CC BY
364
НЕЙРОПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОЗРАСТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ И РИСКОВ УЧЕБНОЙ ДЕЗАДАПТАЦИИ В ПРЕДШКОЛЬНОМ ВОЗРАСТЕ
О.А. Семенова1, Р.И. Мачинская Федеральное государственное научное учреждение «Институт возрастной физиологии» Российской академии образования, Москва, Россия
Цель исследования состояла в выявления возрастных преобразований познавательных функций у детей предшкольного возраста и определении факторов риска учебной дезадаптации, обусловленных индивидуальными особенностями познавательного развития и функционального состояния мозга. Было проведено комплексное нейропсихологическое и электроэнцефалографическое (ЭЭГ) обследование 153 детей 5-6 (М=5,71 и 80=0,43) и 6-7 (М=6,45 и 80=0,30) лет. На основании экспертных оценок педагогов дети в каждой возрастной группе были разделены на подгруппы в зависимости от наличия трудностей в усвоении знаний (когнитивные трудности) и/или отклонений в поведении (поведенческие трудности). Нейропсихологический анализ с применением адаптированной для детей методики А.Р. Лурия включал качественную и количественную оценку процессов регуляции деятельности (регуляторные компоненты) и процессов обработки вербальной и невербальной информации (информационные компоненты). Нейрофизиологический анализ строился на основе качественной оценки паттернов ЭЭГ, отражающих функциональное состояние и степень функциональной зрелости коры и регуляторных структур головного мозга. Показано, что у детей контрольной группы без когнитивных и/или поведенческих трудностей при переходе от 5-6 к 6-7 годам статистически значимо улучшаются показатели произвольной регуляции деятельности (в первую очередь, усвоения инструкций и алгоритмов действий), а также показатели целостности восприятия и точности словоупотребления, причем прогрессивные изменения этих компонентов познавательной деятельности взаимосвязаны. Именно по этим компонентам когнитивной деятельности дети 6-7 лет с трудностями учебной адаптации демонстрируют значимо более низкие показатели, чем дети контрольной группы того же возраста, тогда в 5-6 лет подобные различия не обнаружены. Последнее свидетельствует в пользу различных траекторий познавательного развития у детей контрольной группы и детей с трудностями учебной адаптации. В 6-7 лет для разных типов трудностей характерны как общие, так и специфические особенности познавательной деятельности. К общим чертам относятся низкие показатели усвоения алгоритмов деятельности и снижение работоспособности. Помимо этих дефицитов у детей с поведенческими трудностями обнаружены проблемы регуляции эмоциональных реакций и низкие показатели целостности зрительного восприятия, а у детей с когнитивными трудностями - снижение точности словоупотребления и узкий словарный запас. Комплексный нейропсихоло-гический и нейрофизиологический анализ позволил обнаружить, что ключевые факторы учебной дезадаптации у детей 6-7 лет - несформированность произ-
Контакты: 1 Семенова О.А., E-mail: <semenova_neuro@yahooxom>
вольной регуляции деятельности и низкая работоспособность - могут быть обусловлены незрелостью или дисфункцией фронто-таламической системы, а также изменением функционального состояния структур правого полушария. Зрительно-пространственные и вербальные дефициты в большей степени зависят от «локализации» отклонений в состоянии мозга и связаны с изменениями функционального состояния коры правого или левого полушарий соответственно. Сопоставление результатов настоящего исследования с данными, полученными ранее на детях 7-10 лет, говорит о меньшей специфичности мозговой организации регуляторных компонентов когнитивной деятельности у детей предшколь-ного возраста.
Ключевые слова: детский возраст, обученбтие, адаптация, психофизиология, нейрофизиология
Neuropsychological and neurophysiological analysis of age changes in cognitive functions and risks of learning dysadaptation at preschool age. The aim of the study was to reveal age changes in cognitive functions at preschool age and to determine risk factors contributing to learning dysadaptation resulting from individual cognitive development and brain functional state. There was held complex neuropsychological and encephalographic (EEG) research on 153 children at the age of 5-6 (М=5,71 и SD=0,43) and 6-7 (М=6,45 и SD=0,30) years old. According to teachers’ expert judgements children of each age group were divided into subgroups. This division depended on whether children had difficulty in knowledge acquisition (cognitive difficulties) and/or behavioral deviations (behavioral difficulties). Neuropsychological analysis with the use of A. Luria method (adapted for children) included qualitative and quantitative assessment of activity regulation processes (regulatory components) and verbal and nonverbal information processing (informational components). Neurophysiological analysis was based on qualitative assessment of EEG patterns which show functional status and the level of functional maturity of cortex and brain regulatory structures. It was proved statistically that children of control group (without cognitive and/or behavioral difficulties) at the turn of 5-6 - 6-7 years old demonstrate higher indices of conditioned regulation of activity (first of all, use of instructions and algorithms of activity), and higher indices of integrative perception and exact word usage. The progressive changes of these components of cognitive activity are interrelated. It is in these components of cognitive activity that 6-7-year-old children with difficulty in learning adaptation demonstrate lower indices in comparison with their peers from the control group, while the same differences in 5-6-year-old children were not found. This fact means different developmental paths between children of control group and those with learning adaptation difficulties. At the age of 6-7 years old different types of difficulties are paired with both general and specific characteristics of cognitive activity. General characteristics are lower indices of algorithms acquisition and lower work efficiency. Apart from these deficiencies children with behavioral difficulties demonstrated problems in emotional regulation and lower indices of complex visual perception. Children with cognitive difficulties demonstrated lower accuracy of word usage and little vocabulary. Complex neuropsychological and neurophysiological analysis showed that in 6-7-year-old children the main factors of learning dysadaptation are not formed involuntary regulation and lower work efficiency which can result from immaturity or dysfunction offrontal-thalamic system, and functional changes in the structures of the right hemisphere. Visual-spatial and verbal deficiencies depend more on “localization” of
deviations in the brain and are connected with the functional changes in brain cortex of right and left hemispheres correspondingly. The comparison of this research results with those of an earlier study on 7-10-year-old children shows less specificity of brain organization of cognitive regulation in preschool children.
Key words: child age, learning, adaptation, psychophysiology, neurophysiology.
Адаптация ребенка к систематическому обучению зависит от множества социальных и биологических факторов, в том числе психического здоровья и развития познавательных процессов, которые в свою очередь определяются созреванием различных структур головного мозга. Актуальность изучения роли процессов созревания ЦНС в формировании школьно-значимых когнитивных функций и рисков учебной дезадаптации, связанных с функциональной незрелостью мозга, определяется значительным распространением школьных трудностей среди детей в РФ. В решении коллегии минздрава РФ «Состояние психического здоровья детей: проблемы, пути решения» №9 приводятся данные, согласно которым «более 70% учащихся учреждений общего среднего образования испытывают значительные трудности в усвоении базовой школьной программы обучения». С большой вероятностью трудности обучения обусловлены отклонениями функционального состояния ЦНС. По данным Росстата [7] число только впервые выявленных заболеваний нервной системы у детей в возрасте до 14 лет с 2006 по 2008 годы ежегодно возрастало на 6%. В структуре хронических болезней детей в возрасте до 14 лет заболевания нервной системы и психической сферы занимают третье место и составляют 20% от общего числа [15]. Шансы повлиять на складывающуюся ситуацию могут быть выше, если влияние будет адресным и своевременным. Для разработки методов, направленных на профилактику и преодоление трудностей учебной адаптации существенное значение имеет понимание ключевых нейрофизиологических факторов, обуславливающих развитие необходимых для систематического обучения когнитивных функций. Особое значение исследования базовых механизмов познавательного развития имеют в предшкольном возрасте, когда происходят качественные изменения в формировании произвольных форм познавательной деятельности [17].
Согласно данным нейроморфологических исследований возраст 5-7 лет может быть охарактеризован как переходный к очередному этапу развития мозга. С 5 лет во многих областях коры головного мозга отмечается начало снижения темпов роста коры в ширину [23]. Одновременно отмечается снижение плотности нейронов, что связано с нарастанием волокнистого компонента [23]. В соматосенсорной и в особенности в лобной коре с 5 лет удельный объем волокон начинает превышать удельный объем нейронов, что происходит, по всей видимости, в том числе за счет интенсивного формирования внутрикорковых горизонтальных связей. Происходят существенные изменения в структуре локальных нейронных сетей, что связано с усилением дифференцировочных процессов, усложнением ветвления базальных дендритов, увеличением числа синаптических связей. Эти морфологические изменения способствуют совершенствованию интегративных корковых процессов [23].
