Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• Глава 1. Феномен математической тревожности
• 1.1 Факторы возникновения математической тревожности
• 1.2 Негативные последствия тревожности
• 1.3 Связь математической тревожности с рабочей памятью
• Глава 2. Связь математической тревожности с эмоциями и эффекты нейромодуляции
• 2.1 Методы
• 2.1.1 Описание выборки
• 2.1.2 Экспериментальный дизайн
• 2.2 Описание методик
• 2.2.1 Опросник математической тревожности sMARS
• 2.2.2Чувство числа (Dot Task)
• 2.2.3 Числовая линия (Number Line)
• 2.3 Время реакции выбора
• 2.4 Пространственый тест Корси (Corsi Tapping Block)
• 2.5 Математическое задание (Two Column Addition Task)
• 2.6 Параметры стимуляции
• Результаты
• Заключение
• Приложение

математический тревожность эмоция память



Введение

Предпосылки

Математическая тревожность - это чувство напряжения, опасения и страха, которое возникает в ситуациях, связанных с математикой. Большое количество литературы показало, что математическая тревожность отрицательно влияет на успешность решения математических задач (Mark H Ashcraft & Faust, 1994). Математическая тревожность также негативно влияет на выбор профессионального пути и на отношение к точным наукам. У лиц с высоким уровнем математической тревожности зачастую возникает больше негативных мыслей и эмоций относительно математики и их собственных математических способностей.

Предыдущие исследования показали, что низкая успешность в математике, наблюдаемая у людей с высоким уровнем математической тревожности, связана с их неспособностью регулировать отрицательные эмоции при решении математических задач (Yang et al., 2012). В этой связи Саркар и коллеги (Sarkar, Dowker, & Kadosh, 2014) провели исследование, в котором использовали транскраниальную стимуляцию постоянным электрическим током дорсолатеральной префронтальной коры (ДЛПФК). Их задачей было снизить активность тех зон ДЛПФК, которые связывают с обработкой негативных эмоций, и повысить активность зон ДЛПФК, связанных с обработкой позитивных эмоций. В результате исследования авторы выяснили, что билатеральная стимуляция ДЛПФК приводит к изменению в продуктивности решения простых математических задач. А именно, подобная стимуляция способствует повышению успешности решения простых задач на сравнение чисел у лиц с высоким уровнем математической тревожности, но такие улучшения не наблюдаются у лиц с низким уровнем математической тревожности.

Опираясь на обширные данные литературы, данное исследование стремится изучить какие эффекты может оказать нейромодуляция на продуктивность в математике и ряде методик испытуемых с высоким и низким уровнем математической тревожности.

Основные цели данной работы:

1. выяснить, может ли транскраниальная стимуляция постоянным электрическим током модулировать активность зон ДЛПФК, а именно: повысить активность зон, связанных с обработкой позитивных эмоций и понизить активность зон, связанных с обработкой негативных эмоций;

2. выяснить, приведет ли подобная модуляция активности зон ДЛПФК к снижению уровня математической тревожности и, таким образом, к повышению продуктивности решения математических задач.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи:

Теоретические:

? изучить литературу о феномене математической тревожности;

? определить роль ДЛПФК в обработке позитивных и негативных эмоций, согласно имеющейся литературе.

Методические

? разработать экспериментальный план исследования

Эмпирические

? выявить, какой эффект оказывает транскраниальная стимуляция постоянным электрическим током на продуктивность решения математических задач лицами с высоким и низким уровнем математической тревожности;

? определить, возможно ли влияние эффекта плацебо на продуктивность решения математических задач в группе испытуемых, получающих ложную стимуляцию;

? изучить эффекты, которые оказывает нейромодуляция на визуально-пространственную рабочую память;

? проверить гипотезу о том, что нейромодуляция ДЛПФК помогает снизить уровень математической тревожности и повысить продуктивность решения математических задач.

Объектом данной работы выступает - успешность решения математических задач лицами с высоким и низким уровнем математической тревожности. Предметом - изменение продуктивности решения математических задач вследствие стимуляции.

В данной исследовательской работе мы ожидаем, что двусторонняя транскраниальная стимуляция дорсолатеральной префронтальной коры снизит тревожные реакции, возникающие в ответ на математические задания у высоко математически тревожных испытуемых. Однако мы предполагаем, что этот эффект не будет наблюдаться у испытуемых с низким уровнем математической тревожности. Наша гипотеза опирается на данные о том, что высоко математически тревожные испытуемые решают математические задачи лучше при предъявлении транскраниальной электростимуляции (Sarkar et al., 2014). Мы предполагаем, что нейромодуляция ДЛПФК приведет к улучшению решения задач лицами с высоким уровнем математической тревожности по сравнению с плацебо-стимуляцией высоко тревожных испытуемых и с реальной стимуляцией нетревожных испытуемых. Предполагается, что высоко математически тревожные испытуемые продемонстрируют сниженное время реакции и решат большее количество задач правильно после стимуляции по сравнению с количеством правильно решенных задач до стимуляции. А также эти изменения проявятся при сравнении количества правильно решенных задач после стимуляции группой испытуемых с низким уровнем математической тревожности.

Экспериментальная часть данного исследования состоит из прохождения онлайн опросника уровня математической тревожности и двух очных этапов. На первом этапе испытуемые проходят ряд психологических методик: «Числовая линия», «Чувство числа», «Время реакции», «Пространственный тест Корси» и сложное математическое задание «Two Column Addition». На втором этапе, который следует за первым через 3-5 дней, испытуемые вначале находятся под воздействием электростимуляции в течение 20 минут (катодная стимуляция правой ДЛПФК и анодная стимуляция левой ДЛПФК). Для проверки на наличие плацебо-эффекта часть испытуемых получает ложную стимуляцию. После стимуляции испытуемые повторяют прохождение вышеуказанных методик. Экспериментальный дизайн и методики будут описаны более подробно далее.

