Автореферат: Возрастные особенности функциональной организации коры головного мозга у детей 5, 6 и 7 лет с разным уровнем сформированности зрительного восприятия

На предварительном этапе обработки данных расчет и анализ всех показателей проводился отдельно для мальчиков и девочек каждого возраста. Отсутствие достоверных различий между группами мальчиков и девочек (p>0.05) позволило объединить их в единую группу.

Для оценки функциональных компонентов зрительного восприятия использовалась модифицированная методика M. Frostig (1966) - «Методика оценки уровня развития зрительного восприятия у детей 5-7,5 лет» (Безруких М.М., Морозова Л.В., 1996).

Методика включает пять субтестов каждый, из которых направлен на определение уровня развития одного из структурных компонентов зрительного восприятия (ЗВ), а также шестого субтеста, позволяющего определить уровень системной организации зрительной деятельности. Каждому субтесту соответствует ведущая функциональная операция, реализация которой наиболее значима при выполнении поставленной в субтесте задачи. Каждый субтест включал ряд заданий. Все задания выполнялись графически каждым ребенком в ходе группового тестирования (количество детей в группе - 4-6 человек).

Тест представляет комплексную систему для оценки различных сторон зрительного восприятия, таких как:

· Зрительно-моторная координация (субтест 1). Ведущий компонент - зрительно-моторная интеграция, под которой понимается способность скоординировать моторные действия со зрительно-пространственной деятельностью.

· Фигурно-фоновое различение (субтест 2). Ведущий компонент - помехоустойчивость восприятия, под которым понимается способность к восстановлению сигналов частично разрушенных помехами. Наиболее ярко проявляется при выделении фигуры (предмета или объекта) из фона.

· Постоянство очертаний (субтест 3). Ведущий компонент - константность восприятия, под которым понимается относительная устойчивость воспринимаемых признаков предметов при изменении условий ЗВ.

· Положение в пространстве (субтест 4). Ведущий компонент - зрительно-пространственное восприятие (ЗПВ), под которым понимается зрительное соотнесение предметов по их признакам и различия их положения в пространстве по отношению друг к другу и их основным частям.

· Пространственные отношения (субтест 5). Ведущий компонент - ЗПВ.

· Комлексный субтест (субтест 6). Ведущий компонент - ЗПВ и зрительный анализ, под которым понимается анализ фигуры (предмета или объекта) с неполным отражением отдельных свойств и дальнейшим достраиванием полученной информации до целостного образа конкретной фигуры (предмета или объекта).

Каждое задание субтеста оценивалось по бинарной шкале (выполнено, выполнено с ошибкой), далее баллы заданий, входящих в субтест, суммировались. Суммарный балл каждого субтеста служил критерием качества его выполнения. Для оценки возрастных особенностей компонентов зрительного восприятия количественные данные обрабатывались по специально разработанной шкале (Безруких М.М., Морозова Л.В., 1996), с помощью которой полученные данные переводились в возрастные эквиваленты. Далее рассчитывалась разница между возрастным эквивалентом и нормативным значением для данного возраста. Если разница между данными значениями составляла до 0,4, то уровень сформированности компонента зрительного восприятия имел значение «высокий», если более 1, то - «низкий».

На втором этапе осуществлялась запись электроэнцефалограммы и ее анализ. В исследовании участвовало 320 детей 5-7 лет.

Регистрация ЭЭГ осуществлялась с помощью компьютерных электроэнцефалографов «Neuroscop-416» или «Неокортекс» при частоте оцифровки 256 Гц. Для регистрации биоэлектрической активности мозга использовались хлорсеребряные электроды с сопротивлением не более 5 кОм. Запись ЭЭГ осуществлялась в состоянии спокойного бодрствования при закрытых глазах от 12 симметричных отведений правого и левого полушарий: затылочных (O1, O2), теменных (P3, P4), центральных (C3, C4), лобных (F3, F4), передневисочных (T3, T4) и теменно-висчно-затылочных областей (TРОs, TРОd), расположенных по международной схеме 10-20. В качестве референта использовались усредненные цифровым способом ушные отведения.

Полученная для каждого ребенка исходная непрерывная фоновая запись ЭЭГ длительностью 2-3 мин разбивалась на смежные отрезки длительностью 2 с. Из всего множества полученных отрезков исключались отрезки, содержащие артефакты и билатерально-синхронные паттерны, отражающие незрелость регуляторных структур (Лукашевич И.П. с соавт., 1994). Оставшиеся отрезки (обычно 25-30 отрезков) использовались для вычисления (метод Уэлча, эффективное частотное разрешение 1 Гц) индивидуальных оценок функции когерентности (КОГ) для всех возможных пар отведений (30 пар внутриполушарных и 36 пар межполушарных отведений).