Уровень локальной мозговой утилизации глюкозы в 5-6 лет максимален, вдвое превышает уровень метаболизма глюкозы у взрослых и остается таковым в последующие годы (до 9-10 лет) [25]. Повышение потребления глюкозы совпада-
ет по времени с расширением дендритных полей и повышением плотности капилляров. В период «высокого плато», наблюдающийся в течение среднего детства, происходит стабилизация процесса формирования синаптических связей, который в значительной мере определяется характером деятельности [25].
В то же время существуют данные о гетерохронности процессов синаптогене-за в разных отделах коры головного мозга. Так, количество синапсов в зрительной коре достигает максимума к 4 месяцам постнатальной жизни, затем число синапсов начинает снижаться, достигая взрослого уровня в дошкольном возрасте. В медиальной префронтальной коре максимальное число синаптических связей отмечается около 3-4 лет и их существенное уменьшение не наблюдается вплоть до подросткового возраста [26].
Электрофизиологические данные свидетельствуют об усилении функционального взаимодействия в нейронных сетях коры в возрастном диапазоне от 4-6 до 8 лет [22], причем от 4 до 6 лет отмечаются существенные прогрессивные изменения в формировании дистантного взаимодействия между каудальными и лобными отелами коры, а также между симметричными зонами правого и левого полушарий [2]. Эти данные подтверждают тот факт, что возраст 5-6 лет характеризуется активным формированием взаимодействий между структурами головного мозга.
Процессы развития взаимодействий создают благоприятный фон для формирования более совершенной иерархии ритмогенных нейронных ансамблей. Это приводит к появлению в электроэнцефалограмме к 7 годам регулярного альфа-ритма, доминирующего в ЭЭГ покоя взрослого человека и играющего важную роль в осуществлении когнитивных функций [22].
В предшкольном возрасте морфофункциональные преобразования касаются не только коры головного мозга, но и глубинных подкорковых структур, а также связей между корой и глубинными структурами. В возрасте 5-6 лет отмечается незрелость регуляторных систем (РС) мозга [13], в частности, фронтоталамической регуляторной системы, которая включает префронтальные отделы коры и медиальные структуры таламуса. Эта РС обеспечивает селективную настройку мозга на анализ значимых сигналов [11]. К 6-7 годам признаки незрелости фронто-таламической системы у здоровых детей практически исчезают [13], что способствует повышению избирательности вовлечения структур мозга в деятельность.
Таким образом, как нейроморфологические, так и электрофизиологические исследования говорят о качественных прогрессивных изменениях в функциональном состоянии коры и регуляторных структур, обеспечивающих процессы интеграции и обработки различных видов информации и произвольную регуляцию познавательной деятельности.
Развитие системных взаимодействий на мозговом уровне приводит к появлению новых когнитивных возможностей. Так, например, в 6-7 лет происходят изменения в процессах зрительного восприятия: рассматривание нового объекта становится более продолжительным и последовательным, отмечается переход к категориальному восприятию знакомых объектов и повышается эффективность опознания [4]. У детей от 5 к 7 годам при копировании сложных изображений меняется стратегия от хаотичной и пофрагментной к последовательной и целостной, резко уменьшается количество структурно топологических ошибок [10].
Изменения происходят и со стороны управляющих функций. Так, к 5 годам возрастают возможности усвоения алгоритмов по наглядному показу [6]. Меняется и характер речевой деятельности, происходит ее грамматическое усложнение [5], что может быть обусловлено прогрессивным формированием связей между корковыми ассоциативными зонами.
Новые когнитивные возможности, являющиеся приобретением возраста, позволяют расширить круг задач, которые способен решать ребенок. Социальные требования, предъявляемые к ребенку обществом и образовательными учреждениями, также трансформируются в соответствии с ожидаемым уровнем развития когнитивных функций. В тех случаях, когда индивидуальный уровень развития познавательных процессов не соответствует возрасту, а новые социальные задачи (в том числе, систематическое обучение) предъявляют ребенку новые требования, возникает риск учебной дезадаптации. В более раннем возрасте, при отсутствии новых требований, сниженные когнитивные возможности могут не проявиться. Возникновение трудностей учебной адаптации в связи с началом систематического обучения может быть также обусловлено индивидуальной траекторией когнитивного развития, в частности сниженными темпами развития тех познавательных процессов, которые созревают наиболее интенсивно в период от 5 до 6 лет. На предшествующем возрастном этапе различия между типично развивающимися детьми и детьми, испытывающими трудности учебной адаптации, по этим функциям могут не проявляться. Так, в одной из наших предыдущих работ [16], было показано, что по некоторым компонентам управляющих функций, таким как возможности переключения и возможности контроля за выполнением собственных действий, не выявляются значимые различия между типично развивающимися детьми 5-7 лет и их сверстниками с признаками дефицита внимания и гиперактивного поведения. Такой результат может быть обусловлен возрастной незрелостью этих компонентов управляющих функций в 5-7 лет. Прогрессивные изменения этих компонентов управляющий функций наблюдаются несколько позже, к 78 годам [17].
Цель настоящего исследования состояла в выявления возрастных преобразований познавательных функций у детей предшкольного возраста и определении факторов риска учебной дезадаптации, обусловленных индивидуальными особенностями познавательного развития и функционального состояния мозга.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводилось на базе московских дошкольных образовательных учреждений и в Институте возрастной физиологии РАО. Дети принимали участие в исследовании добровольно при информированном согласии родителей.
У 153 детей в возрасте 5-7 лет было проведено полное нейропсихологическое обследование состояния высших психических функций и у 127 из них - визуальный анализ фоновой ЭЭГ. От педагогов и родителей были получены сведения о наличии/отсутствии трудностей в усвоении знаний и навыков, а также проблем во взаимоотношениях со сверстниками, педагогами и родителями. По результатам опросов были сформированы контрольные (дети без трудностей учебной адаптации) и основные группы двух возрастов - 5-6 и 6-7 лет (см. таблицу 1). Исследо-
вание проводилось в 3 этапа. Краткие характеристики выборок и используемых на каждом этапе методов исследования представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Характеристика групп испытуемых на разных этапах исследования
Этапы исследова- ния Г руппа Сред- ний возраст Стандартное отклонение мальчи- ки девоч- ки Всего
I этап 5-6 Контроль 5,6 лет 0,28 8 7 15
6-7 Контроль 6,5 лет 0,30 10 17 27
II этап 6-7 Контроль (Г руппа 1) 6,4 лет 0,31 5 9 14
6-7 ОП (Группа 2) 6,5 лет 0,27 25 10 35
6-7 ТО (Группа 3) 6,5 лет 0,27 14 6 20
6-7 ОП+ТО (Г руппа 4) 6,4 лет 0,31 14 10 24
III этап Г руппы детей 6-7 лет формировались на основе наличия определенных изменений функционального состояния мозга 6,4 лет 0,27 37 26 63
Контроль — отсутствие отклонений в поведении и трудностей обучения;
ОП — наличие отклонений в поведении без трудностей обучения;
ТО — наличие трудностей обучения без отклонений в поведении;
ОП+ТО — наличие как отклонений в поведении, так и трудностей обучения
Таблица 2
Этапы исследования, методы и задачи
Этап исследования Задачи Методы
I этап Выявление возрастных особенностей познавательной деятельности у детей 6-7 лет по сравнению с детьми 5-6 лет в контрольной группе Нейропсихологическое обследование
II этап Выявление особенностей познавательной деятельности и функционального состояния мозга у детей 6-7 лет с различными формами учебной дездаптации по сравнению с контрольной группой 1) Нейропсихологическое обследование 2) Электрофизиологическое обследование
III этап Выявление нейрофизиологических факторов, обуславливающих когнитивные дефициты у детей с трудностями обучения и отклонениями в поведении: исследование влияния функционального состояния коры и глубинных регуляторных структур мозга разного уровня на познавательную деятельность у детей 6-7 лет 1) Нейропсихологическое обследование 2) Электрофизиологическое обследование
Нейропсихологическое обследование проводилось по классической схеме А.Р.Лурия, адаптированной для детей 6-9 лет Т.В.Ахутиной и соавторами [1], и модифицированной в целях настоящего исследования. Основные параметры нейропсихологического обследования представлены в Таблице 3. Оценка компонентов познавательной деятельности ребенка в нейропсихологическом обследовании проводилась по результатам выполнения 14 нейропсихологических тестов, а также по результатам наблюдения за поведением и особенностями деятельности ребенка во время обследования. С помощью качественного анализа были выделены 108 параметров, характеризующих выполнение тестов и поведение испытуемых во время обследования (правая колонка таблицы 3). Отдельные параметры объединялись в интегральные показатели (левая колонка таблицы 3), отражающие состояние различных компонентов регуляции деятельности (регуляторных компонентов) и процессов обработки информации (информационных компонентов).
