Регуляция внимания у детей 5–7 лет здоровых и с нарушениями развития

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

Регуляция внимания у детей 5-7 лет здоровых и с нарушениями развития

19.00.13 - Психология развития, акмеология

кандидата психологических наук

Обухова Екатерина Юрьевна

Москва - 2009

Диссертация выполнена на кафедре возрастной психофизиологии факультета клинической и специальной психологии Московского городского психолого-педагогического университета

Научный руководитель: доктор биологических наук Строганова Татьяна Александровна

Официальные оппоненты: доктор психологических наук, профессор, зав. лабораторией нейропсихологии факультета психологии Московского Государственного Университета имени М. В. Ломоносова Ахутина Татьяна Васильевна;

доктор психологических наук, профессор, зав. кафедрой возрастной психологии факультета психологии образования Московского городского психолого-педагогического университета Обухова Людмила Филипповна.

Ведущая организация: Научный центр психического здоровья РАМН

Защита состоится «26» февраля 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д-850.013.01 при Московском городском психолого-педагогическом университете по адресу: 127051, Москва, улица Сретенка, дом 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского городского психолого-педагогического университета.

Автореферат разослан «11» января 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Кулагина И. Ю.

Общая характеристика исследования

внимание дети сенсорный контроль

Актуальность исследования. В последние годы представления о внимании в психологии были существенно пересмотрены в результате прорыва в знаниях о нейрофизиологических основах процессов внимания (Mesulam, 1981; Desimone & Ungerleider, 1989; Pribram et al., 1992; Posner et al., 1994; Desimone, 1996; Rafal & Robertson, 1997; Corbetta, 2008). На сегодняшний день большинство исследователей рассматривают внимание как многоуровневую иерархическую систему, состоящую из отдельных взаимодействующих функциональных модулей. Каждый из модулей внимания в свою очередь имеет сложную структуру и включает в себя отдельные операции, обслуживающиеся самостоятельными распределенными нейронными ансамблями.

Особый интерес для исследователей представляет модуль исполнительного контроля внимания. Основной вектор развития исследований регуляции внимания был задан А. Р. Лурией в его концепции о трех функциональных блоках мозга (Лурия, 1973). В своих работах он первый стал говорить о том, что поражение фронтальных областей мозга (слабость блока программирования и контроля) приводит к нарушениям внимания. Идеи А. Р. Лурии получили дальнейшую разработку в работах отечественных (Хомская, 1987; Ахутина, 2008; Цветкова, 2001; Корсакова, Московичюте, 1985; Московичюте, 1998; Семенович, 2002; Микадзе, 2002; Мачинская, Дубровинская, 1996; Полонская, 2007; Осипова, Панкратова, 1997 и др.) и зарубежных авторов (Mesulam, 1981; Pennington, 1996; Posner et al., 1994 и др.). На сегодняшний день многие авторы сходятся в том, что модуль исполнительного контроля внимания включает следующие операции: контроль интерферирующих воздействий (control of interference), распределение внимания между стимулами одной или разных модальностей (divided attention) и операция переделки, или смены установки/мишени внимания (set-shifting).

Исследований, проводившихся в данном теоретическом подходе у детей раннего и дошкольного возраста, на сегодняшний день крайне мало. До настоящего времени знания о гетерохронии созревания различных модулей внимания в детском возрасте крайне ограничены. Одной из причин малой изученности данной проблемы является отсутствие адекватных детскому возрасту методов исследования. Вместе с тем, онтогенез регуляции внимания составляет одну из фундаментальных проблем возрастной психологии. Исследования в этой области важны для психологии образования. С началом школьного обучения сильно возрастают нагрузки на работу систем произвольного внимания, поэтому знания об особенностях развития и нарушения операций исполнительного контроля внимания в дошкольном возрасте необходимы для правильного построения программ обучения.

Особый интерес для психологии развития, нейропсихологии развития, когнитивной науки представляет изучение структуры нарушения внимания у детей, страдающих синдромом дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и детским аутизмом (ДА). Такие исследования важны для понимания аномалий в формировании отдельных операций контроля внимания в онтогенезе и значении их парциального дефицита для когнитивного развития ребенка (Pennington, 1996; Barkley, 1997; Tannock, 1998; Schweizer et al., 2005). В диагностическом плане результаты могут способствовать созданию методов дифференциальной диагностики нарушений внимания и помочь коррекционным психологам, родителям в выборе адекватной образовательной среды для ребёнка.

Методолого-теоретическая база исследования: теория системной динамической локализации высших психических функций (Лурия, 1969, 1970, 1973), идея функциональных систем и функционального органа (Анохин, 1978; Леонтьев, 1983, 1981; Ухтомский, 1978) представление об уровневом строении психических процессов (Бернштейн, 1966; Norman, 1986), теории избирательного внимания (Broadbent, 1958; Deutch, 1963; Treisman, 1964), концепция модульной организации внимания и распределённых нейросистем внимания (Mesulam, 1981; Pribram & McGuinness, 1992; Posner & Raichle, 1994).

Объект исследования: организация процессов регуляции внимания у детей в возрасте 5-7 лет.

Предмет исследования: возрастные особенности функционирования исполнительного модуля внимания.

Цель исследования: изучение формирования операций регуляции внимания у здоровых детей в возрасте 5-7 лет и специфика развития этих операций у детей с СДВГ и ДА.

Задачи исследования

1. Провести анализ эффективности следующих операций исполнительного модуля внимания у здоровых детей 5-7 лет: контроль интерферирующих воздействий, распределение внимания между двумя сенсорными модальностями, смена установки, или оттормаживание ранее подкрепленного ответа.

2. Исследовать возрастную динамику становления разных операций контроля внимания у детей в возрасте от 5 до 7 лет.

3. Оценить вклад эффективности разных операций исполнительного модуля внимания в индивидуальные различия оценок уровня когнитивного развития у детей 5-6 лет.

