ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2004, том 30, № 1, с. 38-46
УДК 612.821
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ КЛАССИФИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ У ДЕТЕЙ С РАЗЛИЧНЫМ СТИЛЕМ КОГНИТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
© 2004 г. Т. Г. Бетелева, Н. Е. Петренко
Институт возрастной физиологии РАО, Москва Поступила в редакцию 09.12.2002 г.
У детей 7 лет, разделенных на группы рефлексивных и импульсивных с помощью теста сопоставления знакомых фигур (М^Г), исследовались событийно связанные потенциалы различных областей коры мозга при классификации формы изображения на основании одного разделительного признака и при наличии дополнительной информации. Сопоставление успешности опознания зрительных стимулов у рефлексивных и импульсивных детей в условиях альтернативного выбора (М^Г) и классификации по заданному разделительному признаку свидетельствует о различии как механизмов селекции, так и механизмов анализа сенсорных признаков стимула. При классификации формы изображения по разделительному признаку начальные стадии анализа отражаются в появлении в левом полушарии негативной волны N80 у импульсивных детей, что можно рассматривать как отражение большей скорости выделения разделительного признака у этой группы. У импульсивных детей наблюдалось также более раннее развитие и более высокая амплитуда компонента Р300, по сравнению с рефлексивными детьми, у которых на этот позитивный компонент накладывались волны N250 и N350, свидетельствовавшие о продолжающейся обработке информации. Наличие в фигуре элемента, совпадающего с разделительным признаком, у рефлексивных детей приводит к увеличению амплитуды N350 в правой височно-теменно-затылочной области, у импульсивных детей увеличение негативного сдвига, соответствующего волне N350, наблюдается в левой височно-теменно-затылочной области; в левой лобной области наличие дополнительной информации вызывает усиление волны N400.
В предыдущих исследованиях с использованием событийно связанных потенциалов (ССП) у детей 7-летнего возраста была выявлена топографическая организация классификации изображений на основе одного разделительного признака
[1] и при наличии дополнительной информации
[2]. В настоящей работе исследуются индивидуальные особенности классификации изображений у детей 7 лет в зависимости от стиля когнитивной деятельности.
К настоящему времени в психологии индивидуальных различий описано более десятка различных подходов к определению когнитивных стилей, среди которых большое распространение имеет параметр рефлексивность - импульсивность. Он был введен при изучении индивидуальных особенностей принятия решений в ситуации неопределенности, когда необходимо осуществить правильный выбор из нескольких альтернатив [3]. По скорости и точности опознания изображений, идентичных образцу, дети разделяются на рефлексивных, выполняющих задание медленно и точно, и импульсивных, работающих быстро и часто неточно. Эти особенности реагирования проявляются в различных типах зрительных задач [4, 5].
Существуют веские основания полагать, что стиль познавательной деятельности зависит прежде всего от нейрофизиологических механизмов обработки сенсорной информации, включающих особенности селекции и выделения ведущих признаков, а также контроль за осуществлением ответной реакции. В психофизиологических исследованиях было показано, что при классификации изображений импульсивные дети в большей степени основываются на целостном образе, а рефлексивные - на анализе деталей [6, 7]. Существует точка зрения, что в основе разделения рефлексивного и импульсивного когнитивного стиля деятельности лежат особенности внимания [8]. Различия между рефлексивными и импульсивными испытуемыми по показателям селективного внимания отмечаются на протяжении всего младшего школьного возраста, и к 12 годам становится даже более выраженными, чем в 8 лет [9]. Электроэнцефалографическое исследование степени зрелости механизмов, определяющих функциональную организацию мозга, показало большую избирательность взаимодействия корковых областей при осуществлении когнитивной деятельности у рефлексивных детей по сравнению с импульсивными [10].
Задачей настоящей работы являлось исследование нейрофизиологических механизмов опознания изображения у младших школьников с разным стилем когнитивной деятельности по показателям вызванной активности (ССП) различных областей коры мозга при классификации изображений на основании только одного разделительного признака и при наличии дополнительной информации, совпадающей или конкурирующей с разделительным признаком.
МЕТОДИКА
Исследования проводились на младших школьниках в возрасте 7-8 лет. Выделение групп рефлексивных и импульсивных испытуемых производилось на основании результатов теста "Сравнения знакомых фигур" (MFFT - Matching Familiar Figures Test [3]). Анализировались средние для всего блока (15 тестовых заданий) показатели времени первого ответа (время реакций -ВР) и общее количество ошибок (ОШ). Индивидуальные показатели скорости и точности выбора анализировались с помощью кластерного анализа (SPSS.10, Hierarchial Cluster). Для межгруппового сравнения использовался непараметрический критерий Манна-Уитни (SPSS. lO, Two-Independent-Samples Test).