Таблица 3
Параметры нейропсихологического обследования
Информационные и регуляторные компоненты познавательной деятельности Признаки, отражающие дефицит компонентов познавательной деятельности
Управляющие функции
Усвоение алгоритмов деятельности Трудности усвоения инструкции в конфликтной пробе; отклонение от намеченной структуры при копировании (копирование сложной фигуры Тэйлора ведущей рукой); трудности усвоения алгоритма в пробе на исследование динамического праксиса; трудности усвоения инструкции в графической пробе; наличие вплетений (воспроизведение по памяти 5 слов).
Создание стратегии деятельности Трудности создания стратегии (копирование сложной фигуры Тэйлора ведущей рукой); трудности последовательного рассматривания в задании на опознание реалистических изображений; пропуск деталей сюжета, восстановимый с помощью наводящих вопросов (пересказ текста, воспринятого на слух).
Преодоление непосредственных реакций Импульсивность в поведении; эхо-ответы и опережающие ответы (реакция выбора); опережающее выполнение (исследование динамического праксиса); импульсивное опознание (опознание реалистических изображений).
Своевременное прекращение начавшегося действия и переключение с одного действия на другое Двигательные персеверации (реакция выбора, графическая проба -выполнение правой и левой руками); повтор элемента в течение одного воспроизведения (воспроизведение по памяти 5 слов).
Переключение с одного способа действий на другой, с программы на программу Воспроизведение предыдущей упроченной программы вместо новой (реакция выбора); повтор ошибки от воспроизведения к воспроизведению (воспроизведение по памяти 5 фигур и 5 слов).
Устойчивое поддержание усвоенной программы Наличие ошибок выполнения серийных последовательностей на этапе после успешного усвоения программы (реакция выбора, исследование динамического праксиса, графическая проба (выполнение правой и левой рукой)); подмена усвоенной программы программой опосредования (графическая проба).
Контроль за выполнением собственных действий Трудности самостоятельного обнаружения и исправления допущенных ошибок (реакция выбора, копирование фигуры Тэйлора, исследование динамического праксиса, графическая проба).
Слухо-речевые функции
Артикуляция Трудности правильного произнесения звуков в спонтанной речи, сма-занность речи.
Различение на слух близких звуков Звуковые замены (воспроизведение по памяти 5 слов).
Точность словоупотребления Семантические замены (называние предметных изображений, воспроизведение по памяти 5 слов, пересказ текста, воспринятого на слух).
Активный словарный запас Трудности использования низкочастотной лексики (называние предметных изображений, рассказ по серии картинок).
Развитость фразовой речи Обедненность спонтанной речи выразительными средствами (рассказ по серии картинок).
Грамматическая правильность речи Аграмматизмы (рассказ по серии картинок, пересказ текста, воспринятого на слух).
Зрительное восприятие
Продуктивность узнавания предметных изображений Снижение продуктивности узнавания (узнавание реалистических перечеркнутых, наложенных изображений).
Целостность зрительного восприятия Фрагментарность изображения (копирование сложной фигуры Тэйлора, воспроизведение по памяти ряда фигур); восприятие фрагментов одного изображения как разных изображений (узнавание изображений с недостающими деталями).
Восприятие топических отношений Ошибки расположения деталей относительно целого (копирование сложной фигуры Тэйлора, воспроизедение по памяти ряда фигур).
Восприятие метрических отношений Трудности соблюдения линейных пропорций (копирование сложной фигуры Тэйлора); трудности соблюдения угловых пропорций (копирование сложной фигуры Тэйлора).
Точность воспроизведения зрительнопространственного материала Искажения и зрительно-моторные замены (воспроизведение по памяти 5 фигур).
Пространственные представления
Представления о пространстве тела Трудности определения правой и левой руки у себя.
Представления о двумерной системе координат Несоответствие системы координат деталей и целого (копирование сложной фигуры Тэйлора); инвертированное воспроизведение (исследование динамического праксиса, воспроизведение по памяти ряда фигур)
Память
Непосредственное запоминание зрительнопространственного материала Низкий объем первого воспроизведения, низкая эффективность заучивания, нестабильность удержания материала в процессе повторных воспроизведений, забывание после интерференции (воспроизведение по памяти 5 фигур).
Непосредственное запоминание слухо-речевого Низкий объем первого воспроизведения, низкая эффективность заучивания, нестабильность удержания материала в процессе повторных
материала воспроизведений, забывание после интерференции (воспроизведении по памяти 5 слов).
Извлечение речевого материала из памяти Трудности припоминания слов-наименований при назывании предметных изображений.
Опосредованное (смысловое) запоминание слухо-речевого материала Пропуск деталей сюжета, не восстановимый с помощью наводящих вопросов (пересказ текста).
Эмоциональномотивационная сфера
Социальные компетентность Неадекватная трактовка мотивов поведения героев сюжета (рассказ по серии картинок, пересказ текста), неспособность высказать гипотезу о правильном способе поведения героя в той или иной ситуации.
Особенности эмоционального реагирования Наличие проявлений тревожности, плаксивости, раздражительности, агрессивности, дурашливости, ажитации, демонстративности в поведении, попытки отказа от выполнения заданий, снижение дистанции в отношениях или неконтактность (наблюдение за поведением в процессе обследования).
Функциональное состояние
Работоспособность Неспособность к стабильной, продолжительной работе в задаваемом извне режиме (наблюдение за поведением в процессе обследования).
Утомляемость Зевота, жалобы на усталость, появление и усиление неусидчивости, эмоциональных нарушений, снижение эффективности деятельности к концу исследования (наблюдение за поведением в процессе обследования).
Неусидчивость Трудности сохранения стабильной позы в течение обследования, повышенная двигательная активность (наблюдение за поведением в процессе обследования).
Темп деятельности Медлительность (копирование сложной фигуры Тэйлора правой рукой, выполнение графической пробы правой рукой).
Оценки по параметрам, группируемым по принадлежности к тому или иному компоненту, переводились в относительный вид для того, чтобы сделать их сопоставимыми друг с другом. Этот перевод осуществлялся на основании сопоставления с показателями выполнения нейропсихологических проб детьми 5-7 лет без трудностей усвоения основных учебных навыков и отклонений в поведении («Адаптивная норма», N=42), которые не входили в исследованную в настоящей работе выборку. По каждому из первично оцененных параметров вычислялось среднее значение (М) и стандартное отклонение (8Б) для «Адаптивной нормы». В результате каждому участвовавшему в данном исследовании ребенку по каждому показателю присваивался балл от 0 до 3, в зависимости от того, насколько его индивидуальное значение отклонялось от среднего значения для «Адаптивной нормы». Оценка «1» присваивалась в том случае, если индивидуальное значение попадало в промежуток М±18Б, оценка «0» - если значение было ниже М-18Б, оценка «2» - если значение попадало в промежуток от М+18Б до М+28Б, оценка «3» - если значение превышало М+28Б. Таким образом, более высокие баллы соответствовали большей выраженности дефицита.
В дальнейшем баллы для параметров, относящихся к одному компоненту деятельности, усреднялись для каждого испытуемого с целью получения коэффици-
ентов дефицита (КД) регуляторных и информационных компонентов познавательной деятельности.
ЭЭГ регистрировали в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами и при функциональных нагрузках: гипервентиляции (1,5-2,5 мин) и ритмической фотостимуляции (РФС) от затылочных (O12), теменных (P34), центральных (С3,4), задневисочных (T56), височных (T34), и лобных (F34) отведений обоих полушарий при моно- и биполярном монтажах. Локализация отведений определялась по системе 10-20. При монополярной регистрации использовались ипсилате-ральные ушные индифферентные электроды. Для усиления и регистрации биоэлектрической активности мозга использовался компьютерный электроэнцефалограф «NEUROTRAVEL» (ATES МББ1СЛ,Россия). Полоса пропускания усилителя составляла 0.1-70 Гц. РФС осуществлялась с помощью лампы-вспышки с интенсивностью стимуляции эквивалентной 0,1 Дж. Частота стимуляции при РФС изменялась автоматически от 4 до 12 Гц с шагом в 1 Гц при длительности серии стимуляции одной частоты 5-10с. с интервалом между сериями 10 с.
