ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2012, том 62, № 3, с. 292-301
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ^^^^ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.822.3+612.821
РЕШЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В СЕНСОРНО ОБОГАЩЕННОЙ СРЕДЕ (КЛАССИЧЕСКАЯ МУЗЫКА)
© 2012 г. |Р. А. Павлыгина, Н. Н. Карамышева, М. В. Тутушкина, Д. С. Сахаров, В. И. Давыдов
Учреждение Российской академии наук Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва,
e-mail: karamnn@gmail.com Поступила в редакцию 26.09.2011 г. Принята в печать 10.10.2011 г.
При сопровождении решения математических логических задач классической музыкой мощностью 35 и 65 дБ уменьшалось время их решения. Более мощная музыка (85 дБ) не оказывала достоверного влияния на процесс решения задач. Решение математических логических задач без музыкального сопровождения приводило к повышению значений когерентности потенциалов в бета1- , бета2- , гамма-диапазонах частот на ЭЭГ затылочных областей коры с преобладанием значений в левом полушарии. На ЭЭГ фронтальной области коры когерентность снижалась. Музыка, уменьшающая время решения задач, вызывала усиление левосторонней асимметрии на ЭЭГ При сопровождении решения задач классической музыкой повышалась как внутриполушарная, так и межполушарная когерентность потенциалов фронтальной области коры. При использовании более мощной музыки (85 дБ) для сопровождения решения задач возникала правосторонняя асимметрия на ЭЭГ, а также часто формировался фокус когерентных связей на ЭЭГ височной области правого полушария.
Ключевые слова: математические логические задачи, музыка, доминанта, когерентность ЭЭГ.
Decision of Mathematical Logical Tasks in Sensory Enriched Environment (Classical Music)
R. A. Pavlyginal, N. N. Karamysheva, M. V. Tutushkina, D. S. Sakharov, V. I. Davydov
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,
e-mail: karamnn@gmail.com
The time of a decision of mathematical logical tasks (MLT) was decreased during classical musical accompaniment (power 35 and 65 dB). Music 85 dB did not influence on the process of decision of MLT Decision without the musical accompaniment led to increasing of coherent function values in beta1, beta2, gamma frequency ranges in EEG of occipital areas with prevalence in a left hemisphere. A coherence of potentials was decreased in EEG of frontal cortex. Music decreasing of making-decision time enhanced left-sided EEG asymmetry. The intrahemispheric and the interhemispheric coherences of a frontal cortex were increased during the decision of MLT accompanied by music. Using of musical accompaniment 85 dB produced a right-side asymmetry in EEG and formed a focus of coherent connections in EEG of temporal area of a right hemisphere.
Keywords: mathematical logical tasks, music, dominant, EEG coherence.
А.А. Ухтомский рассматривал доминанту как один из основных принципов межцентрального взаимодействия [14]. В основе доминанты лежит формирование в ЦНС стабильного очага возбуждения, который усиливается при активировании других структур
мозга, не имеющих прямого отношения к данной деятельности.
При исследовании свойств доминант у животных было отмечено, что среди сенсорных стимулов, усиливающих наличное доминантное состояние, самым эффективным являет-
ся шелест бумаги. Мы решили, что этот стимул наиболее адекватен биологии кролика, так как напоминает шелест листьев. К нашему удивлению при создании оборонительной доминанты у человека случайное применение шелеста бумаги также было более эффективным (суммационные реакции возникали в 90—100% случаев) по сравнению с другими сенсорными стимулами (свет, тон и др.). Шелест бумаги — это стимул нестационарный, он изменяется во времени по громкости и частоте. Возникла мысль использовать для усиления наличного доминантного состояния музыку, которую можно рассматривать как стимул, имеющий наиболее адекватное воздействие на мозг, так как она по своей структуре, так же как и электрическая активность мозга, нестационарна и полиморфна. Использование музыки при исследовании доминанты у человека оправдано еще и тем, что музыка присутствует в повседневной жизни, и ее можно использовать для повышения эффективности многих видов профессиональной деятельности.
Ранее механизм доминанты был использован нами для повышения результативности деятельности человека в процессе слежения за значимыми для него сигналами. Проведены работы [11, 12], в которых для создания стационарного очага возбуждения в ЦНС применяли модель распознавания зрительных образов, а для усиления наличного доминантного состояния — музыку. Результаты исследования "распознавательной" доминанты показали, что музыка определенной мощности повышала результативность распознавания: увеличивался процент случаев правильного распознавания и уменьшалось время принятия решения.
Следующим этапом исследования роли доминанты в когнитивной деятельности мозга человека была разработка новой модели создания доминантного состояния в ЦНС, возникающего при длительном решении математических логических задач. В настоящей работе для усиления наличного доминантного состояния была использована музыка. В литературе имеется много работ с применением арифметического счета как теста функционального состояния мозга [20, 21, 25]. Но мы не встречали работ, посвященных исследованию возможности повышения эффективности решения математических задач путем использования музыкального воздействия.
