СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2004, том 18, № 2, с. 148-159
УДК 612 822.3.08
ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭЭГ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ВЕРБАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
МУЖЧИНАМИ И ЖЕНЩИНАМИ
© 2004 г. Е. А. Панасевич, М. Н. Цицерошин
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН 194223 г. Санкт- Петербург, пр. М. Тореза, д.44 Поступила в редакцию 12.12.2003 г.
При выполнении испытуемыми (30 человек - 12 мужчин и 18 женщин) сложных нейролингвистиче-ских тестовых заданий обнаружены существенные особенности локальных и системных перестроек межрегиональных связей биопотенциалов коры. При выполнении заданий с закрытыми глазами на "вербальную беглость" и на "подбор омонимов" выявлялось достоверное усиление межполушар-ных связей ЭЭГ задневисочных и задних отделов левого полушария с ЭЭГ передних зон коры правого полушария, которые носили отчетливо выраженный "диагональный" характер. В свою очередь при выполнении заданий с открытыми глазами "расшифровка анаграмм" и "комбинирование слов" обнаруживается значимое снижение межполушарного взаимодействия в передних отделах коры, особенно выраженное для статистических связей ЭЭГ нижнелобных областей обоих полушарий, и некоторое усиление межрегиональных связей ЭЭГ задневисочных и затылочных отделов обоих полушарий. Выявлены половые различия в системной организации пространственно-временных отношений биопотенциалов мозга в фоне и при выполнении тестовых заданий. У женщин при вербальной деятельности выявляется более выраженная билатеральная представленность изменений организации дистантных связей ЭЭГ, а в группе мужчин наблюдается преобладание ипсилате-ральных связей ЭЭГ при выполнении вербальных заданий, предъявляемых зрительно.
Ключевые слова: вербальная деятельность, пространственно-временная организация ЭЭГ, половые различия.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение мозговых механизмов вербальной деятельности имеет непосредственное отношение к проблеме функциональной асимметрии мозга, корковых внутри- и межполушарных взаимодействий в речевых процессах. Теоретически возможна обработка вербальных сигналов на основе преимущественно левополушарных или правополушарных стратегий в зависимости от особенностей полушарной организации речевых процессов и функционального состояния мозга. Половые различия в обработке речевой информации могут быть связаны с разными стратегиями реализации высших вербальных функций.
Из литературных данных известно, что существуют половые различия в латерализации деятельности мозга, а также психологический половой диморфизм - разные способности и склонности у мужчин и у женщин, разная профессиональная пригодность и предпочтения. Так, например, по вербальным способностям (беглость речи, правописание, навыки чтения) в среднем во всех возрастных группах женщины показывают более высокий уровень развития, тогда как зрительно-пространственные способности в целом более
развиты у мужчин (Buffery, Gray, 1972; Harris, 1978; Levy, 1980; Maccoby , Jacklin, 1974; Mc Glone, 1980; Кимура, 1992). В то время как анатомические различия мужского и женского мозга, а также психофизиологический половой диморфизм изучены достаточно подробно, исследований половых различий ЭЭГ-процессов и в особенности пространственно-временной организации биопотенциалов мозга относительно немного. Из имеющихся исследований следует особо упомянуть работу Белова Д.Р. с соавт. (Белов и др., 1997).
Цель нашего исследования - изучение особенностей пространственной организации биоэлектрической активности (БЭА) головного мозга при некоторых видах вербальной деятельности, а также отличий этой организации у лиц мужского и женского пола.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
С использованием методов многопараметрического анализа ЭЭГ было обследовано 30 здоровых взрослых испытуемых - 12 мужского пола и 18 женского пола (средний возраст 25 и 29 лет соответственно). Все испытуемые правши, про-
верку проводили с использованием оценок преимущественного предпочтения руки, уха и глаза.
На 24-канальном компьютерном электроэнцефалографе с полосой пропускания - 0.5-30 Гц регистрировали ЭЭГ. Ввод сигналов в компьютер осуществляли с частотой квантования 185 в секунду по каждому из каналов. В каждом наблюдении применяли 20 монополярных отведений (в качестве референтного использовались объединенные электроды на мочках ушей), из них 16 располагались по международной схеме 10-20 симметрично в переднелобных (Fp1, Fp2), задне-лобных (F3, F4), центральных (C3, C4), нижнелобных (F7, F8), средневисочных (T3, T4), задне-височных (T5, T6), теменных (Р3, Р4) и затылочных (O1, O2) областях. Для более детального анализа роли височных областей в осуществлении речевой функции дополнительно устанавливали четыре электрода - в передневисочной области (T3', T4'), и в зонах перекрытия височной теменной и затылочной областей (T5', T6'). Запись ЭЭГ проводили непрерывно как в фоновом состоянии испытуемых (состояние бодрствования с закрытыми и открытыми глазами), так и при выполнении тестовых заданий, в положении лежа в звукоизолированной, затемненной экранированной камере.
Использовались следующие задания.
"Вербальная беглость".
