научная статья по теме ОТРАЖЕНИЕ В ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЯХ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МЕЖКОРТИКАЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ СПОСОБНОСТИ К УСПЕШНОМУ ВЫПОЛНЕНИЮ ДЕТЬМИ 5–6 ЛЕТ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КОГНИТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ГЕНДЕРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ) Биология

Текст научной статьи на тему «ОТРАЖЕНИЕ В ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЯХ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МЕЖКОРТИКАЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ СПОСОБНОСТИ К УСПЕШНОМУ ВЫПОЛНЕНИЮ ДЕТЬМИ 5–6 ЛЕТ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КОГНИТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ГЕНДЕРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ)»

УДК 612.821+612.661+612.65

ОТРАЖЕНИЕ В ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЯХ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МЕЖКОРТИКАЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ СПОСОБНОСТИ К УСПЕШНОМУ ВЫПОЛНЕНИЮ ДЕТЬМИ 5-6 ЛЕТ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КОГНИТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ГЕНДЕРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ)

© 2015 г. Е. А. Панасевич, М. Н. Цицерошин

ФГБУНИнститут эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург E-mail: ciceromn2@yandex.ru Поступила в редакцию 13.04.2015 г.

Проведенное у 52 детей 5—6 лет исследование коррелятивной связи оценок их интеллектуального развития (по тесту WISC) с присущей им в покое пространственной организацией ЭЭГ показало, что выявляемые паттерны межрегиональных взаимодействий различных отделов коры мозга, характерные для наилучшего выполнения отдельных субтестов, отличаются у девочек (n = 29) и у мальчиков (n = 23) существенными топологическими особенностями. У девочек положительными коррелятивными соотношениями с успешностью выполнения субтестов отличались в большей мере межполушарные связи ЭЭГ, у мальчиков — длинные продольные ростро-каудальные связи различных отделов коры. Полученные данные указывают на наличие у детей дошкольного возраста принципиальных гендерных отличий в пространственной организации мозговой активности, связанной с обеспечением разных видов когнитивной деятельности. Если мозгу мальчиков для успешного выполнения разных субтестов теста Векслера было свойственно значительное разнообразие в выявляемой организации пространственных паттернов межрегиональных взаимодействий, то у девочек, наоборот, наблюдалась относительно высокая инвариантность их пространственной структуры. Очевидно, в этом возрасте для успешного выполнения различных видов когнитивной деятельности у мальчиков в коре мозга в каждом конкретном случае должно происходить формирование высокоспециализированной организации межцентральных взаимодействий, в то время как у девочек, для качественного решения разных когнитивных задач, очевидно, мозг использует относительно сходную реорганизацию его системных взаимодействий. Полученные данные позволяют полагать, что мальчики и девочки старшего дошкольного возраста используют разные когнитивные стратегии при выполнении одинаковых субтестов теста Векслера.

Ключевые слова: ЭЭГ, межрегиональные взаимодействия, когнитивная деятельность, тест Векслера дети 5—6 лет, половые различия.

Б01: 10.7868/80131164615050112

Анализ принципов пространственной организации функционального взаимодействия различных отделов коры больших полушарий мозга имеет важное значение для понимания центрального обеспечения высших психических функций и когнитивной деятельности [1—6]. В наших исследованиях было показано, что у взрослых индивидуумов в состоянии спокойного бодрствования пространственная организация межрегиональных связей биопотенциалов коры отличается высокой пространственной упорядоченностью [7]. В процессе созревания мозга ребенка упорядоченность пространственно-временной организации биопотенциального поля мозга градуально

нарастает, что отражает формирование интегра-тивных межцентральных связей коры и субкортикальных структур, создающих стабильную морфофункциональную основу для эффективной реализации процессов высшей нервной деятельности. Реализация различных видов когнитивной деятельности связана с кратковременными изменениями пространственной структуры межцентральных взаимодействий и протекает при непрерывности процессов интеграции, типичных для фоновых состояний мозга, что проявляется в неизменном восстановлении по окончании специфичной деятельности упорядоченной

пространственной организации межкортикальных взаимодействий [7, 8].

Результаты ряда проведенных с помощью современных методов нейровизуализации поисковых исследований коррелятивных соотношений фоновой активности мозга (по данным 1МШ) с результативностью когнитивной деятельности также предоставили аргументы в пользу концепций, указывающих, что распределенные нервные сети головного мозга, обеспечивающие функциональные взаимодействия между многими его областями, могут выполнять роль нейрональной основы интеллекта [9, 10].

В более многочисленных исследованиях, проводимых в рамках так называемой теории "нейрональной эффективности", согласно которой способность индивидуума к эффективному выполнению определенной когнитивной деятельности связана с вовлечением в ее обеспечение возможно меньшего числа нейрональных ансамблей [11—15], были выявлены определенные ген-дерные особенности реализации процессов "нейрональной эффективности". В этих исследованиях мужчины и женщины показывали разнонаправленные соотношения нейрональной организации мозговой активности и особенно в тех задачах, способность к выполнению которых была изначально в большей степени присуща лицам разного пола. Так, у мужчин гипотеза "нейрональной эффективности" подтверждалась особенно при зрительно-пространственных задачах, а у женщин — при выполнении заданий, требующих активации речи и эмоций.