На данный момент существует лишь несколько исследований, демонстрирующих надежные способы снижения математической тревожности, но еще меньше исследований на предмет того, каким образом нейромодуляция может сказаться на математической тревожности и на успешности решения математических задач. Так, крайне важно найти способы снизить негативные влияния математической тревожности, для того чтобы повысить успешности в математике. Кроме того, актуальным вопросом является вопрос о том, может ли транскраниальная стимуляция модулировать эмоциональные реакции и приводить к изменению продуктивности решения математических задач.



Глава 1. Феномен математической тревожности

Математическая тревожность - это широко распространенный феномен, который специфичен для ситуаций, связанных с математикой в повседневной и академической жизни. Наиболее распространенное определение математической тревожности - это чувство страха и напряжения, связанное с математикой. Математическая тревожность - ситуативная тревожная реакция, которая возникает в ситуациях, связанных с математикой и числами.

Не смотря на то, что у математической тревожности есть сходства с общей тревожностью и с другими типами тревожности, данные типы тревожностей разделены (M. Ashcraft, 2002). К примеру, Хембри (Hembree, 1990) показал, что математическая тревожность и личностная тревожность разделены, хотя между двумя этими типами тревожности была обнаружена корреляция. Так, лица с высоким уровнем математической тревожности зачастую обладают высокими уровнями личностной тревожности.

Предыдущие исследования демонстрируют, что математическая тревожность может наблюдаться в достаточно раннем возрасте. Первые проявления математической тревожности наблюдаются уже в 6 - 9 лет и могут оставаться во взрослом возрасте (Krinzinger, Kaufmann, & Willmes, 2010).

Как уже было упомянуто выше, математическая тревожность - это широко распространенный феномен, который наблюдается у множества учеников и студентов по всему миру. Согласно международной программе по оценке образовательных достижений учащихся (PISA, 2012), 33% пятнадцатилетних учеников из 65 стран испытывают стресс и ощущение беспомощности, когда им предстоит решать математические задания. В самом деле, математика нередко вызывает у учеников волнение и отвращение. В качестве примера можно привести данные PISA о том, что приблизительно 60% респондентов переживают, что столкнутся с трудностями на занятиях математики или получат низкую отметку по этому предмету.

1.1 Факторы возникновения математической тревожности

Хотя природа математической тревожности до сих пор не ясна, известно, что на этот возникновение этого феномена оказывает влияние несколько факторов. Среди основных факторов выделяют средовые и генетические, их мы и рассмотрим далее (Suбrez-Pellicioni, Macarena, Nъсez-Peсa, Marнa Isabel, & Colomй, 2015).

Обобщив все то, что входит в средовой фактор математической тревожности, мы могли бы описать его как негативный жизненный опыт, связанный с математикой. К примеру, Ашкрафт в своих работах упоминает, что такие факторы как публичное унижение на уроках математики, давление со стороны сверстников и учителей играют большую роль в развитии математической тревожности (Ashcraft, 2002). Кроме того, авторами было показано, что крайне требовательные учителя, не оказывающие эмоциональной и когнитивной поддержки, также вносят лепту в развитие математической тревожности своих учеников.

Более того, не только учителя, но и родители могут повлиять на развитие математической тревожности у своих детей, распространяя гендерные стереотипы об успешности в математике. К примеру, в развитие тревожности могут внести вклад такие стереотипные высказывания родителей, как «математика слишком сложна для девочек» или «мальчики справляются с техническими дисциплинами лучше девочек». Примечательно, что математическая тревожность встречается чаще среди женщин, чем среди мужчин, что объясняется вышеописанными гендерными стереотипами (Goetz et al., 2013).

Другой значительный фактор математической тревожности - генетический. Недавнее исследование показало, что развитие математической тревожности может быть объяснено не только средовыми факторами, но и генетическими предпосылками к этому типу тревожности (Artemenko, Daroczy, & Nuerk, 2015).

1.2 Негативные последствия тревожности

Несмотря на то, что корни математической тревожности еще предстоит выявить, ее последствия очевидны. Математическая тревожность зачастую сопровождается негативным отношением к математическими дисциплинам, однако самым сильным негативным последствием этого феномена является низкая успешность в математике, избегание технических профессий, ситуаций, связанных с математическими подсчетами в обычной жизни, и вытекающие из вышеперечисленного последствия (Hembree, 1990).

Итак, как уже было сказано, математическая тревожность прочно связана с негативными эмоциями и аттитюдами к математике. Таким образом, неудивительно, что в исследовании Ашкрафта и коллег (M. H. Ashcraft & Moore, 2009) у старшеклассников была выявлена негативная корреляция между математической тревожностью и наслаждением математикой, а так же между математической тревожностью и мотивацией заниматься математикой. Кроме того, математическая тревожность негативно коррелирует с отношением к преподавателям математики.

Как было показано во многих исследованиях, люди, страдающие от математической тревожности, справляются с математическими задачами хуже, чем те, у кого наблюдаются низкие показатели математической тревожности. Примечательно, что математическая тревожность сама по себе влияет на то, насколько эффективно человек справляется с математическими заданиями. Таким образом, было продемонстрировано, что снижение одной лишь математической тревожности (без дополнительных математических тренировок) приводит к более высокой успешности решения математических задач.

Избегание математики в профессиональной и повседневной жизни объясняется теорией глобального избегания (global avoidance theory), которая заявляет о том, что математическая тревожность играет ключевую роль в сниженной математической продуктивности (Mark H Ashcraft & Faust, 1994). Согласно данной теории, лица с высоким уровнем математической тревожности склонны избегать ситуаций, связанных с математикой. Как следствие, они становятся менее компетентными в математике, что вызывает у них большую тревожность. Данная закономерность может быть представлена в виде замкнутого круга: высокая тревожность сопровождается низкими оценками по математическим дисциплинам. Это может привести к тому, что человек выбирает меньше математических дисциплин в будущем, и тем самым понижает свою компетентность в данной сфере. Все это в итоге влияет на выбор карьерного пути. Люди с высоким уровнем математической тревожности реже поступают на технические специальности. Так учащиеся на гуманитарных специальностях в среднем имеют более высокий уровень математической тревожности, чем студенты технических специальностей (M. H. Ashcraft & Moore, 2009).