Граничные значения частотных диапазонов, для дальнейшего частотно-специфического анализа функции КОГ, выбирались с таким расчетом, чтобы они соответствовали основным ритмическим компонентам ЭЭГ, типичным для исследуемых возрастных групп. С этой целью для каждого индивидуального отрезка ЭЭГ определяли положение на оси частот локальных максимумов (пиков) функции КОГ и строили общее для всех 36 пар отведений распределение (гистограмму) частотных положений этих пиков. Полученные гистограммы показали, что частоты основных ритмов ЭЭГ у детей всех трех возрастов хорошо соответствуют стандартным частотным диапазонам: первый низкочастотный пик находился в диапазоне от 4 до 7 Гц (тета-ритм); второй пик находился в интервале от 7 до 13 Гц (альфа-ритм), и его положение практически совпало у всех трех возрастных групп; положение третьего пика соответствовало 13-20 Гц (бета-ритм). Для дальнейшего статистического анализа использовались средние максимальные значения функции КОГ, полученные отдельно для каждой из 36 пар отведений и усредненные по всем индивидуальным отрезкам и по всем частотам в пределах каждого из трех частотных диапазонов (4-7, 7-13 и 13-20 Гц).

Полученные средние максимальные значения функции КОГ были подвергнуты факторному анализу (метод главных компонент). Предварительно было проверено, что анализируемые данные не отклоняются значимо от нормального распределения (критерии Шапиро-Уилка и Колмогорова-Смирнова) ни в одном из частотных диапазонов и что применение факторного анализа адекватно (тест Бартлетта показал значимое отклонение от сферичности, а величина KMO-критерия оказалась более 0.6). Для определения числа главных компонент был использован критерий Кайзера, в соответствии с которым рассматриваются только те компоненты, собственные значения которых превышают единицу, а доля объясненной всеми удержанными компонентами дисперсии превышает 50%. Исходная факторная картина подвергалась вращению методом «варимакс», и дальнейшему анализу подвергались переменные (исходные функции КОГ) с факторной нагрузкой более 0,50.

На третьем этапе проводился сравнительный анализ изменения факторов и их структурных компонентов у детей с разной степенью сформированности наиболее поздно созревающих компонентов зрительного восприятия (зрительно-пространственное восприятие (ЗПВ) и константность восприятия свойств объекта (КВ)). Было показано отсутствие значимых различий между группами 5 и 6 лет. В связи с этим сопоставление показателей организации ЭЭГ покоя и формирования компонентов ЗВ проводилось у детей двух возрастных групп: 6 и 7 лет.

В связи с этим для выявления соответствия особенностей функциональной организации областей коры головного мозга и уровня сформированности компонентов ЗВ был проведен анализ базовых структур взаимодействия областей коры головного мозга у детей 6 и 7 лет, имеющих разный уровень сформированности наиболее поздносозревающих компонентов зрительного восприятия (зрительно-пространственное восприятие и константность зрительного восприятия) (табл. 1).

Таблица 1. Количественный состав детей 6 и 7 лет - участников электроэнцефалографического обследования

2. Результаты исследования и их обсуждение

Особенности формирования системы зрительного восприятия у детей 5-7 лет.

Зрительное восприятие (ЗВ) является сложным, системным процессом, функционирование которого отражается в таких его компонентах, как зрительно-пространственное восприятие, помехоустойчивость, константность, зрительно-моторная интеграция, обеспечивающие адекватное отражение предметов и явлений окружающего мира (Frostig M., 1966; Говорова Р.И., 1968; Sovik N., Arntzen O., 1991; Tseng M.H., 2000; Безруких М.М., Любомирский Л.Е., 2000; Пахомова А.С., 2000; Морозова Л.В., Звягина Н.В., 2003; Feder K.P., Majnemer A., 2007). Несформированность зрительного восприятия в целом и отдельных его компонентов создает специфические проблемы при обучении (Solan H.A., 1987; Rosner J., 1987; Ахутина Т.В., Пылаева Н.М., 2003). Имеются также данные о том, что эффективность зрительно-пространственной обработки определяет языковые способности (Zhao W., Fang J.M., 2004; Akshoomoff N., 2006; Huang X. et.al., 2008). Отмечается, что зрительное восприятие является одним из чувствительных и интегративных показателей оценки развития ребенка (Baghurt P.A. et. al., 1995).

Сравнительный анализ формирования зрительного восприятия от 5 к 7 годам позволил выявить ряд закономерностей, свидетельствующих о прогрессивных возрастных преобразованиях ЗВ (рис. 1).