Цель настоящей работы — оценить возможность повышения эффективности решения математических логических задач в условиях сенсорно обогащенной среды (при музыкальном сопровождении).
МЕТОДИКА
В эксперименте участвовали 15 правшей разного пола (5 мужчин, 10 женщин) в возрасте 30 лет в среднем, не являющихся профессиональными музыкантами. У всех испытуемых на ЭЭГ присутствовал альфа-ритм. Было проведено 75 экспериментов, 45 из них — с регистрацией ЭЭГ.
Во время эксперимента испытуемый находился в кресле с открытыми глазами на расстоянии 50 см от экрана монитора. Испытуемым предъявлялась таблица, состоящая из 9 равных ячеек (3 по горизонтали и 3 по вертикали), в которых были расположены числа. Последовательности чисел представляли ряды, содержащие одну из трех задач: сумма, арифметическая или геометрическая прогрессия. Эти ряды могли располагаться как по горизонтали, так и по вертикали. Две из трех последовательностей были законченными, а третья содержала пропущенный элемент, обозначавшийся знаком "?". Испытуемому надо было логически решить, вертикально или горизонтально расположен ряд решаемой задачи, далее установить тип задачи, после чего нужно было определить числовое значение недостающего элемента и нажать соответствующую клавишу на клавиатуре. Более подробно методика описана в предыдущей работе [5].
В течение одного эксперимента испытуемый должен был решить 72 математические логические задачи (МЛЗ), предъявляемые в квазислучайном порядке. На подготовительном этапе (без регистрации ЭЭГ) весь эксперимент проводили в условиях сенсорно обедненной среды. После 2—3 экспериментов, когда испытуемый выходил на "плато" (результаты первой и второй половины опыта достоверно не различались), переходили к основному этапу исследования (с регистрацией ЭЭГ). Сначала проводили фоновую запись ЭЭГ в течение 5 мин, затем испытуемый решал 36 задач в условиях сенсорно обедненной среды и через 1—2 мин решал то же количество задач, но в сопровождении музыки (второй и третий концерты для фортепиано с оркестром С.С. Прокофьева) двух уровней
T, c 13
12 Н 11 10 Н
9 -
7 -
w1
w2 wk3 wk4 wk2
n = 14 n = 15 n = 14 n = 5
w
wk3
n = 15
w
wk4
n = 14
Рис. 1. Изменение эффективности решения математических логических задач (МЛЗ) в сопровождении классической музыки по всей группе испытуемых. А — Т, время решения задач, с; серые столбики — без музыкального сопровождения, темные — при музыкальном сопровождении; w — решение задач без музыки (w1, w2 — в первой и второй половинах эксперимента); wk3, wk4, wk2 — с музыкой разной мощности: 65, 85, 35 дБ соответственно; n — число испытуемых; * — p = 0.0182, t = 3.386; ** — p = 0.007, t = 3.16. Б — процент ошибок от их максимально возможного количества. Fig. 1. Changes in the effectiveness of decision of mathematical logical tasks accompanied by classical music. A—T, с — is the decision-making time; grey columns (w), the average data on decision without musical accompaniment; black columns, the average data on decision accompanied by music different power: 65, 85, 35 dB (wk3, wk4, wk2 accordingly); n — number of subjects; * — p = 0.0182, t = 3.386; ** -p = 0.007, t = 3.16. Б -is the percentage of mistakes from their possible quantity.
мощности — 65 и 85 дБ. У 5 испытуемых работа сопровождалась фрагментами из концертов № 20 и 21 В.А. Моцарта мощностью 35 дБ. В одном эксперименте использовали только одну разновидность музыкального произведения. Перерыв между экспериментами составлял не менее 7 дней. В конце эксперимента результаты работы представлялись в виде таблицы, содержащей количество правильных ответов, среднее время решения по каждому типу МЛЗ и количество ошибок в первой и второй половинах опыта. В конце каждого эксперимента проводили опрос о музыкальных предпочтениях испытуемого, "понравилась или не понравилась музыка", "мешала или не мешала работать".
Запись ЭЭГ осуществляли в 16 отведениях, расположенных по стандартной системе 10— 20%; референтным служил объединенный ушной электрод. Регистрацию, удаление артефактов и обработку ЭЭГ проводили с использованием программы Brainwin (Bransis Neuro KM-640). Анализировали средние значения когерентности (Ког) электрической активности мозга с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье в стандартных физиологических диапазонах частот: дельта — 0.5—4 Гц; тета — 4—8 Гц; альфа — 8-13 Гц; бета1 - 13-20 Гц; бета2 - 20-30 Гц; гамма - 30-45 Гц. Эпоха анализа составляла 4 с, частота опроса - 200 Гц. Учитывали только достоверные изменения Ког ЭЭГ (p < 0.05), которые оценивали для каждого испытуемого и для всей группы по
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.