Что касается продуктивности в математике, то по этому параметру различия между группами высоко и низко математически тревожных проявляются только в сложных, но не простых арифметических заданиях. Так, в заданиях на сложение или умножение однозначных чисел группы высокой и низкой тревожности не проявляют различий. Однако более сложные задания (такие как сложение двузначных чисел или выполнение нескольких арифметических операций с двузначными числами) вызывают трудности у лиц с высокой математической тревожностью приводя к пониженным результатам (Faust, Ashcraft, & Fleck, 1996). Фауст и коллеги назвали данное явление эффектом сложности и тревожности (anxiety-complexity effect) и описали его как ухудшение продуктивности высоко математически тревожных при нарастании сложности математического задания. Кроме нарастания сложности математического задания, большую роль в усилении тревожных реакции играют временные ограничения, наложенные на решение математической задачи. Так, было показано, что люди с высоким уровнем математической тревожности выполняют математические задания значительно хуже, когда есть жесткие ограничения на время выполнения заданий (M. H. Ashcraft & Moore, 2009).

Тем не менее, Фауст и коллеги обнаружили, что высоко математически тревожные испытуемые в отсутствие временных рамок выполняют математические задачи быстрее, чем группы низкой и средней тревожности, но при этом совершали больше ошибок, чем любая из этих групп. Очевидно, группа испытуемых с высокой математической тревожностью жертвовала точностью в пользу скорости. Авторы назвали этот эффект сдвигом точности на скорость (speed-accuracy trade-off). Эффект сдвига точности на скорость объясняют тем, что люди с высоким уровнем математической тревожности стремятся поскорее покинуть тревожную ситуацию, т.е. ситуацию, связанную с математикой (эффект локального избегания) (Faust et al., 1996).

Так, очевидно, что математическая тревожность оказывает негативное влияние на различные сферы жизни людей, которые от нее страдают. В большей степени математическая тревожность понижает продуктивность в математике и снижает мотивацию высоко математически тревожных к выбору профессий, тем или иным образом связанных с математикой. В современном мире математика и технические науки играют как никогда важную роль, имеют место практически в любой сфере профессионального и академического развития. В условиях нынешнего развития науки и промышленности, ускоряющемся темпе технологических разработок именно профессионалы технических специальностей имеют наибольшее преимущество при выборе профессии. Таким образом, весьма важно выявить способы снижения математической тревожности, для того чтобы снизить негативное отношение к техническим профессиям, ситуациям, связанным с математикой и арифметикой, и самое главное, для того чтобы повысить успешность в математике у людей с высоким уровнем математической тревожности.

1.3 Связь математической тревожности с рабочей памятью

Математическая тревожность также может влиять на продуктивность напрямую, перегружая рабочую память (Faust et al.). Тревожные люди страдают от навязчивых мыслей о том, как плохо они справляются с выполнением заданий, что может отвлекать их внимание от задачи и перегружать ресурсы рабочей памяти. В течение многих лет было обнаружено, что личностная тревожность связана с дефицитом рабочей памяти (Berggren, Richards, Taylor, & Derakshan). Вероятно, если тревожность влияет на рабочую память, это оказывает особенно сильное влияние на выполнение арифметических задач, поскольку во многих исследованиях была обнаружена прочная связь между рабочей памятью и продуктивностью в арифметике. Особенно ярко эта связь проявляется в задачах, которые включают арифметические действие с многозначными числами и / или требуют переноса через десяток (Faust et al., 1996; Suбrez-Pellicioni, Macarena, Nъсez-Peсa, Marнa Isabel, & Colomй). Таким образом, нагрузка на рабочую память, вызванная математической тревожностью и связанными с нею тревожными мыслями, может быть правдоподобным объяснением пониженной продуктивности в математике. Ашкрафт и Кирк (M H Ashcraft & Kirk, 2001) обнаружили, что люди с высокой математической тревожностью демонстрируют меньший объем рабочей памяти, чем люди с низкими уровнями математической тревожности, особенно в задачах, требующих математических подсчетов. В частности, высоко математически тревожные испытуемые, принимавшие участие в исследованиях авторов, выполняли задания медленнее и совершали значительно больше ошибок, чем низко тревожные испытуемые в задачах, в которых требовалось складывать в уме, одновременно удерживая в памяти числа.



Глава 2. Связь математической тревожности с эмоциями и эффекты нейромодуляции

Как уже было сказано ранее, математическая тревожность прочно связана с негативными эмоциями. Исследования свидетельствуют о том, что мозговая активность людей с высоким уровень математической тревожности отличается от активности испытуемых с низким уровнем тревожности. К примеру, у детей с высоким уровнем математической тревожности наблюдалась гиперактивация миндалины и других областей коры, связанных с регуляцией негативных эмоций. Данная активация была обнаружена во время решения математических задач (Yang et al., 2012).

Миндалевидное тело обычно связывают с различными психическими расстройствами и различными типами тревожности. Гиперактивация миндалевидного тела приводит к дезактивации вентромедиальной префронтальной коры, которая играет важную роль в подавлении эмоциональных ответов и в модуляции поведения. Подобная гиперактивация наблюдается у высоко математически тревожных испытуемых, но не у испытуемых с низким уровнем тревожности.