В настоящей работе с целью выявления роли межрегионального взаимодействия различных отделов коры мозга человека, как одного из важных факторов обеспечения процессов динамической реализации различных видов функциональной деятельности, в группах мальчиков и девочек старшего дошкольного возраста (5—6 лет) было проведено исследование коррелятивных связей паттернов межкортикальных взаимодействий, выявляемых при анализе ЭЭГ в состоянии спокойного бодрствования у каждого из испытуемых, с результатами выполнения вербальных и невербальных субтестов методики теста Векслера (^8С). Важно подчеркнуть, что этот тест использовался нами, прежде всего, в качестве строго стандартизированного метода оценок успешности выполнения детьми разных видов когнитивной деятельности.

Выбор детей 5-6-летнего возраста объясняется тем, что именно в старшем дошкольном возрасте развитие мозга ребенка и совершенствование его познавательных функций достигает того уровня, когда ребенок становится способен к усвоению программы начальной школы и к успешной адаптации к процессу обучения. Как

показано в работах [16, 17], при переходе от 5—6 к 6—7 годам у детей происходит значимое увеличение объема оперативной памяти, существенные изменения познавательной сферы, касающиеся как произвольной регуляции деятельности, так и процессов обработки вербальной и зрительно-пространственной информации.

Особое внимание в настоящей работе при проведении исследований уделялось изучению половых особенностей, выявляемых у мальчиков и у девочек паттернов дистантных взаимосвязей биоэлектрической активности отделов коры мозга, соответствующих успешному выполнению различных видов когнитивной деятельности.

МЕТОДИКА

Исследование проводилось в детском дошкольном образовательном учреждении г. Санкт-Петербурга. Было обследовано 52 ребенка 5—6 лет — 23 мальчика (средний возраст 6 лет 3 месяца) и 29 девочек (средний возраст 6 лет 1 месяц). Уровень интеллектуального развития детей оценивали с использованием методики Д. Векслера — тест WISC (Wechsler Intelligence Scale for Children) в адаптированной и стандартизированной версии [18].

ЭЭГ регистрировали в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами на 24-ка-нальном компьютерном электроэнцефалографе с полосой пропускания — 0.5—30 Гц, с частотой квантования 185 в секунду. Применяли 20 монополярных отведений. В качестве референта использовали объединенные электроды на мочках ушей. 16 электродов из 20 располагали по международной схеме 10—20 в переднелобных (Fp1, Fp2), заднелобных (F3, F4), нижнелобных (F7, F8), центральных (C3, C4), средневисочных (T3, T4), задне-височных (T5, T6), теменных (P3, Р4) и затылочных (O1, O2) областях. Дополнительно устанавливали 4 электрода — по два в передневисочных областях (T1, T2), и в зонах ТРО обоих полушарий (TP1, TP2). В последовательных эпохах анализа фоновой ЭЭГ (по 4 с) вычисляли матрицы (размерностью 20 х 20) коэффициентов кросскорреляции (КК) попарно между ЭЭГ от 20 отведений. Таким образом, для каждой эпохи анализа получали 190 значений КК ЭЭГ, оцениваемых попарно между всеми 20 отведениями. Для каждого испытуемого производили обработку от 30 до 90 эпох анализа ЭЭГ, не содержащих артефактов. В результате общая длительность анализируемых периодов ЭЭГ колебалась от 2 до 6 минут. Для выявления статистически однородных участков ЭЭГ в пределах исследуемого состояния спокойного бодрствования с закрытыми глазами с помощью иерархического агломеративного кластерного анализа проводили сопоставление статистиче-

ского сходства между собой матриц кросскорре-ляции ЭЭГ, соответствующих всем 4-секундным эпохам анализа в данном наблюдении. Те матрицы КК ЭЭГ, которые по статистическим характеристикам значимо отличались от общей группы матриц, исключали из дальнейшего анализа (обычно не более 2—5 матриц). Таким образом, нивелировали кратковременные периоды изменений функционального состояния.

Поэлементные значения кросскорреляцион-ных матриц многоканальной ЭЭГ, зарегистрированных у каждого из испытуемых, подвергали усреднению по всем отобранным эпохам анализа ЭЭГ (с вычислением средних значений и дисперсии КК ЭЭГ) в пределах изучаемого функционального состояния. При операциях усреднения коэффициентов кросскорреляции применяли г-преобразование Фишера.

Оценивали степень кросскорреляции пространственной структуры межрегиональных связей ЭЭГ различных отделов коры в состоянии спокойного бодрствования у мальчиков и девочек 5—6 лет с результатами ранее выполненных ими субтестов теста Векслера. Успешность выполнения каждого субтеста оценивали в сырых баллах, затем — в шкальных оценках (в соответствии с поправкой на возраст, отдельно для каждого субтеста). Для выявления кросскорреляционной связи результатов выполнения субтестов с пространственной организацией межрегиональных взаимодействий в вычислениях использовали "сырые" баллы, поскольку данные по ЭЭГ-пока-зателям не могут быть скорректированы в соответствии с возрастом каждого ребенка в данной группе. С этой целью в группах мальчиков и девочек по алгоритму Пирсона производили вычисления коэффициентов кросскорреляции меж

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.

Показать целиком