4. Исследовать природу нарушения системы регуляции внимания у детей с синдромом дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и с детским аутизмом (ДА).

Гипотезы исследования

1. В возрастном периоде от 5 до 7 лет происходит интенсивное формирование процессов регуляции внимания, в первую очередь исполнительного модуля внимания.

2. Уровень зрелости операций исполнительного модуля внимания служит одним из источников индивидуальных различий в когнитивной компетентности детей 5-7 лет.

3. Природа нарушения регуляции внимания у детей с СДВГ и ДА связана с избирательным дефицитом разных операций системы регуляции внимания.

Положения, выносимые на защиту

1. В период от 5 до 7 лет жизни происходит интенсивное созревание систем регуляции внимания, которое проявляется в увеличении общих возможностей произвольной концентрации внимания ребенка. При этом уникальной особенностью организации исполнительного модуля внимания у детей этого возраста является относительно низкая эффективность операции распределения внимания между информацией, поступающей по зрительному и слуховому каналам.

2. Индивидуальные различия в работе систем регуляции внимания, в частности модуля исполнительного контроля внимания, существенно влияют на уровень интеллекта у детей предшкольного возраста.

3. Дефицит внимания у детей с синдромом дефицита внимания с гиперактивностью и у детей с детским аутизмом имеет разную природу. Профиль нарушения внимания при СДВГ определяется низкой эффективностью работы исполнительного модуля внимания, преимущественно операции контроля интерференции, тогда как у детей с ДА нарушен базовый механизм ориентировки внимания к стимулу, возникающему вне текущего канала внимания.

Научная новизна и теоретическая значимость

В настоящей работе впервые модульный подход к пониманию системы внимания был применен к детям дошкольного возраста. Полученные данные свидетельствуют о том, что в период от 5 до 7 лет происходит интенсивное созревание систем регуляции внимания. В литературе принято связывать улучшение с возрастом выполнения задач, требующих вовлечения контроля интерференции и других операций модуля исполнительного контроля, с созреванием соответствующих морфофункциональных систем фронтального неокортекса (Diamond, 1996; van der Molen, 2000). Наши данные впервые показывают, что у детей в предшкольном периоде развития в равной степени улучшается выполнение разных типов простых и сложных задач «на длительное поддержание избирательного внимания» - continuous performance tasks, - в том числе и тех, которые не требуют подключения функций исполнительного модуля. Этот факт свидетельствуют о быстром созревании в этом возрасте, в первую очередь, базовых механизмов, обеспечивающих устойчивое произвольное удержание внимания ребенка на любом задании. Эти механизмы в литературе принято связывать с функционированием самостоятельного модуля поддержания бдительного состояния (Pribram et al., 1992). Парциальный вклад созревания собственно исполнительного модуля внимания в выполнение детьми особых «фронтальных задач», таким образом, требует углубленного анализа с учетом полученных нами данных.

В настоящей работе впервые была выявлена неравномерность развития отдельных операций исполнительного модуля внимания у дошкольников. Ярким примером гетерохронного становления операций этого модуля внимания в онтогенезе является относительно низкая эффективность операции распределения внимания между информацией, поступающей по зрительному и слуховому каналам. Оказалось, что в таких условиях дети дошкольного возраста теряют внимание к зрительным стимулам, которые в меньшей степени, чем слуховые, провоцируют автоматическую ориентировку внимания. В контексте имеющихся данных литературы (Flagg et al., 1982; Corbetta, 2008), можно думать, что данная особенность не имеет модальной специфичности, т. е. связана с необходимостью переключать внимание между информацией, поступающей по разным каналами внимания (в том числе и внутри одной модальности). Она проявляется в том случае, когда по одному из каналов внимания подается более «биологически важная» информация (изменение интенсивности звука, яркости или цвета зрительного образа, происходят эмоционально значимые события), автоматически вызывающая ориентировку внимания. В этом случае ребенок 5-7 лет начинает терять внимание к «менее значимому» каналу.

В работе экспериментально подтверждено важное теоретическое положение о том, что индивидуальные различия в организации механизмов внимания существенно влияют на оценку общего уровня интеллекта детей дошкольного возраста (Rueda et al., 2005). Впервые показано, что индивидуальные различия в работе модуля исполнительного контроля внимания, а именно операции контроля интерферирующих воздействий, существенно влияют на уровень когнитивной компетентности у детей предшкольного возраста, объясняя до 30% дисперсии оценок интеллекта. Полученные результаты дополняют представление о природе индивидуальных различий в интеллекте на данном этапе развития. Они показывают, что в конвенциональных оценках интеллекта ребенка 5-7 лет отражаются не только возможности обработки информации, но и сформированность мозговых систем контроля внимания. Этот факт подтверждает теоретические представления о многофакторной природе результатов тестирования интеллекта, в первую очередь, у детей дошкольного возраста. Кроме того, нужно учитывать эти данные при интерпретации результатов исследований в смежных сферах психологии, например, психогенетике развития. Так, относительно высокий вклад факторов общей среды в индивидуальные различия по интеллекту у детей данного возраста может найти объяснение во влиянии систематической среды именно на эффективность функционирования систем внимания (Новикова, 2008). Интересно, что в ряде последних работ доказана возможность улучшения оценок интеллекта детей этого возраста через направленную тренировку возможностей произвольной регуляции внимания (Rueda et al., 2005).