Для оценки функционального состояния и степени соответствия возрастной норме морфофункционального созревания коры и глубинных структур головного мозга использовался структурный анализ ЭЭГ [13]. В схеме структурного анализа описание и анализ электрической активности (ЭА) мозга строился на основе объединения однородных по функциональному значению ЭЭГ-паттернов в структурные единицы - блоки, характеризующие функциональное состояние как коры в целом, так и ее отдельных областей, и состояние глубинных регуляторных структур (PC). При индивидуальной оценке функционального состояния мозга анализировались и учитывались следующие ЭЭГ паттерны, характеризующие отклонения в состоянии коры и РС головного мозга в соответствии с критериями, представленными в [13]:
I - несоответствие возрасту уровня сформированности ритмогенных систем коры в виде полиритмичного и/или низкочастотного альфа-ритма и отсутствия реакции усвоения ритма в диапазоне альфа-частот;
II - наличие общемозговых изменений ЭА ;
III - генерализованные билатерально-синхронные изменения стволового гене-за в виде одиночных колебаний или групп колебаний тета-диапазона (возрастная норма);
IV - генерализованные билатерально-синхронные изменения ЭА гипоталами-ческого происхождения в виде групп острых волн альфа-диапазона, альфа-веретен и/или острых монофазных и двухфазных пиков;
V - билатерально-синхронные изменения ЭА мезодиэнцефального происхождения в виде групп альфа- или тета-колебаний в теменных и центральных областях;
VI - билатерально-синхронные изменения ЭА нижнестволового происхождения в виде гиперсихронного альфа-ритма и/или групп острых волн тета-диапазона в каудальных областях;
VII - билатерально-синхронные изменения ЭА фронто-таламического происхождения в виде групп тета-колебаний в лобных и центральных областях;
VIII - билатерально-синхронные изменения ЭА лимбического происхождения в виде веретенообразной активности альфа-диапазона в лобно-височных отделах;
IX - билатерально-синхронные изменения ЭА лобно-базального происхождения в виде бета-веретен в передних отделах;
X - локальные отклонения ЭА в отведениях левого полушария в виде одиночных острых волн или групп колебаний различной частоты;
XI - локальные отклонения ЭА в отведениях правого полушария.
Для оценки межгрупповых различий показателей нейропсихологического и электрофизиологического обследования использовались непараметрические критерии: критерий Манна-Уитни (U) для независимых выборок при сравнении интегральных показателей, характеризующих состояние регуляторных и информаци-
- 2
онных компонентов деятельности, критерий X - при сравнении отдельных параметров нейропсихологического и нейрофизиологического исследования, и коэффициент корреляции Пирсона (r) для выявления степени связанности отдельных параметров нейропсихологического исследования.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
I. Возрастные особенности познавательной деятельности у детей 5-6 и 6-7лет
При сопоставлении различных компонентов познавательной деятельности у детей контрольной группы 5-6 и 6-7 лет сравнивались нейропсихологические показатели, характеризующие этот компонент деятельности при выполнении отдельных заданий, перечисленных в правой части таблицы 3. Анализ результатов нейропсихологического исследования детей контрольных групп показал, что при переходе от 5-6 к 6-7 годам происходит улучшение возможностей произвольной регуляции деятельности (ПРД). Наиболее выраженные положительные возрастные изменения выявлены при оценке способности усвоения инструкций и алгоритмов действий. На рис. 1. представлена частота встречаемости трудностей усвоения инструкций и алгоритмов действий при выполнении детьми 5-6 и 6-7 лет различных проб нейропсихологического обследования. Суждение о наличии трудностей выносилось в том случае, если ребенок не мог с первого раза усвоить инструкцию к заданию или алгоритм его выполнения.
Менее выраженная положительная динамика наблюдалась в отношении других компонентов управляющих функций, таких как возможности переключения с одного элемента программы на другой и с программы на программу, устойчивость усвоенной программы и самоконтроль. Изменения не были выявлены в отношении возможностей выработки стратегии деятельности и преодоления непосредственных реакций. Можно предположить, что совершенствование отдельных компонентов ПРД у детей 6-7 лет связано с созреванием мозговых систем, обеспечивающих «управляющие» влияния лобной коры на другие структуры мозга, в частности, с морфофункциональным созреванием фронто-таламической регуляторной системы при переходе от 5-6 к 6-7 годам [13].
90
ЗО
70
60
50
40
ЗО
20
10
О
у//, Ш I
Н4
щ ! 26.7
13 3
6,7 . 6,7
' ІІ1 Ш— тШ ,
ЕЗ 5-6 лет ■ 6-7 лет
ПРД_У1 ПРД_У2 ПРД_УВ ПРД_У4 ПРД_У5
Рис. 1. Частота встречаемости (в %) трудностей усвоения инструкций и алгоритмов деятельности при выполнении проб нейропсихологического обследования в контрольных группах детей 5-6 (заштрихованные столбики) и 6-7 (черные столбики) лет.
ПРДУ1, - трудности усвоения инструкции в конфликтной пробе (%);
ПРД-У2 - трудности усвоения алгоритма деятельности при копировании фигуры Тэйлора;
ПРД У3 - трудности усвоения алгоритма деятельности при выполнении тестов динамического праксиса;
ПРД_У4 - трудностей усвоения инструкции в графической пробе;
ПРД У5 - наличие ошибок припоминания по типу вплетений в пробе на запоминание группы слов
* - значимые возрастные различия, р<0.05.
Другим важнейшим компонентом познавательной деятельности, который существенно изменялся при переходе от 5-6 к 6-7 годам, было зрительное восприятие. Детям 5-6 лет труднее, чем 6-7-летним давались задания, требующие анализа и обработки зрительной и зрительно-пространственной информации. Так дети 6-7 лет лучше соблюдали целостность при копировании сложной фигуры (и=109.000, р=0.046), эффективнее опознавали изображения с недостающими деталями (и=111.500, р=0.016), что также свидетельствует о повышении целостности процесса зрительного восприятия от 5-6 к 6-7 годам. При копировании дети 6-7 лет допускали меньше ошибок неправильного расположения деталей относительно целого (х2=3.112, р=0.078) и элементов изображения друг по отношению к другу (Х2=6.800, р=0.009), лучше воспроизводили пропорции фигуры (х2=3.563, р=0.059) и осуществляли копирование быстрее, чем пятилетние (и=135.000, р=0.076). При воспроизведении зрительно-пространственного материала по памяти дети 5-6 лет допускали больше искажений, достаточно далеких по форме от фигур образца (и=154.000, р=0.024), в то время как шестилетние чаще вместо нужной фигуры воспроизводили более знакомые им изображения и символы, близкие по форме к образцу (и=142.500, р=0.022). Последнее может свидетельствовать о повышении опосредованности процесса запоминания от 5-6 к 6-7 годам.
Полученные результаты согласуются с данными исследования М.М. Безруких и Н.Н. Теребовой [3], в котором при анализе различных аспектов зрительного восприятия (зрительно-моторная координация, помехоустойчивость, константность, пространственные представления, зрительно-пространственный анализ и синтез) у детей 5, 6 и 7 лет, был обнаружен значимый рост эффективности всех исследованных компонентов от 5 к 6 годам. Об относительной незрелости механизмов целостного восприятия зрительных объектов у детей 5-6 лет говорят также данные об отсутствии у них свойственного взрослым и детям более старшего возраста предпочтения глобальных признаков при распознавании сложносоставных стимулов [8].
У детей к 6-7 годам наблюдались прогрессивные изменения и в речевой деятельности. Эти изменения касались преимущественно лексических и семантических аспектов речи: существенно улучшалась точность словоупотребления (Рис.2) и снижалась представленность трудностей актуализации слов-наименований при назывании (х2=4.202, р=0.040).