К вышесказанному можно добавить, что у высоко математически тревожных испытуемых не наблюдается достаточной активации в левой фронтальной извилине и островке, в то время как она присутствует у нетревожных испытуемых при решении задачи на разрядную запись числа (Pletzer, Kronbichler, & Nuerk, 2015). Данные регионы участвуют в тормозном контроле в процессе сравнения чисел. Таким образом, данные исследования свидетельствуют о том, что математическая тревожность препятствует эмоциональной обработке в зонах, связанных с задачей, вместо того чтобы активизировать зоны тормозного контроля, связанные с задачей. Следовательно, люди с высоким уровнем математической тревожности скорее фокусируются на негативных эмоциях, связанных с математичкой, чем на самом задании. Это ведет к ухудшению выполнения заданий.

Таким образом, регуляция эмоциональных реакций минимизирует негативное влияние математической тревожности на продуктивность в решении математических задач. Так, Лайонс и Бейлок (Lyons & Beilock, 2012), изучая продуктивность высоко математически тревожных индивидов, показали что те из них, у кого перед решением математического задания была обнаружена активация фронтопариетальной сети (которая участвует в регуляции эмоций и когнитивный контроль), была повышена продуктивность в математике.

Говоря об эмоционально обработке у людей высоким уровнем математической тревожности, нельзя не упомянуть дорсолатеральную префронтальную кору - зону, которая играет важную роль в эмоциональной регуляции (в том числе связанной с математической тревожностью) (Lyons & Beilock, 2012). Например, было показано, что активность правой ДЛПФК у высоко математической тревожных испытуемых была понижена, если процесс решения задач не был контролируем (Yang et al., 2012). И наоборот, когда решение задач было контролируемо, была понижена активность левой ДЛПФК (Pletzer et al., 2015).

Этому соответствуют и данные Херрингтона (Herrington et al., 2005) о том, что существует полушарная асимметрия в эмоциональной обработке в ДЛПФК. А именно, ученые показали, что левая ДЛПФК связана с позитивной эмоциональной обработкой стимулов. Эти данные были получены в исследовании с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), в котором испытуемые выполняли эмоциональный тест Струпа. В ходе исследования была обнаружена большая активность в зонах левой ДЛПФК, чем в правой при обработке приятных стимулов. Опираясь на эти результаты, авторы заключили, что те функции ДЛПФК, которые связаны с обработкой эмоций, могут быть функционально асимметрично локализованы в полушариях, в зависимости от валентности обрабатываемых эмоций.

С этим согласуются результаты исследования , которые свидетельствуют о том, что правая ДЛПФК связанна с противоположными функциями (по сравнению с функциями левой ДЛПФК, указанными Херрингтоном) (Sarkar et al., 2014). Дальтон выявил повышенную активность в орбитофронтальной коре, латеральной префронтальной коре и двусторонней островковой коре в ответ на угрожающей стимул. Подобная активация преобладала в правом полушарии, из чего авторы вывели предположение.

Более того, недавнее исследование Саркара и коллег показало, что высоко математически тревожные испытуемые выполняли простые математические задания лучше, когда производилась транскраниальная стимуляция их дорсолатеральной префронтальной коры (Sarkar et al., 2014). Авторы показали, что анодная стимуляция левой ДЛПФК и катодная стимуляция правой ДЛПФК приводят к улучшению решения математических задач у высоко тревожных испытуемых. Предполагается, что стимуляция ДЛПФК помогает снизить негативную оценку математических задач.

Авторы провели двойное-слепое, плацебо-контролируемое исследование с внутрисубъектным экспериментальным планом, с выборкой, состоящей из испытуемых с низким и высоким уровнем математической тревожности. Испытуемые посещали две экспериментальные сессии, в каждой из которой они получали либо реальную стимуляцию, либо стимуляцию плацебо. После 30 минут стимуляции испытуемые решали ряд простых арифметических заданий, направленных на сравнение чисел, сопровождаемых валентным стимулом. Авторы заявляют, что группа высоко математически тревожных испытуемых в условии реальной стимуляции справлялась с математическим заданием быстрее, чем в условиях плацебо-стимуляции. Улучшения точности решения задач обнаружено не было. Также не было обнаружено положительного эффекта стимуляции на решение математических задач у группы с низким уровнем тревожности.

Однако, до сих пор неизвестно, проявляются ли описанные эффекты стимуляции при решении сложных математических задач. Согласно предыдущим исследованиям, при решении простых арифметических задач не наблюдается значимых различий в количестве правильных ответов у групп с низким и высоким уровнем математической тревожности. Однако различия наблюдаются в решении более сложных задач (таких как сложение двузначных чисел или использование различных арифметических операций в одном задании). Данная закономерность была названа эффектом сложности, который описывается как понижение успешности выполнения задание при нарастании его сложности (Faust, Ashcraft, & Fleck, 1996). Итак, весьма важно выяснить, как стимуляция может повлиять на успешность решения сложных математических задач, а не только простых, как было сделано в исследовании Саркара.

Итак, все рассмотренные выше исследования подводят нас к необходимости изучить феномен математической тревожности, определить его связь с зонами ДЛПФК, ассоциируемых с эмоциональной обработкой и найти способы снижения математической тревожности.

2.1 Методы

2.1.1 Описание выборки

Выборка состоит из 26 человек (22 женщины, 4 мужчины) из которых один испытуемый был исключен из анализа, в связи с неправильным пониманием инструкции. Средний возраст испытуемых составлял 20 лет (M=20.77; SD=1.42) Испытуемые принимали участие в исследовании на добровольной основе, часть из них получала дополнительный балл к оценке по выборной дисциплине. Группа высоко математически тревожных испытуемых состоит из 17 человек. Из них 7 испытуемых были распределены в группу реальной стимуляции, 8 человек - в группу ложной стимуляции. Группа испытуемых с низким уровнем математической тревожности состояла из 9 человек, из которых 5 человек были распределены в группу истинной стимуляции, а 4 - в группу ложной стимуляции.

2.1.2 Экспериментальный дизайн

В этой работе мы используем межгрупповой, плацебо-контролируемый экспериментальный план. В начале две группы испытуемых (разделенные по уровню математической тревожности на низко тревожную группу и высоко тревожную группу) собраны исходя из результатов опросника уровня математической тревожности (методика sMARS - short Math Anxiety Rating Scale).