Модульный подход к анализу организации системы внимания позволил пересмотреть традиционные взгляды на дефицит внимания при нарушении развития: синдром дефицита внимания (СДВГ) и детский аутизм (ДА). Полученные данные свидетельствуют о том, что дефицит внимания у детей с СДВГ и у детей с ДА имеет разное происхождение. Профиль нарушения внимания у детей 5-7 лет с СДВГ определяется низкой эффективностью работы исполнительного модуля внимания, преимущественно операции контроля интерференции. Этот вывод согласуются с большинством исследований больных СДВГ более старшего возраста (Oosterlaan et al., 1998a; Chhabildas et al., 2001; Konrad et al., 2000; Perugini et al., 2000). Полученные результаты подтверждают теоретическое положение о том, что парциальный дефицит фронтальной операции контроля интерференции является ядерным нарушением при данном заболевании (Barkley, 1997). Новыми в экспериментальной науке являются данные об аномально высоком уровне выполнения задачи, требующей смены установки/мишени внимания у детей с синдромом дефицита внимания. Полученные результаты свидетельствуют о хрупкости репрезентации мишени внимания в буфере рабочей памяти у детей с этим синдромом, которая позволяет им избежать конфликта между репрезентациями старой, выученной, и новой мишени внимания. Такая интерпретация согласуется с данными Беркли, полученными при исследовании рабочей памяти у детей с СДВГ (Barkley, 1991, 1996). Кроме того, наши данные проливают свет на парадоксальные свидетельства сохранности и эффективности работы операции смены установки у больных с СДВГ (Scheres et al., 2004 ; Grodzinsky et al., 1992).

Результаты исследования свидетельствуют об отсутствии дефицита исполнительного модуля внимания у больных аутизмом без выраженной задержки интеллектуального развития и опровергают интерпретации данных целого ряда исследований в этой области (Russell, 1997; Pennington, 1997). Исследование профиля выполнения разных типов задач детьми с этим синдромом показало, что плохое выполнение задач, направленных на оценку эффективности работы модуля исполнительного контроля внимания, связано с нарушением работы общих механизмов бдительности и более «низших», автоматических механизмов внимания. У детей с ДА выявлено базовое нарушение процессов ориентировки внимания к простому слуховому стимулу, который у здоровых людей автоматически вызывает ориентировочную реакцию. Данный результат является существенным экспериментальным подтверждением гипотезы о нарушении механизмов ориентировки при аутизме (van Engel et al., 1984; Allen et al., 2001; Corbetta, 2008).

Научно-практическое значение

До настоящего времени для диагностики особенностей и нарушений внимания в дошкольном и младшем школьном возрасте в практике психологи используют «Корректурную пробу», «Таблицы Шульте», «Тест перепутанных линий», «Тест Мюнстерберга», «Тест Торндайка» (Ахутина, 2008; Генкин и др., 1963; Гобов, 1971). С позиции современных представлений об организации процессов внимания данные методики и их модификации позволяют оценить только работу одного модуля внимания, а именно способность концентрации внимания, поддержания бдительного состояния. Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что слабость работы модуля бдительности характерна как для здоровых детей с относительно низкими когнитивными способностями, так и для детей с нарушениями внимания. В данном контексте широко распространенные в практической психологии тесты на поддержание внимания эффективны только в целях выявления детей с нарушением системы внимания, но не позволяют осуществить дифференциальную диагностику такого нарушения. Научно-практическое значение диссертационного исследования состоит в первую очередь в том, что применение модульного подхода к системе внимания позволяет тонко дифференцировать сильные и слабые стороны развития разных модулей и операций произвольной регуляции внимания.

Результаты настоящего исследования позволяют утверждать, что отдельные операции исполнительного модуля внимания гетерохронно развиваются в онтогенезе. В результате, в этом возрасте ребенок относительно эффективно справляется с деятельностью, которая требует контроля над переключением внимания к отвлекающим воздействиям и/или гибких изменений сформированной установки внимания. Вместе с тем, когда от него требуется распределить внимание между двумя каналами поступления нужной информации, он теряет внимание к той информации, которая автоматически не привлекает к себе его внимание (т. е. не обладает качествами новизны или эмоциональной значимости). Эту возрастную особенность внимания детей необходимо учитывать в организации обучения и коррекционной работы в дошкольных образовательных учреждениях.

Судя по результатам настоящего исследования, период развития ребенка в возрасте от 6-ти до 7-ми лет является этапом бурного созревания системы регуляции внимания и большинство детей готовы к повышенной нагрузке на эту систему только к 7-ми годам жизни. Эти данные необходимо учитывать при решении вопроса о начале школьного обучения, используемый в работе «Тест произвольного внимания» может служить одним из методов диагностики готовности ребенка к школьным нагрузкам.

Полученные данные о влиянии индивидуальных различий в системе регуляции внимания на уровень когнитивного развития у детей 5-7 лет указывают на необходимость включения в программу подготовки к школе целого блока заданий, развивающих систему регуляции внимания. Так, тренировка внимания с целью выравнивания межиндивидуальных различий у некоторых детей в дошкольном возрасте уже введена в ряде европейских школ (Mills et al., 2000).

Проведенное исследование позволяет ответить на вопрос о возможности дифференциальной диагностики нарушения внимания у детей с синдромом дефицита внимания с гиперактивностью. Именно особый профиль нарушения исполнительного модуля внимания (дефицит операции контроля интерференции и аномальная легкость операции смены установки) потенциально может служить дифференциальным критерием синдрома СДВГ. Этот факт имеет важное научно-практическое значение, поскольку до настоящего времени данный диагноз ставится неврологом по опросу родителей и клиническим наблюдениям (Заваденко, 2001). Распространенные тесты, оценивающие уровень концентрации внимания, не могут быть использованы в качестве дифференциальной диагностики, поскольку их плохое выполенение встречается при разных нозологиях.

Исследование профиля внимания у детей с аутизмом выявило атипичную реакцию на звуковые стимулы, усугубляющуюся при необходимости распределять внимание между слуховым и зрительным каналом. Интересно, что по данным литературы раннее нарушение реакции на звук является одним из наиболее прогностически надежных критериев синдрома детского аутизма (Dahlgren, 1989; Wing, 1969). Понимание природы нарушения внимания у детей с аутизмом потенциально может изменить подход к разработке коррекционно-развивающих программ для детей с этим диагнозом.