Представленные выше результаты сравнения нейропсихологических показателей когнитивной деятельности у детей 5-6 и 6-7 лет свидетельствуют о сходстве возрастных изменений некоторых компонентов управляющих функций, зрительного восприятия и речи в предшкольном возрасте и позволяют предположить взаимосвязь в развитии этих процессов на данном этапе онтогенеза. Рассмотрим с этой точки зрения данные известных психологических исследований детей дошкольного возраста. Согласно данным А.В.Запорожца [6] именно к 6-7 годам процесс зрительного восприятия становится более организованным. В этом возрасте опознание новых зрительных объектов в большей степени, чем в 5-6 лет опирается на движения глаз, прослеживающие контур фигуры. Это позволяет ребенку не только правильно опознавать изображение, но и решать более сложные зрительные задачи, связанные с правильным воспроизведением воспринятой формы. При этом, если перед ребенком 6-7 лет стоит задача распознавания знакомого объекта, траектория движений глаз приобретает более свернутый вид. Ребенку достаточно пройти лишь небольшой участок контура, чтобы узнать фигуру, и подобие между траекторией движений глаз и контуром постепенно уменьшается, тогда, как в 5-6 лет оно еще достаточно выражено. После 5-6 лет опознание осуществляется на основании опорных признаков [6]. Возможно, именно этим и объясняется более высокая эффективность опознания детьми 6-7 лет изображений с недостающими деталями, полученная в данном исследовании.
Повышение точности словоупотребления от 5-6 к 6-7 годам отражает развитие предметной отнесенности слова. А.Р. Лурия [9] отмечал, что предметная отнесенность слова становится достаточно устойчивой уже к 3,5-4 годам Можно согласиться с этим, если речь идет о словах, обозначающих далекие как по внешнему виду, так и по смыслу объекты (такие как, например, «кошка» и «мяч»). Когда мы рассматриваем слова, обозначающие более близкие объекты, такие как «куртка» и «шуба» или же «холод» и «мороз», мы вправе ожидать более длительного развития в онтогенезе предметной отнесенности этих слов. Смысловое различение близких по сути объектов требует и более совершенных процессов выделения значимых признаков и более богатого речевого опыта. Обогащение словарного запаса, индивидуальной «видеотеки» предметных образов, а также возможностей взаимодействия между ними, развивает номинативную функцию речи.
Рисунок 2. Частота встречаемости (в %) трудностей точного словоупотребления (семантических замен - СЗ) при выполнении проб нейропсихологиче-ского обследования в контрольных группах детей 5-6 (заштрихованные столбики) и 6-7 (черные столбики) лет.
РЕЧЬ_СЗ1 - называние реалистических предметных изображений;
РЕЧЬ_СЗ2 - называние перечеркнутых изображений;
РЕЧЬ_СЗ3 - воспроизведение по памяти группы не связанных по смыслу слов;
РЕЧЬ_СЗ4 - пересказ рассказа.
* - Значимые возрастные различия, р<0.05, ~ - р<0.1
Для исследования возможной взаимосвязи тех регуляторных и информационных компонентов деятельности, которые демонстрировали наиболее выраженные возрастные изменения в данном исследовании, был проведен корреляционный анализ их нейропсихологических показателей у детей 5-7 лет без трудностей учебной адаптации (без деления на возрастные группы).
Значимые отрицательные корреляции были обнаружены между показателями точности воспроизведения по памяти зрительно-пространственного материала и количеством семантических замен при опознании реалистических предметных изображений (г = -0.367, р=0.017). Количество существенных искажений зрительно-пространственного материала (делающих фигуру трудно узнаваемой) при выполнении тестов на воспроизведение ряда трудновербализуемых фигур по памяти оказалось взаимосвязанным с количеством семантических замен при назывании перечеркнутых изображений (вместо «балалайка» - «гармошка», при условии правильной демонстрации того, как играют на данном инструменте) (г=0.356, р=0.021), а также с количеством семантических замен при воспроизведении по памяти группы не связанных по смыслу слов (г=0.462, р=0.002).
Показано наличие положительных корреляций между возможностями усвоения инструкции в конфликтной пробе и различными показателями развития лексико-семантических аспектов речи: точностью словоупотребления при воспроизведении по памяти группы не связанных по смыслу слов (г=0.915. р<0.001), пересказе рассказа (г=0.375, р=0.014), назывании реалистических предметных изобра-
жений (г=0.436, р=0.004), а также возможностями актуализации слов при назывании (г=0.474, р=0.002). Положительные корреляции были обнаружены также между показателями усвоения двигательной программы по образцу (исследование динамического праксиса) и показателями точности словоупотребления при воспроизведении по памяти группы слов (г=0.351, р=0.023), пересказе рассказа (г=0.419, р=0.006) и назывании реалистических предметных изображений (г=0.550, р<0.001). Показатели усвоения инструкции в конфликтной пробе положительно коррелировали с показателями извлечения вербальной информации из долговременной памяти при назывании предметных изображений (г=0.474, р=0.002), а последние, в свою очередь, с показателями точности словоупотребления в пробах на воспроизведение групп слов (г=0.497, р=0.001), пересказе рассказа (г=0.374, р=0.016) и назывании реалистических предметных изображений (г=0.336, р=0.032).
Значимые взаимодействия между показателями ПРД и показателями целостности зрительного восприятия в настоящей работе при исследовании детей 5-7 лет выявлены не были.
Таким образом, результаты первой части исследования свидетельствуют о том, что у детей без когнитивных и/или поведенческих трудностей при переходе от 5-6 к 6-7 годам происходят существенные изменения познавательной сферы, которые касаются как произвольной регуляции деятельности, так и процессов обработки вербальной и зрительно-пространственной информации. Вместе с тем необходимо отметить, что эти прогрессивные изменения затрагивают не все исследованные показатели познавательного развития, что говорит о гетерохронном созревании различных составляющих когнитивной деятельности на данном этапе онтогенеза. К 6-7 годам у детей наиболее заметно улучшаются возможности усвоения инструкций и алгоритмов действий, целостности восприятия и совершенствуются лексико-семантические аспекты речи. Наличие положительных корреляций между этими прогрессивными изменениями позволяет предположить существование общих нейрофизиологических и социальных факторов, определяющих их развитие.
II. Особенности познавательной деятельности и функционального состояния
мозга у детей 6-7лет, испытывающих трудности учебной адаптации
Межгрупповые сравнения на данном этапе исследования проводились как для показателей выполнения отдельных проб, так и для интегральных показателей дефицита различных компонентов познавательной деятельности.
Все группы детей 6-7 лет, испытывающих трудности учебной адаптации, демонстрировали снижение возможностей усвоения инструкций и алгоритмов деятельности по сравнению с детьми контрольной группы того же возраста (Рис. 3А, Табл. 4).
Рис. 3. Выраженность дефицита возможностей усвоения инструкций и алгоритмов деятельности, целостности зрительного восприятия и точности словоупотребления в группах детей 6-7 (А) и 5-6 (Б) лет, не имеющих трудностей учебной адаптации (Группа 1), имеющих отклонения в поведении (Группа 2), когнитивные трудности (Группа 3) и сочетание отклонений в поведении с когнитивными трудностями (Группа 4).
К_усвоения - медианные значения коэффициента дефицита возможностей усвоения инструкций и алгоритмов деятельности;
Кцелост - медианные значения коэффициента дефицита целостности зрительного восприятия;
К точ слов - медианные значения коэффициента дефицита точности словоупотребления.
* -р<0.05; ** - p<0.01; *** - p<0.001, — р<0.1
Регуляторные компоненты познавательной деятельности / группы Группа 1 Г руппа 2 Г руппа 3 Г руппа 4
М М р М р М р
Управляющие функции
Усвоение инструкций и алгоритмов деятельности 1.07 1.40 0.002** 1.42 0.004** 1.47 <0.001***
Создание стратегии деятельности 0.96 1.39 0.294 1.12 0.365 1.35 0.035*
Преодоление непосредственных реакций 1.10 1.38 0.057~ 1.16 0.773 1.28 0.076~
Своевременное прекращение начавшегося действия и переключение с одного действия на другое 1.03 1.45 0.001** 1.18 0.104 1.26 0.057~
Переключение с одного способа действия на другой, с программы на программу 1.19 1.38 0.114 1.28 0.224 1.25 0.619
Устойчивое поддержание усвоенной программы 1.09 1.61 0.011* 1.29 0.008** 1.30 0.066~
Контроль за выполнением собственных действий 1.23 1.98 0.092~ 1.46 0.149 1.52 0.070~
Эмоциональномотивационная сфера
Особенности эмоционального реагирования 1.00 1.27 0.001** 1.09 0.357 1.17 0.068~
Функциональное состояние
Работоспособность 1.25 1.71 0.001** 1.40 0.028* 1.62 0.010*
Утомляемость 1.25 1.85 <0.001*** 1.35 0.170 1.77 0.013*
Неусидчивость 1.00 2.23 0.001** 1.24 0.560 1.60 0.043*
Темп деятельности 0.78 0.94 0.344 1.26 0.011* 1.24 0.003**
Группа 1 - дети контрольной группы;
Группа 2 - дети с отклонениями в поведении;
Группа 3 - дети с когнитивными трудностями;
Группа 4 - дети с сочетанием когнитивных трудностей и отклонений в поведении.