Эксперимент состоит из двух экспериментальных сессий. В ходе первой сессии испытуемые без предъявления стимуляции проходят ряд методик:

? «Числовая линия» и «Чувство числа» используются в качестве простого арифметического задания.

? «Время реакции» - методика, которая используется для того, чтобы выявить является ли снижение времени решения задач специфичным для математики.

? «Пространственный тест Корси» - используется в данной работе для измерения визуально-пространственной рабочей памяти.

? «Two Column Addition» состоит из 55 сложных задач на сложение двузначных чисел

В ходе второй сессии испытуемые проходят описанные выше методики, после воздействия реальной или плацебо-стимуляции.

2.2 Описание методик

2.2.1 Опросник математической тревожности sMARS

В этой работе для определения уровня математической тревожности был использован опросник математической тревожности sMARS (short Math Anxiety Rating Scale), разработанная Александером и Мартрэем в 1989 году (Alexander, L., & Martray, C. R., 1989).

Данная методика была адаптирована на русский язык с использованием обратного перевода. Утверждения оригинальной методики были направлены на предъявление детям школьного возраста, поэтому в данной методике утверждения были переведены в прошедшее время для использования взрослыми.Валидность методики на взрослой выборке была подтверждена в более ранних исследованиях (Suarez-Pellicioni, Nunez-Pena, & Colome, 2013).

Методика Математической тревожности состоит из 25 утверждений о различных ситуациях, связанных с математичкой. Респонденты отмечают по шкале Лайкерта от 1 до 5, насколько тревожными они чувствовали себя в приведенных утверждениях. Материалы методики представлены в приложении (см. Приложение А). Заполнение методики происходило на онлайн платформе Google Forms. На основании результатов методики испытуемые были приглашены на очные этапы эксперимента.

Пилотное исследование адаптации методики sMARS на русский язык было проведено на выборке, состоявшей из 451 русскоговорящего студента. Оригинальная методика sMARS обладает трехфакторной структурой, однако конфирматорный факторный анализ показал, что низкую согласованность данной модели с результатами, полученными на русскоговорящей выборке (RMSEA=0.135; CFI=0.96; TLI=0.95; WRMR=2.493).

Кроме того, один из факторов sMARS, тестовая тревожность, связанная с числами, содержал группу из 4 сильно локально зависимых утверждений, из 5 утверждений данного фактора в целом. Из-за этих проблем с факторной структурой было решено использовать общую сумму баллов по тесту как единственную меру математической тревожности. Этот подход уже успешно применяется в предыдущих исследованиях (Ashcraft & Moore, 2009). Данные локально зависимые утверждения, отличающиеся друг от друга только одним словом (выполнение четырех различных математических операций), слишком похожи друг на друга, чтобы внести существенный вклад в результаты, поэтому 3 из них были удалены из окончательного подсчета суммы результатов. Еще одно утверждение было удалено из подсчета результатов из-за плохих психометрических свойств, в результате чего в русской версии методики оценки математической тревожности используется 21 утверждение.

В данной работе пороги высокой и низкой математической тревожности был выделен как верхний и нижний квартиль по результатам опросника всех респондентов. Так, порог высокой тревожности был выделен как верхний квартиль и составил 79 баллов (из 105 максимально возможных), межквартильный размах составил. Порог высокой математической тревожности был определен как нижний квартиль и составил 49 (из минимально возможного результата - 21).

2.2.2 Чувство числа (Dot Task)

Данная методика представляет собой сравнение несимволически выраженных количеств. На экране предъявляются массивы из желтых и синих точек, расположенные в случайном порядки и различающиеся по размеру. Задача испытуемого - определить, какого цвета массивы преобладают на экране. В случае преобладания желтых точек, испытуемым следует нажать на клавиатуре клавишу «С», в случае преобладания синих точек - клавишу «Ж».

Стимульный материал состоит из 150 статических изображений с массивами желтых и синих точек, число которых колеблется от 5 и 21 точки каждого цвета, отношения массивов в двух цветах составляют 1:3 и 6:7. Предъявляемые стимулы одинаковы для всех участников. Изображение точек появляется на экране в течение 400 мс, максимальное время ответа составляет 8 секунд. Если участник не нажимает клавишу в течение этого времени, ответ записывается как неправильный. На экране появляется сообщение о том, что испытуемому необходимо нажать клавишу пробела для перехода к следующему заданию.

Перед основной серией теста, на экране предъявляется инструкция и испытуемый проходит тренировочную серию. Испытуемый имеет возможность повторить прохождение тренировочной серии.

Тест состоит из 3-х блоков, содержащих по 50 заданий. В конце каждого блока испытуемый может сделать перерыв и возобновить тестирование позже.

Методика Чувство проводилась на интернет-платформе Inlab Twins, разработанной лабораторией возрастной психогенетики ПИ РАО.

Программа регистрировала правильность ответов и время реакции на каждый ответ испытуемого.

Согласно исследованию Дитрих и коллег (Dietrich, Huber, Moeller, & Klein, 2015), чувство числа не связано с математической тревожностью. В заданиях на сравнение не символически выраженных количеств, не проявляется различий между высоко и низко математически тревожными испытуемыми. Таким образом, в данном исследовании мы предполагаем, что значимых различий в решении теста Чувство числа группами низкой и высокой тревожности до и после нейромодуляции обнаружено не будет. Мы ожидаем, что в группе ВМТ не будет различий в успешности решения данного задания до и после стимуляции (в том числе и в случае ложной стимуляции). А также предполагается, что в группе НМТ не будет различий в успешности решения данного задания до и после стимуляции (в том числе и в случае ложной стимуляции).

2.2.3 Числовая линия (Number Line)

Данная методика измеряет чувство числа в аспекте точности определения числовой линии.