Рис. 1

При выполнении всех субтестов ЗВ дети 7 лет имеют итоговые результаты выше, чем дети 5 и 6 лет. На этом этапе возрастного развития наблюдается положительная динамика развития всех компонентов ЗВ (р<0,001) к 7 годам отмечаются общие закономерности улучшения показателей всех компонентов ЗВ. Наиболее эффективно у детей к 7 годам формируются зрительно-моторная интеграция (субтест 1) (улучшение на 37,37±4,12%, р<0,05), и зрительный анализ-синтез (субтест 6) (улучшение на 43,41±5,79%, р<0,05). В этот же возрастной период отмечено чуть меньшее улучшение показателей субтеста 2 (помехоустойчивость) (р<0,001), субтеста 3 (константность) (р<0,001) и субтестов 4 и 5 (зрительно-пространственное восприятие) (р<0,001). Важно отметить, что общее совершенствование процесса ЗВ совсем не означает закономерного повышения эффективности реализации каждого отдельного компонента, т.к. выделяются периоды их повышения и снижения. Наиболее существенный скачок в развитии всех компонентов ЗВ происходит в возрастном периоде от 5 до 6 лет (р<0,001). Именно в этот период происходят перестройки механизмов восприятия и интенсивное формирование регуляторных структур головного мозга (Фарбер Д.А., 2003, 2009; Мачинская Р.И., 2009). У большинства детей в период от 6 до 7 лет отмечается понижение темпов формирования константности, помехоустойчивости и зрительно-пространственного восприятия (субтест 4) (р>0,05). Именно на данном возрастном этапе изменяются механизмы регуляции произвольной деятельности, организации внимания и рабочей памяти (Мачинская Р.И., 2009). Возможно, именно это позволяет сохранить достаточно высокий темп совершенствования зрительного восприятия в целом.

Показано резкое увеличение к 7 годам числа детей с уровнем, не достигающим нормативных значений для данного возраста при выполнении субтестов, ведущими компонентами которых являются помехоустойчивость (на 12,49±2,93%, р<0,05), константность (на 12,51±3,16%, р<0,05) и зрительно-пространственное восприятие (на 7,69±3,01%, р<0,05). При этом большая часть детей 7 лет имеет хорошую сформированность зрительно-моторных координаций.

Несмотря на общую динамику совершенствования ЗВ, темпы развития каждого компонента существенно различаются. Полученные данные свидетельствуют об изменении механизмов реализации зрительного восприятия как целостной функции от 5 до 7 лет (Говорова Р.И., 1968; KovaЁcs A., 2000; Фарбер Д.А., 2003).

Особый интерес представляет анализ статистических связей между отдельными компонентами ЗВ. Выявлено, что характер этого взаимодействия с возрастом значительно изменяется. Так у детей 5 лет наблюдается наличие статистических связей практически между всеми компонентами ЗВ
(r = 0,3-0,5, р<0,05). К 7 годам наблюдается тенденция снижения тесноты связей между компонентами ЗВ. Следует отметить лишь сохранение корреляционных связей между параметрами помехоустойчивости, константности и зрительно-пространственного восприятия (r = 0,5, р<0,05) во всех исследуемых группах. Это свидетельствует не только о большей сложности и длительности формирования этих компонентов зрительного восприятия, но и их связи между собой.

Полученные результаты подтверждают данные о различных темпах созревания компонентов зрительного восприятия у детей разного возраста (Морозова Л.В., 2003; Безруких М.М. с соавт., 2008). Следует также отметить более длительные периоды формирования компонентов зрительного восприятия со сложной психофизиологической структурой - помехоустойчивость, константность и зрительно-пространственное восприятие, что дает возможность рассматривать динамику этих компонентов как наиболее информативный критерий выявления возрастных и индивидуальных особенностей организации системы зрительного восприятия.

Функциональная организация коры больших полушарий головного мозга в состоянии покоя у детей 5, 6 и 7 лет.

Любая познавательная деятельность, различной степени сложности, определяется особенностями функционального состояния человека в данный момент времени. Наиболее существенным в реализации психофизиологических функций является состояние спокойного бодрствования, рассматриваемое как готовность к деятельности (Ухтомский А.А., 1951; Дьяченко М.И., 1976). Готовность к деятельности А.А. Ухтомский (1951) назвал «оперативным покоем», механизм которого обеспечивает переход к срочному действию. В нейрофизиологии оперативный покой определяется как фоновая составляющая, зависящая от уровня развития и функционального состояния структур головного мозга, обеспечивающих переход к деятельности, что находит свое отражение в организации ЭЭГ, регистрируемой в состоянии спокойного бодрствования (Фарбер Д.А., 1979, 2009).