М - медианное значение КД по группе.
* -р<0.05; ** - p<0.01; *** - p<0.001; ~ -p<0.1, выделение жирным шрифтом - значимые различия по сравнению с контрольной группой.
Состояние познавательных процессов у детей 6-7 лет, имевших только когнитивные трудности (Группа 3), может быть охарактеризовано как незрелость, так как эта группа демонстрировала паттерн отличий от контрольной группы детей 67 лет, сходный с тем, который наблюдался у детей 5-6 лет без трудностей учебной адаптации. Так, при копировании сложной фигуры Тэйлора они чаще, чем дети 67 лет без трудностей учебной адаптации, допускали ошибки расположения деталей изображения друг относительно друга (х2=7.970, р=0.005), хуже соблюдали пропорции фигуры (х2=2.898, р=0.089), демонстрировали нарушения целостности (и=82.000, р=0.082) и осуществляли копирование существенно медленнее (и=50.500, р=0.004). Ниже была у них продуктивность опознания изображений с недостающими деталями (Ц=82.000, р=0.059). Также, дети именно этой группы демонстрировали сниженную точность словоупотребления (см. Рис. 3А, Табл. 5). Ни по одному из исследованных компонентов познавательных функций дети 6-7 лет, имевшие когнитивный дефицит, значимо не отличались от типично развивающихся детей 5-6 лет.
Согласно данным, представленным в таблице 4, дети, имеющие познавательные трудности как сопряженные (Группа 4), так и не сопряженные (Группа 3) с отклонениями в поведении, демонстрировали снижение темповых характеристик деятельности по сравнению с группой контроля.
Иные результаты были получены при сравнении состояния компонентов познавательной деятельности между детьми 6-7 лет контрольной группы и их сверстниками, имеющими отклонения в поведении (Группы 2 и 4). Отличия касались практически всех регуляторных компонентов деятельности (Табл. 4). Для детей с отклонениями в поведении были характерны существенные трудности ПРД, быстрая утомляемость, низкая работоспособность и трудности регуляции эмоций. Дефицит регуляторных компонентов познавательной деятельности был более масштабным (по большему количеству компонентов), чем у детей с преобладанием когнитивных трудностей того же возраста (Группа 3).
Для детей, имеющих отклонения в поведении, также были характерны особенности информационных компонентов познавательной деятельности. В обеих группах (Группы 2 и 4) отмечались трудности целостного восприятия зрительной информации (Рис. 3А, Табл. 5), что также характерно для детей младшего возраста. Группа детей с сочетанием когнитивных и поведенческих трудностей (Группа 4), демонстрировала отклонения в состоянии речевых процессов: трудности артикуляции, снижение точности словоупотребления и сужение активного словарного запаса в сочетании с трудностями извлечения из памяти речевой информации, бедность фразовой речи и нарушение ее грамматического строя (Табл. 5). Интересно отметить, что ни одна из групп детей с трудностями не отличалась от контрольной группы по возможностям различения на слух близких звуков. Возможно, это связано с тем, что нарушения фонематического слуха, сказывающиеся на овладении письменной речью, не настолько очевидны у дошкольников в силу отсутствия повышенных требований к их возможностям звукоразличения.
В возрасте 5-6 лет между детьми с трудностями обучения и отклонениями в поведении и контрольной группой по тем компонентам, которые претерпевают наибольшие изменения от 5-6 к 6-7 годам, различий выявлено не было (Рис. 3Б). Это свидетельствует о своеобразной траектории познавательного развития детей с трудностями учебной адаптации.
Информационные компоненты познавательной деятельности / группы Группа 1 Г руппа 2 Г руппа 3 Г руппа 4
М М р М р М р
Слухо-речевые функции
Артикуляция 1.00 1.31 0.303 1.24 0.252 2.09 0.001**
Различение на слух близких звуков 1.29 1.24 0.870 1.50 0.411 1.18 0.634
Точность словоупотребления 0.96 1.16 0.068~ 1.38 0.012* 1.24 0.063~
Активный словарный запас 1.00 1.15 0.228 1.35 0.028* 1.55 0.034*
Развитость фразовой речи 1.18 1.22 0.846 1.35 0.440 1.84 0.023*
Г рамматическая правильность речи 1.00 1.12 0.249 1.25 0.125 1.54 0.012*
Зрительное восприятие
Продуктивность узнавания предметных изображений 1.34 1.33 0.496 1.31 0.451 1.45 0.188
Целостность зрительного восприятия 1.02 1.26 0.032* 1.25 0.218 1.48 0.012*
Восприятие топических отношений 1.11 1.30 0.345 1.39 0.060~ 1.25 0.370
Восприятие метрических отношений 1.14 1.35 0.116 1.30 0.144 1.43 0.052~
Точность воспроизведения зрительно-пространственного материала 1.45 1.23 0.509 1.12 0.306 1.50 0.832
Пространственные представления
Представления о пространстве тела 1.29 1.22 0.876 1.00 0.965 1.20 0.905
Представления о двумерной системе координат 1.16 1.23 0.313 1.29 0.066~ 1.23 0.781
Память
Непосредственное запоминание зрительнопространственного материала 1.16 1.24 0.503 1.25 0.435 1.23 0.562
Непосредственное запоминание слухо-речевого материала 1.19 1.08 0.315 1.28 0.348 1.37 0.222
Извлечение речевого материала из памяти 1.00 1.15 0.137 1.12 0.288 1.36 0.013*
Опосредованное (смысловое) запоминание слухо-речевого материала 1.18 1.30 0.922 1.59 0.828 1.30 0.964
Эмоциональномотивационная сфера
Распознавание эмоционального состояния и мотивов поведения других 1.00 1.00 1.000 1.27 0.181 1.10 0.450
Группа 1 - дети контрольной;
Группа 2 - дети с отклонениями в поведении;
Группа 3 - дети с когнитивными трудностями;
Группа 4 - дети с сочетанием когнитивных трудностей и отклонений в поведении.
М- медианное значение КД по группе.
* - р<0.05; ** - р<0.01; *** - р<0.001; ~ - р<0.1, выделение жирным шрифтом - значимые различия по сравнению с контрольной группой.
Сравнение состояния различных компонентов познавательной деятельности у детей 6-7 лет контрольной группы и их сверстников с трудностями учебной адаптации показало существование значимых различий по тем компонентам, которые претерпевают наибольшие изменения от 5-6 к 6-7 годам (см. Часть 1). В то же время отмечалась специфика когнитивных функций в зависимости от преобладающего типа отклонений в развитии (отклонения в поведении, когнитивные трудности или сочетание обоих типов отклонений).
С целью определения мозговых механизмов выявленных познавательных дефицитов, было проведено сравнение представленности ЭЭГ паттернов, характеризующих отклонения функционального состояния мозга (см. раздел Методика) у детей 6-7 лет с различного рода трудностями учебной адаптации по сравнению с контролем. Результаты проведенного сравнения представлены в Табл. 6.
В группе детей 6-7 лет с познавательными трудностями (Группа 3) не были выявлены иные изменения ЭА, кроме признаков заинтересованности ФТС. Другая ситуация наблюдалась в отношении групп детей, имеющих отклонения в поведении. В группе детей без когнитивных дефицитов (Группа 2) была отмечена значительная представленность локальных изменений ЭА правого полушария (Табл. 6, Рис. 5). По данным наших предыдущих исследований [19], для детей 7-10 лет с локальными изменениями функционального состояния структур правого полушария характерны быстрая утомляемость, дефицит управляющих функций, трудности регуляции эмоциональных проявлений, а также особенности анализа и обработки зрительно-пространственной информации, в том числе, трудности целостного восприятия. Сходные изменения в состоянии компонентов познавательных функций были отмечены нами в данном исследовании в отношении группы детей группы 2.
Группа детей с сочетанными нарушениями (Группа 4) отличалась от контроля высокой частотой признаков изменения функционального состояния нижнестволовых отделов мозга и локальными изменениями ЭА левого полушария (Рис. 4 и
5, Табл. 6). Снижение притока неспецифических активационных влияний на кору головного мозга со стороны нижнестволовых структур могут являться причиной снижения работоспособности, быстро наступающего утомления и поведенческой расторможенности у детей данной группы. Изменения функционального состояния структур левого полушария могут обуславливать речевые трудности, выявленные нами у этих детей.