Из 127 обследованных детей 7-8 лет для дальнейшего электрофизиологического анализа были выбраны 16 рефлексивных (ВР - 36.5 с, ОШ -2.5) и 12 импульсивных (ВР - 13.24 с, ОШ - 15.21) детей.
Возможности испытуемых при классификации простых изображений (один разделительный признак) и изображений, содержащих помимо разделительного признака дополнительную информацию, оценивались во время электрофизиологического эксперимента. Во время эксперимента испытуемые располагались в затемненном помещении в удобном кресле перед светящимся экраном монитора, в центре которого находилась черная точка фиксации взора. В произвольно выбираемые экспериментатором моменты времени (межстимульный интервал 5-10 с) фиксационная точка сменялась на контурное изображение квадрата (размер 2 угл. град.), являющееся предупреждающим стимулом. Предупреждающий стимул был одинаковым для всех типов тестовых изображений. Через 1500 мс после включения предупреждающего появлялся тестовый стимул, состоящий из центральной части, необходимость опознания которой обеспечивала надежность фиксации взора в центре экрана и стабильность предъявления изображений в симметричные точки левого (ЛПЗ) и правого (ППЗ) полей зрения, и одного из латерализованных изображений, которое предъявлялось слева и справа от фиксационной точки в случайном порядке. Размеры латера-
лизованных изображений 6 угл. град., расстояние от центра экрана 6 угл. град. Время экспозиции тестового стимула 85 мс.
Задачей испытуемого являлось отнесение ла-терализованного стимула к одному из двух классов ("высокий" или "широкий") на основании вертикального или горизонтального положения большей из осей овала, соотносившихся 1 : 1.5. В каждой серии экспериментов испытуемому предъявлялось 56 стимулов, половина которых различались только соотношением осей фигуры (ф), в других 28 стимулах блока фигуры включали дополнительный элемент - вписанную в овал прямую линию (Ф + Э). В одной из серий ориентация линии совпадала с положением большей оси овала, являющейся разделительным признаком (1 - Совпадение), в другой - была повернута на 90° (2 - Несовпадение). Порядок предъявления серий у различных испытуемых менялся.
В качестве психофизиологического показателя успешности классификации определялся процент правильных ответов раздельно для каждого типа изображений.
Регистрировались ССП лобных F4), теменных ^з, P4), височно-теменно-затылочных (TPO1 и TPO2) и затылочных O2) областей коры. В качестве референтного использовался объединенный ушной электрод. Полоса пропускания электроэнцефалографа 0.5-30 Гц при постоянной времени 0.3 с. При усреднении ССП за изолинию принимался средний уровень активности за 300 мс перед стимулом. Эпоха анализа постсти-мульного периода - 600 мс. Анализировались ССП контралатерального по отношению к тестовому стимулу полушария. Усредненные ССП представлялись 60 измерениями амплитуд последовательных точек с шагом 10 мс. Свободные от артефактов усредненные ССП использовались для группового усреднения и анализа с помощью метода главных компонентов. Для выявления главных компонентов использовалась матрица, в которой по горизонтали были представлены амплитуды 60 точек ССП, а по вертикали - индивидуальные значения амплитуды каждой из точек при данных экспериментальных условиях: количество испытуемых х 2 ситуации (совпадение-несовпадение) х 2 типа изображений (Ф - Ф + Э) х 2 полушария х 4 отведения. Для анализа зависимости выделенных компонентов от условий эксперимента суммарная амплитуда ССП во временных интервалах, соответствующих выделенным главным компонентам, обрабатывалась с помощью дисперсионного анализа (АКОУА, метод повторных измерений). Использовались три типа анализа: 1 - одновременный анализ обеих групп и обеих ситуаций; 2 - анализ обеих ситуаций для каждой из групп; 3 - раздельный анализ ситуаций для каждой из групп. При анализе учитывалось
1.0
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
Ф
Ф+ЭС Ф+ЭН
Рис. 1. Влияние дополнительной информации на успешность классификации изображений у рефлексивных (а) и импульсивных (б) детей. По оси абсцисс: Ф -изображение, классифицируемое по одному разделительному признаку; Ф + ЭС - изображение, содержащее элемент, совпадающий с разделительным признаком; Ф + ЭН - изображение, содержащее элемент, несовпадающий с разделительным признаком. По оси ординат - вероятность правильного опознания изображения.
* Наличие достоверных межгрупповых различий.
влияние когнитивного стиля (КС, betweensuject effect) и экспериментальных факторов (withinsub-ject effect): ситуации (СИТ), характера стимула (СТИМ), полушария (П), отведения (ОТВ), а также их взаимодействия. Соответствующий анализ проводился как для всех отведений, так и для каждой из областей мозга. Кроме того, различия суммарных амплитуд в выделенных временных окнах определялись непараметрическим методом парного сравнения (Манн-Уитни, Вилкоксон).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ
Успешность
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.