Апробация диссертации

Материалы исследования докладывались на конференциях: 6-я городская научно-практическая конференция молодых учёных и студентов учреждений высшего и среднего образования городского подчинения «Молодые учёные - московскому образованию», Москва, 2007 г.; Межвузовская конференция студентов и молодых учёных «Научные труды и творческое наследие И. П. Павлова как основа личностного и профессионального становления психолога», Рязань, 2006 г.; Первая международная конференция по когнитивной науке, Казань, 2005 г.; Международная научно-практическая конференция «Развитие научного наследия Б. М. Теплова в отечественной и мировой науке (к 110-летию со дня рождения)», Москва, 2006 г.; IV съезд Российского психологического общества, Ростов-на-Дону, 2007 г.; Международный симпозиум по аутизму, Лондон, 2008. Результаты исследования неоднократно обсуждались на заседаниях лаборатории возрастной психогенетики Психологического института РАО, на семинарах Центра медико-психолого-социального сопровождения детей и подростков ДОМ, на открытом семинаре по когнитивной науке на факультете психологии МГУ.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка литературы, содержит 4 таблицы и 32 рисунка. Основной текст диссертации изложен на 164 страницах. Список литературы содержит 260 наименований.

Материалы и методы исследования

Общая характеристика выборки. В исследовании участвовал 141 ребенок старшего дошкольного возраста с типичным развитием, а также с диагнозами детский аутизм и синдром дефицита внимания с гиперактивностью Все дети с диагнозом ДА были осмотрены психиатром (к.м.н. Грачёв В.В.), дети с СДВГ - неврологом (д.м.н. Заваденко Н.Н.) для уточнения диагноза в соответствии с критериями, принятыми в международной классификации болезней (МКБ-10)..

Выборку типично развивающихся детей составили 98 здоровых детей в возрасте 5-7 лет (47 девочек и 51 мальчиков, средний возраст: 74±6 мес.). На момент тестирования дети посещали обычный детский сад. Все дети были разделены по возрасту на 3 группы: младшую, среднюю и старшую (средний возраст 5л8м, 6л1м и 6л8м соответственно).

У 75-ти детей (41 мальчик и 34 девочки, средний возраст: 73±5 мес) был измерен уровень когнитивного развития с помощью батареи тестов К-АВС (Kaufman & Kaufman, 1983).

Во вторую выборку вошло две группы детей: 18 мальчиков с диагнозом СДВГ в возрасте 5-7 лет (средний возраст: 75±8 мес.), 25 детей с диагнозом ДА того же возраста (средний возраст: 83±9 мес.). Набор детей с СДВГ и ДА производился в центрах для детей с нарушениями развития, психиатрических больницах. Диагноз ДА подтверждался диагностической методикой CARS (Schopler et al., 1986). Дети с коэффициентом интеллекта ниже 80 по шкалам батареи тестов K-ABC были исключены из выборки. Из осмотренных 25 детей с диагнозом ДА, у двоих детей диагноз не был подтвержден данными СARS, для четырех мальчиков выполнение теста на внимание оказалось недоступно, двое детей не смоги пройти тест на внимание целиком. Таким образом, в дальнейшем анализе учитывались данные только 17 мальчиков с диагнозом ДА.

В качестве группы сравнения к выборке детей с нарушениями развития были подобраны 20 мальчиков с типичным развитием (средний возраст: 73±7 мес.), уравненные с тестовой выборкой по когнитивному возрасту развития.

Родители всех испытуемых дали согласие на участие их детей в исследовании.

Методы исследования. Уровень произвольного контроля внимания оценивался с помощью компьютерной методики «Тест произвольного внимания» (ТПВ), разработанного в лаборатории возрастной психогенетики ПИРАО Т.А. Строгановой с сотрудниками.

Перед ребенком на экране предъявлялась следующая картина: океан, посередине - остров, на острове люди и деревья. Остров окружен водой. Чем ближе к берегу, тем мельче вода. Соответственно, три уровня воды обозначены разными цветами. По среднему кольцу, по часовой стрелке плавает корабль, ребенок должен следить, чтобы он не пересекал границы пояса. Пересечение корабликом границ является целевым зрительным стимулом, на который ребенок должен нажимать на кнопку.

Тест состоит из шести заданий, которые можно разбить на два отдельных блока. В первый блок заданий вошли первые три теста, в данном блоке заданий изменялось количество объектов в поле внимания и, соответственно, размер пространственного поля зрительного внимания (1, 2, 3 объекта в I, II, III задании соответственно).

Во второй блок теста вошли три задания, каждое из которых было направлено на оценку определенной операции исполнительного контроля внимания. При этом количество корабликов (три) оставалось в этих заданиях постоянным. В четвертом задании (IV) оценивалась способность произвольно удерживать внимание в присутствии помехи (рыбки, которая появляется у границ синего круга), в пятом (V) - способность ребенка к распределению внимания между стимулами разных модальностей (зрительной и слуховой), т.е. ребенок должен отвечать и на пересечение корабликом границ круга и на звуковой стимул. И, наконец, в шестом тесте (VI) мы меняли инструкцию, здесь ребенку необходимо было отвечать на появление рыбки и не реагировать на пересечение корабликом границ. Таким образом, оценивалась способность испытуемого оттормозить ранее выработанную реакцию на пересечение корабликом границы, т. е. сменить остановку и отвечать на стимул-мишень, который ранее был нерелевантным.

В качестве параметров оценки внимания выступали: пропуски целевого стимула, позволяющие судить о точности выполнения задания на внимание; ложные тревоги - нажатие на кнопку в отсутствии целевого стимула, отражающие импульсивность реакции испытуемого; ответ на нецелевой стимул, возникающий за счет неспособности ребенка удержать ответ, нерелевантный мишени внимания; время реакции на целевой стимул позволяющее оценить ресурсы, затрачиваемые на выполнение той или иной пробы.