Задание состояло в том, что испытуемый с закрытыми глазами молча (про себя) должен был припомнить как можно больше нарицательных существительных единственного числа, начинающихся с определенной буквы. Испытуемый сообщал экспериментатору о том, что прекратил выполнять задание, когда начинал испытывать значительные затруднения в подборе слов по заданному критерию.
"Подбор омонимов".
Задание состояло в том, что испытуемому зачитывали пары определений, обозначающих один и тот же омоним, и он, найдя правильный ответ, называл его. Например, предлагали определения "песчаная отмель" и "сельскохозяйственный инструмент" (искомый омоним "коса"). Это задание также выполнялось с закрытыми глазами.
Результаты, полученные при выполнении этих заданий, сравнивали с данными анализа пространственно-временной организации ЭЭГ в фоновом состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами.
"Комбинирование слов".
Задание предъявляли на карточках (размером 5 х 7 см, на расстоянии 30-35 см от глаз) - по пять задач на карточке; от испытуемого требовалось подобрать слово, являющееся окончанием первого и началом второго слова. Например, в следую-
щей задаче - "ПИ (.. .)АТКА" требовалось подобрать слово "РОГ" (с первым фрагментом оно образовывало слово "ПИРОГ", а со вторым -"РОГАТКА"). Только после того, как испытуемый мысленно решал все задачи на данной карточке, он называл ответ (без регистрации ЭЭГ).
"Расшифровка анаграмм".
Испытуемому предъявляли на карточках (размером 4 х 5 см, на расстоянии 30-35 см от глаз) наборы из 5-7 букв (по четыре набора на карточке), из которых испытуемый должен был составлять слова. Например, из набора букв "ЕРЕОДВ" нужно было составить слово "ДЕРЕВО". Задание выполнялось с открытыми глазами. Только после того, как испытуемый мысленно преобразовывал все наборы букв на карточке в слова, он называл их (без регистрации ЭЭГ).
Полученные результаты при выполнении третьего и четвертого заданий сравнивали с данными анализа пространственно-временной организации ЭЭГ в фоновом состоянии спокойного бодрствования с открытыми глазами.
Каждое тестовое задание выполнялось испытуемым в течение одного экспериментального наблюдения 1-2 раза с переменой содержания стимульного материала.
На протяжении всего обследования каждые 4 с ("эпоха анализа") вычисляли матрицы (размерностью 20 х 20) коэффициентов кросскорреляции (КК) между ЭЭГ от всех отведений попарно. Для обеспечения статистической достоверности результатов в каждом исследуемом состоянии (как в фоне, так и при тестовых заданиях) проводили обработку от 20 до 60 эпох анализа ЭЭГ, не содержащих артефактов. Условия эксперимента и регистрации ответных реакций испытуемого были построены таким образом, чтобы в максимальной мере нивелировать двигательные артефакты.
С целью выявления статистически однородных участков ЭЭГ в пределах исследуемого состояния, с помощью иерархического агломера-
тивного кластерного анализа (Жамбю, 1988)* проводили сопоставление статистического сходства матриц корреляции ЭЭГ, соответствующих всем отдельным 4-х с эпохам анализа в тестируемом и фоновом состояниях у каждого испытуемого. Из дальнейшего статистического анализа исключали те матрицы КК ЭЭГ, которые по статистическим характеристикам в фоне и при тестируемой деятельности достоверно не различались между собой. Такой метод позволяет избежать влияния на результаты экспериментального наблюдения кратковременных изменений однородности функционального состояния испытуемого.
*
Методика и программа разработаны ст. научн. сотр. ИЭФБ
им. И.М. Сеченова канд. биол. наук А.А. Погосяном.
Поэлементные значения зарегистрированных корреляционных матриц многоканальной ЭЭГ усреднялись как в пределах каждого из изучаемых функциональных состояний у отдельного испытуемого, так и в пределах группы испытуемых. Вычисляли средние значения КК ЭЭГ, матрицы дисперсий КК ЭЭГ и интервалы достоверности средних значений КК ЭЭГ по ¿-критерию Стью-дента при р < 0.05. При всех операциях с коэффициентами корреляции применяли г-преобразова-ние Фишера.
Для оценки изменений в пространственной организации дистантных связей ЭЭГ, происходящих при выполнении тестовых заданий, проводили количественное сопоставление матриц средних значений КК ЭЭГ, соответствующих тестовому заданию, и матриц, соответствующих фоновому состоянию. Это делалось путем поэлементного вычитания числовых значений элементов матриц КК ЭЭГ, усредненных в пределах фонового состояния спокойного бодрствования, из числовых значений элементов матриц, соответствующих тестовым заданиям.
Таким образом, формировали разностные матрицы КК ЭЭГ, элементы которых отражали изменения пространственной организации ЭЭГ, выявляющиеся при различных заданиях. В каждой ячейке разностных матриц оценивали достоверность изменений КК ЭЭГ, характерных для тестовых заданий, по ¿-критерию Стьюдента (при р < 0.05) по отношению к значениям КК ЭЭГ в фоновом состоянии.
Для построения "эквипотенциальных
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.