В данной методике на экране демонстрируется числовая линия, представляющая собой отрезок с начальной отметкой 0 и конечной отметкой 1000. В верхней части экрана, над числовой линией, предъявляется какое-либо число. Задача испытуемого состоит в том, чтобы разместить на числовой линии число, указанное в верхней части экрана.

В ходе теста испытуемым предъявляется 22 числа. Числа предъявляются всем участникам в определенном порядке: 246, 179, 818, 78, 722, 150, 366, 122, 738, 5, 147, 938, 18, 606, 2, 34, 754, 100, 56, 163, 486, 725.

Программа регистрирует среднее отклонение отмеченной испытуемым позиции на линии от действительной позиции каждого числа. Таким образом, чем больше значение показателя по этому тесту, тем хуже результат испытуемого.

Как уже было сказано выше, чувство числа не связано с математической тревожностью, поэтому мы не ожидаем увидеть различий в успешности выполнения данной методики в связи с нейромодуляцией.

2.3 Время реакции выбора

Данная методика направлена на изучение времени реакции испытуемых. Согласно исследованию Сракара и коллег (Sarkar et al., 2014), после проведения транскраниальной стимуляции ДЛПФК испытуемые с высоким уровнем математической тревожности демонстрировали более низкое время реакции в простом математическом задании, чем испытуемые с низким уровнем математической тревожности, получавшие транскраниальную стимуляцию. В данной работе мы хотим выяснить, являются ли изменения в скорости реакции специфичными для предъявляемого задания или же они будут проявляться и в классических тестах, измеряющих время реакции.

Мы предполагаем, что улучшения времени реакции при решении математического задания ВМТ испытуемыми в выше указанном исследовании, является специфичным именно для математических заданий, которые вызывают у ВМТ особую трудность. Данное предположение опирается на то, что улучшения времени реакции после стимуляции не наблюдалось у НМТ. Таким образом, в нашем исследовании мы предполагаем, что ни в одной из экспериментальных групп не будет обнаружено снижения времени реакции при выполнении теста “Время реакции” после транскраниальной стимуляции.

В данном тесте на экране предъявляются числа 1, 2, 3, 4 в случайном порядке со случайным временным интервалом между 1 и 3 секундами. Количество предъявлений - 40.

Задача испытуемого состоит в том, чтобы максимально быстро и точно нажать на клавиатуре клавишу, соответствующую предъявленному на экране числу. Время ответа испытуемого ограничено 8-ю секундами. Если в обозначенное время испытуемый не дает ответа, программа автоматически переходит к следующему предъявлению. Тест содержит тренировочную серию из шести заданий.

Регистрируемые показатели: количество правильных ответов и среднее значение времени реакции. В статистическом анализе используется показатель времени реакции на правильные ответы.

2.4 Пространственый тест Корси (Corsi Tapping Block)

Данная методика используется для оценки визуально-пространственной рабочей памяти. Согласно Ашкрафту, рабочая память занимает ключевое место в изучении математической тревожности. Согласно исследованиям (M H Ashcraft & Kirk, 2001), попадая в ситуацию, связанную с математикой, люди с высоким уровнем математической тревожности загружают свою рабочую память тревожными мыслями о математике и о своих математических способностях. Это приводит к тому, что ограниченных ресурсов рабочей памяти оказывается недостаточно для успешного выполнения математического задания.

Так, в нашем исследовании мы хотим выяснить, может ли транскраниальная стимуляция постоянным электрическим током повлиять на рабочую память испытуемых с высоким и низким уровнем математической тревожности. Прямым показателем данных изменений будут результаты по методике Пространственный тест Корси, основанной на зрительно-пространственном тесте Корси (Berch, Krikorian, & Huha, 1998).

В данном тесте на экране компьютера предъявляются последовательности из поочередно «загорающихся» блоков-кубиков. Тест начинается с тренировочной серии, результаты которой не засчитываются. В основной серии тест начинается с предъявления последовательности из 4-х кубиков; максимально возможное количество элементов в одной последовательности - 9. Во время предъявления каждый кубик «светится» в течение одной секунды с интервалом так же в одну секунду. После того, как каждый кубик из последовательности загорится, испытуемому предлагается экран с таким же расположением кубиков исходного (не “подсвеченного”) цвета. После нажатия на кубик он загорается желтым цветом, как и раньше, и погасает сразу после нажатие на следующий кубик.

Задача испытуемого заключается в том, чтобы воспроизвести последовательности «зажигания» предъявленных кубиков, нажимая на кубики в правильном порядке с помощью компьютерной мыши. Тест автоматически прерывается в случае, если испытуемый неправильно выполняет последовательность на каком-либо уровне. теста

Регистрируемый показатель данного теста - количество правильных ответов.

2.5 Математическое задание (Two Column Addition Task)

Данная методика используется в качестве сложного математического задания для оценки продуктивности в математике испытуемых до и после нейромодуляции.

Данный тест предъявляется на платформе программирования психологических экспериментов PEBL (The Psychology Experiment Building Language (Mueller & Piper, 2014)). На экране предъявляются три двухзначных числа столбиком. Задача испытуемого - ввести сумму этих чисел и нажать на клавишу “enter” после введения ответа. Как только испытуемый начинает вводить ответ исходный пример исчезает и на экране остается только строка ввода. На решение каждого примера выделяется 15 секунд. После истечения этого времени, на экране появляется надпись, сигнализирующая о том, что время истекло, после чего появляется следующий пример. После ввода ответа испытуемый не получает обратную связь о правильности решения. Тест состоит из 55 примеров, 10 из которых относятся к тренировочной серии, результаты по примерам тренировочной серии в анализе не используются. В ходе тренировочной серии испытуемые получают обратную связь о времени решения каждого примера. В основной серии данная информация не предъявляется.

В тесте регистрируется количество правильно решенных примеров, а также время их выполнения.