Уровень когнитивного развития оценивался с помощью теста на интеллект K-ABC (Kaufman Assessment Battery for Children, Kaufman & Kaufman, 1983).

Предъявлялись 8 субтестов для возраста 5-7 лет: 1) «Движения руки» (Hand Movements); 2) «Завершение гештальта» (Gestalt Closure); 3) «Повторение цифр» (Number Recall); 4) «Треугольники» (Triangles); 5) «Порядок слов» (Word Order); 6) «Матрицы аналогий» (Matrix Analogies); 7) «Пространственная память» (Spatial Memory); 8) «Последовательность фотографий» (Photo Series).

На основе оценок по субтестам рассчитывались стандартные оценки по 3 интегральным шкалам: шкала последовательной обработки информации (Sequential Processing Scale), включает субтесты 1, 3 и 5; шкала симультанной обработки информации (Simultaneous Processing Scale), субтесты 2, 4, 6, 7, 8; суммарная шкала когнитивной обработки (Mental Processing Composite) складывается из оценок по всем 8 субтестам.

Степень аутизации оценивалась с помощью диагностической методики CARS (Childhood Autism Rating Scale, Schopler et al., 1986), позволяющей выявить детей с ДА среди детей с другими нарушениями развития.

Статистический анализ проводился с использованием пакета STATISTICA 7.0 StatSoft Inc. Для статистической оценки данных в работе применялся дисперсионный анализ с факторами повторных измерений (ANOVA). Для поиска взаимосвязей между характеристиками внимания и оценками интеллекта использовался пошаговый регрессионный анализ.

Результаты исследования и их обсуждение

Возрастные особенности характеристик внимания у детей 5-7 лет

От 5 до 7 лет жизни улучшается выполнение всех тестовых заданий, независимо от того, какие операции внимания они востребуют. Этот процесс идет по трем направлениям: улучшается точность выполнения (уменьшается количество пропусков целевого стимула; F(2, 92)=3,49; p<0,03; F(2, 92)=5,12; p<0,008 - первый и второй блоки заданий соответственно) и возрастает скорость ответа на целевые стимулы (F(2,92)=7,66; p<0,001; F(2, 92)=9,10; p<0,0002 - первый и второй блоки заданий соответственно), уменьшается количество импульсивных ответов (F(1,92)=4,27; p<0,02).

Основные изменения таких параметров внимания, как точность выполнения и время реакции, в онтогенезе происходят в возрасте от 6 лет до 6 лет 8 месяцев. Следует особенно отметить, что характер возрастной динамики времени реакции не зависит от специфики задания. Этот факт заставляет предположить, что возрастание скорости ответа на целевой стимул по мере развития ребенка связано не с ростом эффективности определенных операций внимания, а с улучшением некоторого нейрофизиологического процесса, в равной степени необходимого для решения всех типов предложенных задач. Одна из особенностей нашего теста, как и любого теста на внимание, заключалась в том, что детям давалась инструкция отвечать на появление определенного стимула-события. Детей открыто призывали постоянно поддерживать состояние бдительности. В этом отношении используемый в работе тест сходен с широко распространенными тестами на поддержание бдительного внимания (continuous performance task, СРТ). Следовательно, можно думать, что в основе однородного улучшения выполнения всех заданий в исследованном возрастном периоде лежит становление физиологических механизмов поддержания состояния активного (бдительного) внимания.

Одной из наиболее ярких особенностей детей 5-7 лет является наличие импульсивных моторных ответов (спонтанных нажатий на клавишу в отсутствии целевого стимула) при выполнении теста на внимание. Максимальное количество ошибок по типу ложные тревоги дети допускали в самой простой первой пробе ТПВ (Рисунок 1). В ходе тестирования, несмотря на постепенное увеличение сложности заданий, количество ложных тревог неуклонно уменьшалось (эффект порядкового номера задания: F(5, 460)=27,57; p<0,0001).

Рисунок 1. Зависимость числа ложных тревог от порядкового номера задания ТПВ: Горизонтальная ось - задания ТПВ. Вертикальная ось - число ложных тревог. Статистическая значимость различий между пробами ТПВ: **- p<0,05; ***- p<0,005; ****- p<0,001.

Вертикальными отрезками обозначены ошибки измерения среднего.

Динамика совершения подобных ошибок воспроизводит неоднократно описанную в литературе динамику процессов привыкания - снижения неспецифической ориентировочной реакции на обстановку у животных и человека (см. обзор Le Doux, 1995). Судя по тому, что в первой, самой легкой, задаче дети также чаще пропускают целевые стимулы (F(1,92)=13,37; p<0,0004), эта «обстановочная ориентировка» может существенно мешать ребенку произвольно фокусировать внимание на значимых стимулах.

Расширение пространственного поля внимания (необходимость удерживать в поле внимания большее количество зрительных объектов) приводит к резкому замедлению ответа ребенка на целевой стимул (F(2, 184)=59,12; p<0,0001). Для объяснения этого феномена, который также характерен и для взрослых людей (Posner et al., 1994; Courchesne et al., 1990), в литературе привлекается модель ограниченных мозговых ресурсов: при распределении ресурсов внимания на большее количество потенциальных мишеней, уменьшается их объем, расходуемый на одну определенную мишень (Posner et al., 1995; Kahneman, 1973). Результаты настоящего исследования в контексте литературных данных дают основания предполагать, что замедление времени реакции по мере расширения пространственного поля внимания является отражением общего, фундаментального характера организации пространственного внимания и не может рассматриваться как особенность регуляции зрительно-пространственного внимания, свойственная только детям дошкольного возраста.