Во всех группах детей кроме контрольной были выявлены изменения ЭА лимбического генеза (см. Табл. 5, Рис. 4). Изменения функционального состояния лимбической системы, как показано в литературе, проявляются в нарушениях восприятия, анализа, регуляции и контроля эмоций [24; 27].
ЭЭГ паттерны Г руппа 1 Г руппа 2 Г руппа 3 Г руппа 4
% % р % р % р
Несоответствие возрасту уровня сформированности ритмогенных систем коры 7.69 9.09 0.878 11.76 0.709 9.09 0.886
Билатерально-синхронные изменения ЭА фронтоталамического происхождения 21.43 48.6 0.072~ 65.00 0.010** 42.83 0.101
Билатерально-синхронные изменения ЭА лобнобазального происхождения 0 8.57 0.148 0 Нет случаев 0 Нет случаев
Билатерально-синхронные изменения ЭА лимбического происхождения 0 11.43 0.092~ 10.00 0.137 12.5 0.088~
Г енерализованные билатерально-синхронные изменения ЭА гипоталамиче-ского происхождения 42.86 37.14 0.712 30.00 0.441 45.83 0.859
Билатерально-синхронные изменения ЭА мезодиэн-цефального происхождения 14.29 11.43 0.786 0 0.53~ 0 0.041*
Билатерально-синхронные изменения ЭА нижнестволового происхождения 7.14 26.47 0.105 10.00 0.770 34.78 0.042*
Одновременное наличие признаков заинтересованности фронтоталамических и нижнестволовых структур 0 11.43 0.092~ 0 Нет случаев 4.17 0.334
Генерализованные билатерально-синхронные изменения стволового генеза 50.00 42.86 0.650 45.00 0.774 20.83 0.064~
Наличие общемозговых изменений 21.43 34.29 0.367 30.00 0.547 20.83 0.965
Локальные отклонения ЭА в отведениях правого полушария 14.29 54.29 0.007** 30.00 0.277 33.33 0.184
Локальные отклонения ЭА в отведениях левого полушария 7.14 20.00 0.240 5.00 0.795 21.17 0.087~
Группа 1 - дети контрольной группы;
Группа 2 - дети с отклонениями в поведении;
Группа 3 - дети с когнитивными трудностями;
Группа 4 - дети с сочетанием когнитивных трудностей и отклонений в поведении.
* -р<0.05; ** -р<0.01; *** - р<0.001; ~ -р<0.1, выделение жирным шрифтом - значимые различия по сравнению с контрольной группой.
Рис. 4. Представленность (в %) изменений ЭА нижнестволового, фронтоталамического и лимбического генеза в группах детей 6-7 лет.
Группа 1 - дети контрольной группы;
Группа 2 - дети с отклонениями в поведении;
Группа 3 - дети с когнитивными трудностями;
Группа 4 - дети с сочетанием когнитивных трудностей и отклонений в поведении.
НС - изменения ЭА нижнестволового генеза;
ФТС - изменения ЭА фронто-таламического генеза;
ЛИМБ - изменения ЭА лимбического генеза.
* - р<0.05; ** - р<0.01; — р<0.1 - значимые различия по сравнению с контрольной группой.
Рис. 5. Представленность (в %) локальных изменений ЭА правого (ПП) и левого (ЛП) полушарий в группах детей 6-7 лет.
Группа 1 - дети контрольной группы;
Группа 2 - дети с отклонениями в поведении;
Группа 3 - дети с когнитивными трудностями;
Группа 4 - дети с сочетанием когнитивных трудностей и отклонений в поведении.
** -р<0.01; ~ -р<0.1- значимые различия по сравнению с контрольной группой.
Таким образом, для детей с различного рода трудностями были характерны ЭЭГ признаки заинтересованности ФТС, что свидетельствует о важной роли функционального состояния этой системы для учебной адаптации детей 6-7 лет и, в особенности, для их познавательного развития. Ранее было показано, что незрелость ФТС у детей 7-8 лет приводит к несформированности нейрофизиологических механизмов избирательной настройки мозга на обработку значимой информации в процессе когнитивной деятельности, дефициту управляющих функций и трудностям обучения [12; 18; 20]. В настоящем исследовании, помимо признаков изменения функционального состояния ФТС, у детей с трудностями были выявлены изменения функционального состояния нижнестволовых и лимбических структур, а также локальные отклонения состояния коры правого и левого полушарий головного мозга, представленность которых варьировала в зависимости от формы учебной дезадаптации. Это позволяет предположить специфическую роль структур правого и левого полушарий, а также регуляторных систем разного уровня в познавательном развитии и организации поведения в старшем дошкольном возрасте.
III. Влияние функционального состояния мозга на познавательную деятельность у детей 6-7лет
С целью выявления специфического влияния функционального состояния коры и глубинных структур мозга на формирование когнитивной деятельности и регуляцию поведения у детей 6-7 лет были сформированы группы сравнения на основании результатов структурного анализа ЭЭГ (Табл.7). В виду малочисленности групп НС+ФТ и ЛП их сравнение с контрольной группой не проводилось.
Таблица 7
Распределение детей 6-7лет по группам в зависимости от характера изменений ЭА коры и глубинных структур мозга
Г руппы Наличие ЭЭГ-признаков отклонений функционального состояния мозговых структур
ФТС НС ЛИМБ ПП ЛП
Контроль, N=14 - - - - -
ФТС, N=20 + - - - -
НС, N=13 - + - - -
НС+ФТ, N=3 + + - - -
Лимб, N=4 - - + - -
ПП, N=12 - - - + -
ЛП, N=2 - - - - +
Сокращения те же, что и на рис. 4 и 5.
Сравнение показателей состояния регуляторных и информационных компонентов познавательной деятельности в зависимости от функционального состоя-
ния коры и глубинных структур мозга (Табл. 8, 9) показало, что дети 6-7 лет с ЭЭГ признаками заинтересованности нижнестволовых структур (Группа НС) демонстрируют сниженную работоспособность при отсутствии каких-либо иных отклонений в состоянии компонентов познавательной деятельности.
Таблица 8
Выраженность дефицитов (КД) регуляторных компонентов познавательной деятельности у детей 6-7 лет в зависимости от функционального состояния
мозга
Регуляторные компоненты познавательной деятельности / группы Кон- троль ФТ НС Лимб ПП
М М Р М р М р М р
Управляющие функции
Усвоение инструкций и алгоритмов деятельности 1.16 1.38 0.095~ 1.20 0.491 1.50 0.078~ 1.34 0.069~
Создание стратегии деятельности 1.03 1.16 0.449 1.06 0.717 1.00 0.759 1.07 0.970
Преодоление непосредственных реакций 1.18 1.26 0.470 1.17 0.935 1.50 0.559 1.23 1.000
Своевременное прекращение начавшегося действия и переключение с одного действия на другое 1.07 1.11 0.688 1.23 0.135 1.42 0.060~ 1.20 0.083~
Переключение с одного способа действия на другой, с программы на программу 1.21 1.27 0.404 1.14 0.725 1.11 0.667 1.40 0.091~
Устойчивое поддержание усвоенной программы 1.14 1.26 0.277 1.15 0.909 1.20 0.559 1.29 0.062~
Контроль за выполнением собственных действий 1.31 1.45 0.277 1.34 0.802 1.75 0.272 1.25 0.666
Эмоциональномотивационная сфера
Особенности эмоционального реагирования 1.05 1.07 0.896 1.19 0.364 1.25 0.155 1.25 0.044*
Функциональное состояние
Работоспособность 1.00 1.42 0.054~ 1.50 0.059~ 1.50 0.100~ 1.50 0.030*
Утомляемость 1.10 1.63 0.069~ 1.43 0.365 1.75 0.016* 1.75 0.059~
Неусидчивость 1.20 1.53 0.280 1.75 0.159 2.00 0.114 1.83 0.112
Темп деятельности 0.89 1.15 0.122 1.04 0.185 1.50 0.016* 0.95 0.375
М - медианное значение КД по группе.
* - р<0.05; ** - р<0.01; *** - р<0.001; — р<0.1, выделение жирным шрифтом - значимые различия по сравнению с контрольной группой.
Дети 6-7 лет с ЭЭГ признаками заинтересованности фронто-таламической регуляторной системы по сравнению с детьми контрольной группы демонстрировали трудности усвоения алгоритмов деятельности, низкую работоспособность, быстро наступающее утомление а также снижение точности словоупотребления.