Данное задание рассматривается как сложное (в особенности для высоко математически тревожных испытуемых) по ряду причин: во-первых, оно требует от испытуемого сложить три двухзначных числа, что практически неизбежно приводит к необходимости переноса десятков. Согласно многочисленным исследованиям, именно перенос через десяток вызывает особые трудности у лиц с высоким уровнем тревожности, так как нагружает ограниченные ресурсы рабочей памяти, которые у ВМТ уже заняты тревожными мыслями. Во-вторых, данное задание считается сложным, так как оно имеет очень строгие временные рамки. Испытуемый должен решить и записать ответ за 15 секунд. Лица с высоким уровнем тревожности труднее справляются с решением задач под действием временных ограничений, особенно, если на решение математического примера дается такой короткий промежуток времени.

Относительно результатов решения данного задания, мы предполагаем, что нейромодуляция приведет к увеличению количества правильных ответов и снижению времени решения задач у испытуемых с высоким уровнем математической тревожности, получавших истинную, но не ложную стимуляцию. Что касается испытуемых с низким уровнем тревожности, мы не ожидаем, что они будут выполнять задания быстрее или с большим количеством правильных ответов после стимуляции (как истинной, так и ложной).

2.6 Параметры стимуляции

В данном исследовании предъявляется транскраниальная стимуляция постоянным током в 1А перед предъявлением тестовых методик. Длительность стимуляции составляет 20 минут в условии реальной стимуляции. Сила электрического тока нарастает постепенно в течении 15 секунд после включения прибора (NeuroConn, GmbH, Ilmenau, Germany) по истечении 15 секунд сила тока держится на постоянном уровне в 1А в течении 20 минут. По истечении 20 минут сила тока постепенно, за 15 секунд, снижается до 0А.

В условиях ложной стимуляции, сила тока также нарастает до 1А в течении 15 секунд, затем держится на постоянном уровне 1А в течении 30 секунд, а затем снижается до 0А за 15 секунд. Данные манипуляции производятся для того чтобы воспроизвести реальные физиологические ощущения, возникающие при стимуляции. Так как в группе истинной стимуляции данный процесс занимает 20 минут, то и группе ложной стимуляции сообщается, что им необходимо находится под воздействием стимуляции в течении 20 минут, тогда как в реальности это не так.

Для стимуляции используются резиновые электроды прямоугольной формы (3х3см), помещенные в тканевый чехол, пропитанный раствором хлорида натрия.

Расположение электродов: анод расположен на левой ДЛПФК, точка F3 по международной системе «10--20%». Катод расположен на правой ДЛПФК, точка F4 по международной системе «10--20%».
Данное расположение электродов применено в соответствии с данными, свидетельствующими о том, что правая ДЛПФК связана с обработкой негативных эмоций, а левая с обработкой позитивных эмоций (Herrington et al., 2005).



Результаты

Для анализа полученных данных был использован парный t-критерий Стьюдента для сравнения зависимых выборок (т.е. для сравнения результатов до и после стимуляции).

Группа высокой математической тревожности: количество правильных ответов и время реакции в условиях реальной стимуляции

Для сравнения продуктивности решения математического задания Two Column Addition группой высокой тревожности до после истинной стимуляции был использованы парный t-критерий Стьюдента. По результатам анализа количества правильных ответов в задании Two Column Addition на первом этапе эксперимента (M =31 , SD = 10,07 ) и на втором этапе (M = 33, SD = 9.48 ) не было обнаружено значимых различий t (6) = -1.353, p = .224.

Кроме того не было обнаружено значимых различий в средних значениях времени выполнения Two Column Addition на первом и на втором этапе t(5) = 2.432, p = .059. А также в медианах времени выполнения данного задания на первом и на втором этапе t(5) = 1.371, p = .228

Группа высокой математической тревожности: количество правильных ответов и время реакции в условиях ложной стимуляции

В группе ложной стимуляции были обнаружены различия в продуктивности решения математического задания на первом и втором этапе эксперимента t(7) = -2.410, p = .046, а именно испытуемые давали большее количество правильных ответов после проведения ложной стимуляции (M = 30, SD = 9.99 ), чем до (M = 26, SD = 11.98). Также испытуемые выполняли задания в среднем быстрее после ложной стимуляции, чем до нее t(7) = 3.530, p = .004. То же самое наблюдалось в медианах времени выполнения задания - оно было сокращено после проведения ложной стимуляции t(5) = 5.0478, p = .001.

Группа низкой математической тревожности: количество правильных ответов и время реакции в условиях реальной стимуляции

В группе низкой математической тревожности парный t-критерий Стьюдента выявил улучшение решения математических задач после истинной стимуляции t (4)= -4.296, p = .006, данный показатель проявился в повышенном количестве правильных ответов в тесте после стимуляции. Средние значения до стимуляции составили: M = 31, SD = 6.58. После стимуляции: M = 38, SD = 4.38.

Что касается времени реакции, испытуемые с низким уровнем математической тревожности справлялись с заданиями не проявили значимых различий в среднем времени решения математических задач t (4) = 0.035, p = .972. Также не обнаружено изменений в медианах времени решения t(4) = -0.08, p = .931.

Группа низкой математической тревожности: количество правильных ответов и время реакции в условиях ложной стимуляции

Группа низко тревожных испытуемых не проявила различий в точности решения математических задач до (M =29, SD = 13.40) и после (M =33 , SD = 7.54) ложной стимуляции t(3)= -0.644, p = .565, что было выявлено с использованием парного t-критерия Стьюдента.

Также не было обнаружено различий в средних показателях времени решения задач до и после ложной стимуляции t(3)= -0.369, p = .722 и в медианах по данному показателю t(3)= 1.752, p = .123.

Результаты по методикам Чувство числа, Числовая линия, Время реакции, Пространственный тест Корси для группы ложной стимуляции

Для проверки наличия различий в успешности выполнения вышеуказанных методик до и после ложной стимуляции был использован парный t-Критерий Стьюдента. Ни в группе низкой математической тревожности, ни в группе высокой математической тревожности не было обнаружено значимых различий в результатах прохождения ни одной из выше описанных методик. Более подробная статистическая информация по результатам данных методик представлена в приложении Б.

