научная статья по теме ВОЗРАСТНЫЕ РАЗЛИЧИЯ СЛУХОВЫХ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ПРИ ВОСПРИЯТИИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ И ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Биология

Текст научной статьи на тему «ВОЗРАСТНЫЕ РАЗЛИЧИЯ СЛУХОВЫХ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ПРИ ВОСПРИЯТИИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ И ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 1, с. 26-35

УДК 612.8.04, 612.821.6

ВОЗРАСТНЫЕ РАЗЛИЧИЯ СЛУХОВЫХ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ПРИ ВОСПРИЯТИИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ И ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ © 2014 г. Г. В. Портнова, О. В. Мартынова, Г. А. Иваницкий

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва Поступила в редакцию 15.10.2012 г.

Восприятие пространственных и последовательных компонентов звуковой информации развивается в процессе взросления ребенка. Мы сравнили вызванные потенциалы (ВП) у 5-6-летних детей (п = 15) и взрослых испытуемых (п = 15) в ответ на предъявление цифровых рядов с пропущенными цифрами, для того, чтобы изучить возрастные особенности в восприятии последовательной звуковой информации. Для изучения развития восприятия пространственных компонентов звуковой информации исследованы ВП в ответ на звук падающих капель, предъявляемый в правое и левое ухо. ВП, регистрируемые на пропуски цифр в числовых рядах, значительно отличались по амплитуде и латентности компонентов N200 и Р300 между взрослыми и детьми. Данные различия, возможно, связаны с тем, что восприятие последовательно предъявляемой структурированной звуковой информации менее автоматизировано у детей по сравнению с взрослыми. ВП в ответ на предъявление звука падающей капли в правое и левое ухо у взрослых испытуемых были идентичны. У детей при предъявлении звука падающей капли в левое ухо наблюдалась задержка в латентности и увеличение амплитуды компонентов Р300 и N400 в правой височной области, предъявление звука в правое ухо отражалось на увеличении амплитуды компонента N100. Таким образом, полученные различия в ВП у взрослых и детей отражают возрастные изменения в восприятии последовательной и пространственной звуковой информации.

Ключевые слова: вызванные потенциалы, звуковая информация, онтогенез, N100, Р300, N400, Р600.

Б01: 10.7868/80131164614010135

Данное исследование направлено на изучение восприятия пространственных и временных компонентов звуковой информации и его возрастных особенностей. Обработка слуховой информации представляет собой сложный процесс, позволяющий субъекту вычленять различные компоненты звуковой информации из общего потока и анализировать их. Наиболее важными для человека компонентами звуковой информации являются последовательность предъявления звуков, локализация источника звука, фонематические и эмоциональные компоненты речи, а также бытовые шумы и музыкальные звуки. Изначально дети не рождаются со всеми необходимыми механизмами для восприятия звуковой информации — по мере роста и развития они должны научиться воспринимать различные ее компоненты и структурировать их. Формирование восприятия различных компонентов звуковой информации не является равномерным и однородным процессом, существуют сенситивные периоды развития, чувствительные к восприятию этой информации, кроме того, развитие звукового восприятия тесно связано с развитием других когнитивных функций у

ребенка. В данной работе мы исследуем особенности вызванных потенциалов (ВП), отражающих мозговую активность, у взрослых и детей (от 5 до 6 лет) при восприятии звуков, организованных во времени (на примере числовых рядов) и в пространстве (предъявление звуков в правое и левое ухо). Хорошо известно, что ВП в ответ на звуковые раздражители отличаются у детей и взрослых. Эти особенности ВП отражаются в изменениях амплитуды, латентности и локализации слуховых потенциалов, которые можно наблюдать по мере взросления детей. Согласно многочисленным исследованиям, для детей более характерны компоненты Р200 и N200, и менее характерен типичный комплекс Р100, N100, Р200. В процессе взросления ребенка наблюдается увеличение амплитуды Р100, N100 и уменьшение амплитуды N200 в ответ на звуковые стимулы [1]. Однако при редком предъявлении стимула (раз в секунду) у детей 3—9 лет также можно обнаружить компонент N100 [2]. Помимо этого известно, что латентность компонента Р100 уменьшается при взрослении [3]. На формирование изменений вызванной активности в процессе взросления влия-