Наиболее интересны выявленные в нашей работе возрастные особенности выполнения детьми дошкольного возраста заданий, требующих участия исполнительных функций внимания. При фиксированном количестве объектов, которые ребенок удерживает в поле внимания, необходимость вовлекать операции исполнительного модуля внимания резко усложняет задачу, что проявилось в увеличении пропусков целевых стимулов (F(3, 276)=7,20; p<0,0001) и значительном удлинении времени реакции (F(3, 276)=53,43; p<0,0001) во фронтальных заданиях в сравнении с III-м контрольным. При этом максимальное количество пропусков целевых зрительных стимулов было допущено испытуемыми в задании, в котором от них требовалось распределять внимание между двумя модальностями: зрительной и слуховой. Необходимость переключать внимание с одной модальности на другую приводило к снижению возможности фокусировать внимание на зрительных стимулах, при этом дети практически не пропускали целевых звуковых стимулов (процент пропусков зрительных/слуховых целевых стимулов: 2 = 7, p<0,009). Более того, время реакции на звуковые стимулы было значительно короче, чем на зрительные (F(1, 92)=185,82; p<0,00001).

При выполнении двух фронтальных заданий, связанных с процессами торможения - контроль интерференции (оттормаживание ответа на помеху) и смена установки (оттормаживание ранее подкрепленной реакции), - дети 5-7 лет демонстрировали максимальное время реакции на целевые стимулы. Судя по резкому возрастанию времени реакции на стимул-мишень в таких заданиях, они задействуют значительные ресурсы управляющей системы внимания.

В литературе существуют аналогичные данные относительно особенностей выполнения заданий на оттормаживание ранее подкрепленной реакции у взрослых людей (van der Molen, 2000). Удивительно, но до настоящего времени не много известно о динамике формирования операции торможения в онтогенезе. Судя по нашим данным, количество допущенных дошкольниками ошибок в заданиях, требующих разрешения конфликта, не так уж и велико (из 98 детей на нецелевой стимул в задании IV ответило 93 ребенка, в задании VI - 70 детей, однако среднее число ошибок - 3). Это говорит о том, что наиболее сложные, зависимые от зрелости ряда фронтальных областей неокортекса функции внимания доступны детям уже в пятилетнем возрасте. Сходные наблюдения применительно к детям шести-семилетнего возраста имеются и в литературе (Crone et al., 1999; Levy et al., 1980; Weber et al., 1994; Ridderinkhof et al., 1995; van der Molen, 2000).

Индивидуальные различия в эффективности регуляции внимания и их связь с уровнем когнитивного развития у детей 5-7 лет

На следующем этапе анализа мы поставили перед собой задачу оценить специфику влияния индивидуальных различий в уровне развития разных модулей внимания на интеллект ребенка. Мы отдельно рассмотрели влияние индивидуальных различий в разных характеристиках регуляции внимания (скоростные характеристики, оценки эффективности выполнения ТПВ, оценки импульсивности реакций) на индивидуальные различия в уровне симультанного и сукцессивного показателя интеллекта.

Оказалось, что индивидуальные различия в оценках симультанной шкалы в первую очередь определяются различиями в скоростных характеристиках выполнения теста на внимание. Время реакции в задании III ТПВ, где ребенок следил за тремя объектами, объясняет 25 процентов дисперсии оценок по симультанной шкале (adjusted R2=0,25, p<0,0004). Предиктором индивидуальных различий в оценках сукцессивного показателя интеллекта оказалось количество ошибок по типу пропуск целевого стимула. Независимый вклад в объяснение 30 процентов дисперсии оценок по сукцессивной шкале вносят две переменные - число пропусков целевого стимула в первом задании и в задании, где требовалось удерживать внимание в присутствии помехи (IV) (F(2,46)=10,04; p<0,007, adjusted R2=0,30).

В литературе широко распространена гипотеза о связи скоростных характеристик реакций на предъявляемые стимулы (скорости протекания процессов обработки информации) и уровня интеллекта (Anderson, 1983; Petrill et al., 1996). Однако, судя по нашим данным, скоростной фактор объясняет показатели по симультанной шкале и не входит в окончательное уравнение регрессии по сукцессивному показателю интеллекта. По нашему мнению, тот факт, что индивидуальные различия в уровне сукцессивного показателя интеллекта объясняются индивидуальными различиями в эффективности выполнения первой и четвертой, фронтальной пробы, не случаен. Умение ребенка в дошкольном возрасте совладать с автоматической ориентировочной реакцией на обстановку (что проявляется в отсутствии эффекта «первой пробы») зависит от регуляторных, нисходящих влияний механизмов бдительности. Зрелость именно этих механизмов оказывает значимое влияние на эффективность выполнения таких заданий теста на интеллект, как повторение цифр, воспроизведение последовательности действий, запоминание порядка слов. Независимый вклад в объяснение индивидуальных различий в решении этих когнитивных задач также вносит фронтальная проба, отражающая работу исполнительного модуля внимания, а именно операцию контроля интерференции.

Возможности ребенка в дошкольном возрасте оттормозить ответ на нерелевантый стимул и его возможности оттормозить реакцию на стимулы, поступающие в нерелевантный канал внимания, вносят значимый и независимый вклад в успешность решения когнитивных задач. В последние годы в литературе появились данные о том, что системы регуляции внимания у детей дошкольного возраста можно тренировать, опосредованно тем самым влияя на эффективность решения этими детьми когнитивных задач (Rueda et al., 2005; Mills et al., 2000). Результаты нашего исследования свидетельствуют о существовании индивидуальных различий между детьми 5-7 лет в темпе развития системы регуляции внимания. В результате относительной задержки в развитии функций регуляции внимания, именно в детском возрасте может наблюдаться снижение эффективности когнитивной деятельности.

Особенности регуляции внимания у детей с нарушениями развития

Дифференцированный подход к изучению структуры регуляции внимания, используемый в данной работе, позволил подойти к решению вопроса о различиях в природе нарушений внимания у детей с синдромами дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и детского аутизма (ДА).