Результаты по методикам Чувство числа, Числовая линия, Время реакции, Пространственный тест Корси для группы истинной стимуляции

Для проверки наличия различий в успешности выполнения методик Чувство числа, Числовая линия, Время реакции, Пространственный тест Корси до и после истинной стимуляции был использован парный t-Критерий Стьюдента. Ни в группе низкой математической тревожности, ни в группе высокой математической тревожности не было обнаружено значимых различий в результатах прохождения ни одной из выше описанных методик после истинной стимуляции. Более подробная статистическая информация по результатам данных методик представлена в приложении В.



Заключение

Основными целями данной работы были - выявить, может ли транскраниальная стимуляция постоянным током модулировать активность зон ДЛПФК, а именно: повысить активность зон, связанных с обработкой позитивных эмоций и понизить активность зон, связанных с обработкой негативных эмоций; а также выяснить, приведет ли подобная модуляция активности зон ДЛПФК к снижению уровня математической тревожности и, таким образом, к повышению продуктивности решения математических задач.

Таким образом, в этом исследовании, мы выявили, что группы испытуемых с низким уровнем математической тревожности выполняли математическое задание с большей точностью, после предъявления нейромодуляции. Успешность проявлялась в количестве правильно решенных задач. В то же время подобных улучшений не наблюдалось в группе низко математически тревожных испытуемых, получавших ложную стимуляцию. То есть испытуемые, не подвергшиеся нейромодуляции не показали значимых изменений в точности решения математических задач.

Таким образом, мы можем заключить, что в данном исследовании был зафиксирован позитивный эффект нейромодуляции, проявившийся, тем не менее, лишь у низко тревожных испытуемых.

Что касается группы высоко математически тревожных испытуемых, которые представляли особый интерес для данного исследования, то нам не удалось обнаружить каких-либо эффектов нейромодуляции на точность или скорость решения математических заданий. В то же время, мы выявили улучшение в точности и скорости решения математических задач испытуемыми с высоким уровнем математической тревожности после ложной стимуляции. Данный эффект можно объяснить эффектом плацебо, так как испытуемые знали о целях эксперимента и могли ожидать улучшений в своей продуктивности. Это согласуется и с данными о том, что высоко математически тревожные испытуемые из группы ложной стимуляции не проявили изменений в решении задач. Можно предположить, что они, догадываясь о целях исследования, не ожидали, что нейромодуляция окажет на них какой-либо эффект, так как они не страдают от математической тревожности.

Тем не менее, эти результаты противоречат данным, полученным в исследовании Саркара, свидетельствующем о том, что нейромодуляция приводит к понижению продуктивности высоко математически тревожных и к повышению продуктивности низко математически тревожных (Sarkar et al., 2014).

Различия в результатах можно объяснить рядом причин. Во-первых, в вышеуказанном исследовании испытуемым предъявлялись простые арифметические задачи на сравнение однозначных чисел. В то время как в данном исследовании использовалось сложное задание на сложение трех двузначных чисел. Согласно исследованию Суарес-Пелисиони (Suбrez-Pellicioni, Macarena, Nъсez-Peсa, Marнa Isabel, & Colomй, 2015), именно задания на перенос через десяток вызывают особенные затруднения у испытуемых с высоким уровнем тревожности. И именно в таких заданиях проявляются наибольшие различия в продуктивности тревожных и низко тревожных испытуемых. Кроме того, в исследовании Саркара были использованы электроды размером 5х5 см, в то время как в данном исследовании были использованы электроды размером 3х3 см.

Что касается полученных результатов по методикам Чувство числа, Числовая линия, Время реакции, Пространственный тест Корси в группах ложной стимуляции, как у испытуемых с высоким уровнем тревожности, так и с низким, то отсутствие значимых результатов подтверждает, поставленные в исследовании гипотезы. Мы предполагали, что группы, получавшие ложную стимуляцию не проявят изменений при выполнении данных методик. Группы ложной стимуляции были использованы в качестве контрольных, для того чтобы выявить, не является ли сам факт участия в эксперименте с использованием нейромодуляции, подталкивающим к изменению успешности прохождения методик.

Кроме того, отсутствие значимых результатов можно объяснить тем, что выборка данного исследования недостаточно велика.

Обратимся к результатам по указанным методикам испытуемых, получавших истинную стимуляцию. В данных условиях тоже не было выявлено значимых различий. Отсутствие изменений в успешности прохождений методик Чувство числа и Числовая линия соответствуют поставленным гипотезам. В самом деле, мы предполагали, что методики измеряющую такую характеристику как чувство числа, не зарегистрируют изменений продуктивности в математике, так как являются слишком простыми. Кроме того, как было упомянуто выше, чувство числа не связано с математической тревожностью.

Отсутствие значимых различий во всех экспериментальных группах при прохождении методики Время реакции может свидетельствовать о том, что данное исследование не смогло выявить влияния нейромодуляции на время реакции. Более того, снижение времени решения математических задач также не было обнаружено ни среди низко тревожных, ни среди высоко тревожных испытуемых из группы истинной стимуляции.

Среди испытуемых высокой и низкой тревожности, получавших истинную стимуляцию также не было обнаружено изменений при повторном прохождении методики Пространственный тест Корси, измеряющем визуально-пространственную зрительную память. В данном исследовании мы не выявили эффектов нейромодуляции на показатели визуально-пространственной рабочей памяти ни в одной группе испытуемых. Это может быть объяснено данными, свидетельствующими о том, что наибольший эффект нейромодуляции на рабочую память оказывает анодная стимуляция правой ДЛПФК (Trumbo et al., 2016), в то время как в нашем исследовании проводилась катодная стимуляция правой и катодная стимуляция левой ДЛПФК.

...