ют как генетические, так и социальные факторы. Биологические процессы, протекающие в нервной системе по мере взросления, такие как мие-линизация, формирование синаптических связей, а также изменение количества и соотношения нейротрансмиттеров, в основном, находятся под генетическим контролем. Эти процессы позволяют разрабатывать более эффективные схемы для обработки звуковой информации. Кроме того, формирование нейронных сетей в значительной степени зависит от внешних факторов. Например, стимулы, подкрепляемые событиями внешней среды, вызывают импульсы, приходящие на вход сети одновременно, что усиливает синаптические связи. При этом неподкреплен-ные сигналы, напротив, ослабляют нейронные сети [4, 5]. Таким образом, конкретный опыт восприятия звуков, распределенных во времени и пространстве, влияет на развитие слухового восприятия. При дальнейшем взрослении ребенка формируется восприятие более сложно организованных звуковых систем, таких как бытовые звуки, звуки природы, музыка и речь, что позволяет эффективно оценивать музыкальные композиции, ритмические структуры и фонематические категории [6—8]. Таким образом, в процессе развития должны сформироваться сложные мозговые механизмы, которые будут позволять воспринимать иерархическую структуру звуковой информации с учетом всех ее компонентов. Для этого необходима координированная работа различных структур мозга, что может быть достигнуто только путем развития механизмов регулирования. Восприятие звуковых последовательно -стей требует автоматизации сенсомоторных актов, обеспечивающих возможность предвосхищать появления каждого последующего звука, в результате чего вся последовательность звуков может оцениваться как целостная структура. Более простые автоматизированные последовательности организуются в процессе обучения в более сложные иерархически соподчиненные системы. Нарушение этой структуры может наблюдаться в случаях поражения двигательных областей головного мозга, в результате чего, в зависимости от уровня поражения, могут возникнуть как элементарные, так и системные персеверации [9, 10]. Усвоенные в детстве звуковые последовательности, такие как цифровые ряды, времена года, или дни недели, воспринимаются взрослыми как целостная структура, и изменение или выпадение элементов этой последовательности нарушает всю структуру последовательности и субъективно воспринимается как ошибка.

Адекватное восприятие сложной звуковой информации обеспечивается только скоординированной работой различных структур мозга, для чего необходим длительный процесс обучения, направленный на усвоение и автоматизацию зна-

чимых последовательностей и пространственных локализаций звуков. При этом соответствующая процессу восприятия мозговая активность меняется с возрастом.

Целью настоящего исследования является изучение возрастных различий в восприятии пространственных и временных компонентов звуковой информации при помощи ВП. Электрические потенциалы мозга, зарегистрированные в ответ на предъявление звуков, входящих в структуру сложной звуковой информации, отражают вызванный ответ не только на один звуковой элемент, но и на всю звуковую последовательность в целом. Так, узнавание звуковой информации отражается в изменении компонентов ВП, в частности, ^400, появление которого связано с нарушением логики воспринимаемой информации, восприятием незнакомых слов или слова с неопределенным значением [11], а также при оценке отношений между словами [12]. В настоящем исследовании нас интересовали изменения в амплитуде и латентности компонентов ВП, возникающих при выпадении элементов звуковой последовательности, а также при различной локализации предъявляемого звука. В связи с тем, что восприятие сложной звуковой информации является результатом процесса обучения, вызванные ответы при предъявлении этих стимулов могут существенно отличаться у взрослых и детей [13]. Мы предполагаем, что существуют возрастные особенности ВП, которые отражают специфику процесса восприятия пространственных и временных компонентов звуковой информации и связаны с оценкой структуры последовательности.

МЕТОДИКА

В исследовании на добровольной основе принимали участие 15 взрослых (7 мужчин и 8 женщин) и 15 детей (8 мальчиков и 7 девочек). Возраст взрослых испытуемых был от 20 до 55 лет (средний возраст 29.8 лет), возраст детей — от 5 до 6 лет (средний возраст 5.3 года). Все участники исследования были праворукими, никто из испытуемых не сообщал о заболеваниях органов зрения и слуха и не принимал каких-либо лекарств. Протокол исследования был одобрен Комитетом по этике Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

Испытуемые сидели в удобном положении в кресле. Акустические раздражители предъявлялись бинаурально через наушники (Philips O'Neill SHO9575) с громкостью в среднем 70 дБ. Кроме того, оценивался индивидуальный порог слышимости испытуемого при помощи аудиометра ENTOMED SA 50, и в соответствии с значением порога уровень громкости устанавливался выше на 30 дБ. Предъявление звуков было синхронизировано при помощи программного обеспечения

Presentation с прибором, регистрирующим электрическую активность. Для изучения восприятия последовательностей использовались восходящие и нисходящие цифровые ряды, в которых для имитации нарушения последовательности в случайном порядке встречались пропуски. Для моделирования пространственного компонента звуковой информации использовался звук падающих капель, который в случайном порядке предъявлялся либо в правое, либо в левое ухо. Параметры звуковых файлов: частота дискретизации всех звуковых стимулов была равна 44100, стерео, 16 бит. Цифры восходящих и нисходящих цифровых рядов (от 1 до 10 и от 10 до 1), длительность которых варьировала от 400 до 700 мс, представляли собой звуковые записи, предъявляемые с помощью наушников с межстимульным интервалом 800 мс (фрагмент "естественного шума" длительностью 800 мс). Длительность межсти-мульного интервала подбиралась при помощи 198 экспертов, был выбран максимальный

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

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»