Основным отличием детей с диагнозами ДА и СДВГ от здоровых сверстников является явное снижение эффективности выполнения любого задания ТПВ. Вне зависимости от типа и специфики задания дети с СДВГ и дети с ДА пропускали целевые стимулы чаще, чем их здоровые сверстники (основной эффект Группы: F(2, 52)=8,35; p<0,001).

Причины такого внешне сходного выполнения ТПВ могут быть как общими для обоих синдромов, так и различны. Одним из таких общих факторов может быть слабость работы модуля бдительности, наличие трудностей поддержания внимания к любому заданию. Данная интерпретация согласуется с результатами многих исследований пациентов с СДВГ, в которых показано, что работа модуля бдительности действительно нарушается при данном заболевании (Zentall, 1983; Chee, 1989; Zahn, 1991).

Вместе с тем, у взрослых и подростков с аутизмом наблюдается лишь тенденция к снижению эффективности выполнения теста СРТ (Pascualvaca et al., 1998; Casey et al., 1993; Garretson et al., 1990). В отличие от результатов этих исследований, у детей с ДА в возрасте 5-7 лет мы наблюдали явное снижение в общей эффективности выполнения заданий по сравнению со здоровыми сверстниками. Причины такого расхождения могут лежать в возрастнозависимом характере нарушений фронтальной системы бдительности (Robbins et al., 1995; Pribram et al., 1992) детей с ДА. Дефицит фронтальной системы бдительности, выявившийся в нашем исследовании у детей с аутизмом в дошкольном возрасте (т. е. в период интенсивного созревания мозговых механизмов бдительности), в дальнейшем развитии может компенсироваться. Интересно, что компенсация фронтального дефицита у детей с ДА после 7 лет показана во многих исследованиях (см. для обзора Pennington et al., 1997).

Яркой особенностью нарушения внимания у детей с СДВГ, отличающих их от детей с ДА, является наличие в профиле регуляции внимания признаков гипофронтальности, которые проявились в высокой импульсивности реагирования, парциальном дефиците операции контроля интерференции и аномально высокой эффективности операции смены установки.

Число спонтанных нажатий на клавишу в отсутствии целевого стимула у детей с СДВГ не зависело от типа и специфики задания. Причиной повышенной импульсивности моторных реакций служит слабость орбитофронтальной контролирующей системы (Robbins et al., 1995, Лурия, 1970). Импульсивность поведения является одним из основных диагностических критериев диагноза СДВГ и отмечается практически во всех экспериментальных исследованиях внимания детей и взрослых с этим диагнозом (Barkley et al., 1992; Pennington et al., 1996; Schachar et al., 1990; Sergeant et al., 1988; Sergeant et al., 1985 и др.).

Относительно независимым проявлением фронтального дефицита у детей с СДВГ является избирательная слабость операций исполнительного контроля внимания. Несмотря на то, что эффективность выполнения заданий детьми с СДВГ в целом была снижена, именно в двух фронтальных пробах, оценивающих операцию распределения внимания между стимулами зрительной и слуховой модальностей и операцию контроля интерференции, наблюдалось максимальное количество пропусков целевых стимулов. При этом только в задании, требующем контроля интерференции, время реакции на стимул-мишень у детей с СДВГ было значимо увеличено по сравнению со здоровыми детьми (Рисунок 2). Действительно, практически все исследования людей с СДВГ свидетельствуют о нарушении именно операции контроля интерференции (Oosterlaan et al., 1998a; Chhabildas et al., 2001; Konrad, 2000; Perugini et al., 2000; Carter et al., 1995; Houghton et al., 1999; Seidman et al., 1997; MacLeod et al., 1991).

Детям с СДВГ также было свойственно особое выполнение последней, шестой фронтальной задачи теста ТПВ (VI), направленной на оценку операции смены установки/мишени внимания (set-shifting). На первый взгляд, дети с СДВГ ни по времени реакции, ни по количеству пропусков стимулов в этой пробе ТПВ не отличались от здоровых детей и справлялись с ней гораздо лучше, чем дети с ДА. Похожие данные были получены во многих экспериментальных исследованиях больных с СДВГ (Scheres et al., 2004; Grodzinsky et al., 1992). Такое выполнение задания VI ТПВ может свидетельствовать об относительной сохранности операции смены установки у детей с СДВГ, и именно к такому выводу приходят авторы других исследований.

Однако более глубокий анализ выполнения этими детьми шестой пробы ТПВ ставит под сомнение данный вывод. Данная проба теста направлена на разрешение конфликта между привычной, автоматизированной реакцией на многократно повторявшуюся мишень - пересечение корабликом границы - и новой, заданной инструкцией мишенью - появлением рыбы, которую ранее ребенок должен был игнорировать (задание IV). Традиционно в такого рода исследованиях принято анализировать время на разрешение конфликта - разность между временем реакции ребенка в конфликтной пробе и контрольном задании (Raz et al., 2006; Fan et al., 2005; Rueda et al., 2004). Парадоксально, но детям с СДВГ для «разрешения конфликта» в этой пробе требовалось значимо меньше времени, чем детям с типичным развитием. Данный факт свидетельствует о том, что у детей с СДВГ не до конца формируется навык, на оттормаживание которого направлено задание, у них не существует противоречий между старой и новой репрезентацией цели в рабочей памяти, и, следовательно, данная проба не является для них конфликтной. Можно предположить, что причиной является хрупкость внутренней репрезентации цели и новая инструкция полностью вытесняет старую. По мнению Беркли, устойчивая внутренняя репрезентация цели у таких детей формируется дольше, чем у здоровых сверстников (Barkley, 1997).

