РАО, ИВФ, 2000. С. 453-454

3. Гальперина Е.И., Цапарина Д.М Пространственная организация функционального взаимодействия кортикальных полей у детей дошкольного и младшего школьного возраста при выполнении вербально-мнестических тестов. Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины. Материалы II Российской конференции молодых ученых России с международным участием. Москва. 24 -28 апреля 2001. Москва 2001. Т. 2. С.291.

4. Погосян А.А., Гальперина Е.И., Цапарина Д.М., Панасевич Е.А. Функциональное взаимодействие корковых полей при выполнении испытуемыми вербальной деятельности. XVIII Съезд Всеросс. Физиол. Общества им. И.П. Павлова. Казань 2001г. С.194.

5. А.А.Погосян, Е.И. Гальперина, Д. М. Цапарина, Е.А. Панасевич, Е.Э. Кац. Особенности функционального взаимодействия корковых полей при вербально-мнестической деятельности взрослых и детей. Материалы II конференции Украинского товарищества нейронаук, посвященного 70-летию кафедры физиологии. ДонДМУ им. М. Горького.Архив клинической и экспериментальной медицины. Т. 10, № 2, 2001. С.33.

6. Гальперина, Д. М. Цапарина, Е.А. Панасевич, Е.Э. Кац, Ж.М. Буторова. Особенности пространственной организации взаимодействия биопаотенциалов мозга при выполнении вербально-мнестических тестов. Материалы молодежной конференции «Мозг и поведение», посвященной 50-летию кафедры ВНД и психофизиологии СПбГУ. 18-19 октября 2001 СПб. С. 7-8.

7. Shepovalnikov A., Peyralade F., Tsitseroshin M.N., Pogosyan A., Galpe-rina E., Karpova T., Tsaparina D. Normalization of the brain functio-ning in children with delayed speech formation as a result of osteopathic treatment. / 31th Annual Meeting Society of Neurosci-ence. Abstracts. V. 27. Part 2. 2001. N 6989

8. Цапарина Д.М., Буторова Ж.М. Изменения пространственного взаимодействия биопотенциалов коры при выполнении испытуемыми семантического, грамматического и фонематического анализа // Материалы Пятой Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» 21 апреля 2002.СПБ: НИИ химии СпбГУ ,С .260-261.

9. Цапарина Д. М., Шеповальников А.Н. Роль межполушарного взаимодействия в процессе опознания ошибок в предъявляемом на слух вербальном материале // Сенсорные системы. 2004. Т. 18. № 2. С. 160. - 169.

10. Цицерошин М.Н, Цапарина Д.М., Гальперина Е.И., Панасевич Е.А. Отражение различных сторон речевой деятельности в структуре межполушарных взаимодействий // Проблемы интеграции функций в физиологии и медицине (к 100-летнему юбилею присуждения Нобелевской премии академику И.П. Павлову), Материалы международной конференции, 15-16 июня 2004 г., Минск, Республика Беларусь, Минск: ПЧУП-Бизнес-оф-сет, 2004. С. 400-401.

11. Цапарина Д.М. Специфические изменения системного взаимодействия биопотенциалов различных отделов коры при фонематическом синтезе и составлении предложений из слов // Вестник молодых ученых. Приложение к серии науки о жизни. «Физиология и медицина». Всероссийская конференция молодых исследователей, 14-16 апреля 2005 года, Санкт-Петербург. Сборник материалов. СПб., 2005. С.132

12. Цапарина Д.М. Изменения системного взаимодействия биопотенциалов коры при фонематическом синтезе и составлении предложений из слов // «Физиология слуха и речи». Тезисы докладов. IV школа-конференция, СПб 1 - 3 ноября 2005 г. СПб: РАН, 2005, С. 63 - 64.

13. Цапарина Д.М, Цицерошин М.Н., Шеповальников А.Н. Реорганизация межполушарного взаимодействия при речемыслительной деятельности, направленной на синтез слов и предложений // Физиология человека. 2007. № 1.Т. 33. С. 1-12.

Размещено на Allbest.ru