Дети с ДА в сравнении с детьми с СДВГ продемонстрировали качественно иной профиль нарушений регуляции внимания. У детей этой группы относительный прирост времени реакции на целевой стимул в трех заданиях, требующих подключения работы исполнительных операций внимания, идентичен приросту времени реакции у здоровых детей (Рисунок 2). Можно думать, что в отличие от детей с СДВГ нарушение фронтальных функций регуляции внимания не является характерным для детей с ДА, по крайней мере, для детей без выраженной задержки психического развития.

С другой стороны, дети с ДА демонстрировали чрезвычайно замедленную моторную реакцию на любой целевой стимул вне зависимости от сложности задания, что отличало детей этой группы, как от детей с типичным развитием, так и от детей с СДВГ (ДА/здоровые дети - F(1, 50)=16,41; p<0,0002; ДА/СДВГ - F(1, 50)=6,85; p<0,01). Причины такого увеличенного времени реакции могут зависеть от разных факторов, как связанных, так и не связанных с функционированием системы внимания. Например, это может быть снижение возможностей зрительно-моторной координации. Одной из возможных причин может быть слабость нейросистемы бдительности, поддержания бодрствующего состояния.

Наиболее яркой особенностью профиля регуляции внимания у детей с ДА оказались повышенные трудности осуществления операции переключения внимания от зрительной к слуховой модальности (задание V). В данном задании зрительное внимание ребенка было постоянно привлечено к экрану компьютера. Предъявление целевого слухового стимула требовало переключения внимания от зрительного канала внимания к слуховому. Важно, что новый слуховой стимул автоматически привлекал внимание, провоцируя ориентировочную реакцию. Неудивительно, что даже у здоровых детей с относительно низкими показателями интеллекта и у детей с СДВГ такие целевые стимулы практически не пропускались, и время реакции на них было короче, чем при ответе на целевые зрительные стимулы (Рисунок 3, Рисунок 4). В противовес этому, у детей с ДА эффект облегчения ответов на слуховой целевой стимул отсутствовал. Более того, эти дети пропускали звуковые стимулы чаще, чем стимулы зрительной модальности (F(1, 50)=12,72; p<0,001), а время реакции на звук было таким же высоким, как и на зрительный стимул-событие. Интересно, что даже при изолированной подаче слуховых стимулов дети с ДА, хотя и практически не пропускали звуки, однако реагировали на них существенно медленнее, чем здоровые дети и дети с СДВГ (ДА/здоровые дети - F(1, 49)=15,93; p<0,0002; ДА/СДВГ - F(1, 49)=11,74; p<0,001). Специфика реакции на звук является удивительной чертой именно детей с ДА, отличающей их от детей двух других групп сравнения.

Несмотря на то, что экспериментальных подтверждений наличия особой реакции на слуховые стимулы у больных аутизмом на сегодняшний день крайне мало (Bruneau et al., 1997, 2003; Courchesne et al, 1994), в клинических наблюдениях за больными с ДА часто отмечается аномальная реакция на слуховые стимулы. Так, отсутствие видимой реакции на звук у детей с ДА в младенческом возрасте вызывает у родителей подозрение на нарушение слуха у своего ребенка. Наличие такой псевдоглухоты надежно коррелирует с постановкой диагноза детский аутизм в более позднем возрасте (Dahlgren and Gillberg, 1989; Wing, 1969). Исследования, проливающие свет на мозговые механизмы, нарушение которых при аутизме приводит к игнорированию звуковых стимулов, появились лишь в последнее время. Так, в работе Е.В. Ореховой с соавторами показано, что, если внимание ребенка с аутизмом было привлечено к зрительной модальности (дети смотрели мультфильм) и при этом неожиданно подавался звуковой тон, этот звук вызывал у детей с аутизмом аномальную ориентировочную реакцию на новизну, что отражалось в подавлении электрокоркового компонента этой реакции - волны N1c вызванного потенциала в правом полушарии мозга при его сохранности в левом полушарии (Orehova et al., 2008). Авторы выдвигают гипотезу, что избирательные нарушения модуля ориентировки внимания, а именно операции извлечения внимания из текущего фокуса, наблюдаемые многими авторами у больных аутизмом при использовании теста Познера (Casey et al, 1993; Wainwright-Sharp et al, 1993, 1996; Allen et al, 2001), являются следствием правополушарного дефекта.

Выводы

1. В период между 5-ю и 7-ю годами жизни улучшается выполнение детьми всех заданий, требующих поддержания бдительного избирательного зрительно-пространственного внимания к заданной мишени. Этот процесс идет по двум направлениям: улучшается качество выполнения (снижается количество пропусков мишени и ложных тревог) и возрастает скорость ответа на целевые стимулы.

2. Выполнение детьми 5-7 лет заданий, вовлекающих исполнительный контроль внимания (контроль интерференции, распределение внимания, смена установки/привычной мишени внимания), требует дополнительных ресурсов системы внимания, что отражается в снижении скорости выполнения таких заданий. Дети этого возраста наименее эффективно выполняют задание, направленное на осуществление операции распределения внимания между информацией, поступающей по зрительному и слуховому каналам, теряя внимание к зрительным стимулам, которые в меньшей степени, чем слуховые, провоцируют автоматическую ориентировку внимания.

3. Уровень когнитивной компетентности (шкала сукцессивного интеллекта в батарее тестов Кауфманов) у детей дошкольного возраста зависит от индивидуальных особенностей развития системы регуляции внимания (модуля бдительности и модуля исполнительного контроля внимания).

4. Нарушения регуляции внимания у детей 5-7 лет с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью (СДВГ) и детей с аутизмом (ДА) имеют разную природу. При этом общим для двух синдромов является нарушение механизмов поддержания бдительного состояния.

5. Профиль регуляции внимания у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью (СДВГ), в сравнении с типично развивающимися сверстниками того же уровня психического развития, определяется сниженной эффективностью работы исполнительного модуля внимания при относительной сохранности модуля ориентировки внимания. При этом наибольшую трудность для детей этой группы представляет задание, требующее контроля интерференции.