Выраженность дефицитов (КД) информационных компонентов познавательной деятельности у детей 6-7 лет в зависимости от функционального состояния мозга
Информационные компоненты познавательной деятельности / группы Кон тро ль ФТ НС Лимб ПП
М М р М р М р М р
Слухо-речевые функции
Артикуляция 1.20 1.42 0.437 1.50 0.396 1.00 0.402 1.33 1.000
Различение на слух близких звуков 1.43 1.50 0.812 1.00 0.095~ 1.00 0.324 1.00 0.095~
Точность словоупотребления 1.02 1.32 0.024* 1.02 0.768 1.13 0.375 1.16 0.498
Активный словарный запас 1.20 1.42 0.437 1.25 0.867 1.00 0.402 1.17 0.230
Развитость фразовой речи 1.15 1.30 0.519 1.31 0.536 1.00 0.456 1.33 0.846
Г рамматическая правильность речи 1.00 1.22 0.283 1.00 1.000 1.00 1.000 1.25 0.096~
Зрительное восприятие
Продуктивность узнавания предметных изображений 1.38 1.45 0.673 1.34 0.836 1.13 0.171 1.40 0.979
Целостность зрительного восприятия 1.10 1.40 0.120 1.15 0.505 1.00 1.000 1.36 0.137
Восприятие топических отношений 1.18 1.20 0.832 1.08 0.345 1.00 0.484 1.41 0.558
Восприятие метрических отношений 1.26 1.39 0.381 1.26 1.000 1.00 0.210 1.37 0.439
Точность воспроизведения зрительнопространственного материала 1.29 1.45 0.402 1.00 0.117 1.00 0.523 1.18 0.552
Пространственные представления
Представления о пространстве тела 1.33 1.30 0.900 1.36 0.924 1.00 0.265 1.18 0.716
Представления о двумерной системе координат 1.30 1.29 0.750 1.24 0.802 1.10 0.411 1.13 0.179
Память
Непосредственное запоминание зрительно- пространственного материала 1.27 1.33 0.972 1.08 0.020* 1.19 0.562 1.10 0.037*
Непосредственное запоминание слухоречевого материала 1.30 1.22 0.691 1.11 0.183 1.13 1.000 1.18 0.648
Извлечение речевого материала из памяти 1.00 1.11 0.353 1.00 Нет случаев 1.00 Нет случа- ев 1.17 0.230
Опосредованное (смысловое) запоминание слухо-речевого материала 1.29 1.30 0.954 1.31 0.936 1.00 0.300 1.55 0.627
Эмоционально- мотивационная сфера
Распознавание эмоционального состояния и мотивов поведения других 1.00 1.13 0.407 1.00 1.000 1.50 0.097~ 1.00 1.000
М - медианное значение КД по группе.
* - р<0.05; ** - р<0.01; *** - р<0.001; — р<0.1, выделение жирным шрифтом - значимые различия по сравнению с контрольной группой.
Отклонения в состоянии лимбической системы в возрасте 6-7 лет были связаны с трудностями усвоения алгоритмов деятельности, трудностями переключения с одного действия на другое, низкой работоспособностью, быстро наступающим утомлением и низким темпом деятельности. В этой группе также были отмечены трудности распознавания эмоциональной экспрессии и мотивов поведения других.
Дети 6-7 лет с признаками локальных изменений ЭА правого полушария отличались от детей контрольной группы по состоянию ряда регуляторных компонентов познавательной деятельности. Для них был характерен дефицит ПРД в виде трудностей усвоения алгоритмов деятельности, трудностей переключения с одного действия на другое и с программы на программу и неустойчивость усвоенной программы. Дети группы ПП также демонстрировали снижение работоспособности, быстро наступающее утомление и трудности регуляции эмоциональных проявлений.
Дефицит информационных компонентов когнитивной деятельности у детей 6-
7 лет с локальными изменениями ЭА правого полушария был менее выражен, чем дефицит регуляторных компонентов: была выявлена тенденция к снижению показателей звукоразличения и грамматического строя речи. Изменение функционального состояния структур правого полушария у детей 6-7 лет, в отличие от детей 7-10 лет [19] не приводило к ухудшению показателей выполнения зрительно-пространственных тестов. Можно предположить, что специализация структур правого полушария в обеспечении зрительно-пространственной деятельности в этом возрасте еще не достаточно выражена. В пользу такого предположения свидетельствуют данные о прогрессивных изменениях цитоархитектонической организации зрительных ассоциативных зон правого полушария после 6 лет и корреляции этих процессов со способностью детей к целостному восприятию [28], а также данные об интенсивном формировании специфической для правого полушария морфо-функциональной организации корковых областей на более поздних (после 8 лет) этапах онтогенеза [29].
В целом, полученные данные свидетельствуют о том, что в 6-7 лет влияние функционального состояния различных структур мозга на познавательное развитие и регуляцию поведения не носит столь избирательного характера как на более поздних этапах онтогенеза.
ВЫВОДЫ
1. У детей без трудностей учебной адаптации (контрольная группа) при переходе от 5-6 к 6-7 годам статистически значимо улучшаются показатели произвольной регуляции деятельности (в первую очередь, усвоения инструкций и алгоритмов действий), а также показатели целостности зрительного восприятия и точности словоупотребления; прогрессивные изменения этих компонентов познавательной деятельности взаимосвязаны.
2. У детей 6-7 лет с трудностями учебной адаптации выявлены более низкие показатели сформированности познавательных функций по сравнению с детьми контрольной группы того же возраста. Наиболее выраженные различия касаются тех компонентов когнитивной деятельности, которые демонстрируют прогрессивные возрастные изменения в контрольной группе.
3. Для детей 6-7 лет с проблемами адаптации к систематическому обучению независимо от типа трудностей (трудности усвоения знаний, трудности регуляции поведения и смешанные трудности) характерны более низкие, чем в контрольной группе показатели усвоения алгоритмов деятельности и показатели работоспособности. Вместе с тем, выявлены и специфические дефициты: для детей с поведенческими трудностями - это несформированность процессов регуляции эмоциональных реакций и низкие показатели целостности зрительного восприятия, для детей с когнитивными трудностями - снижение точности словоупотребления и низкий словарный запас.
4. У детей 6-7 лет с трудностями учебной адаптации выявлены отклонения функционального состояния мозга по сравнению с контрольной группой того же возраста, изменения касаются как глубинных структур (фронто-таламических, лимбических и нижнестволовых), так и коры правого и левого полушарий.
5. Обнаружены особенности отклонений функционального состояния мозга у детей с разным типом учебной дезадаптации: при когнитивных трудностях изменения касаются преимущественно фронто-таламической системы; при поведенческих трудностях - фронто-таламической системы, лимбических структур и структур правого полушария; при смешанных трудностях - преимущественно стволовых структур разного уровня и левого полушария.
6. Несформированность произвольной регуляции деятельности и низкая работоспособность - основные факторы учебной дезадаптации в 6-7 лет наблюдаются при различных отклонениях функционального состояния мозга и наиболее выражены у детей с ЭЭГ признаками незрелости или дисфункции фронто-талами-ческой системы и локальными изменениями электрической активности правого полушария.
7. Сопоставление результатов настоящего исследования с данными, полученными ранее на детях 7-10 лет, свидетельствуют о том, что при переходе от пред-школьного к младшему школьному возрасту возрастает специализация функциональных систем мозга в обеспечении регуляторных и информационных компонентов когнитивной деятельности.
Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда (грант № 10-06-00693а).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ахутина Т.В., Игнатьева С.Ю., Максименко М.Ю., Полонская Н.Н., Пы-лаева Н.М., Яблокова Л.В. Методы нейропсихологического обследования детей 6-
8 лет // Вестн. Моск. Ун-та.; Серия 14, Психология. - 1996. - №2. - С. 51-58.
2. Алферова В.В. Отражение возрастных особенностей функциональной организации мозга в электроэнцефалограмме покоя // Структурно-функциональная организация развивающегося мозга / Д.А. Фарбер, Л.К. Семенова, В.В. Алферова и др. - Л.: Наука. - 1990. - С. 45-65.
3. Безруких М.М., Теребова Н.Н. Зрительное восприятие как интегративная характеристика познавательного развития детей 5-7 лет // Новые исследования .-
2008. - № 1. - С. 13-26.
4. Бетелева Т.Г. Системная организация процесса восприятия // Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка / Под ред. Д.А. Фар-бер, М.М. Безруких. - М: Изд-во Московского психолого-социального института.
- 2009. - С. 119-160.
5. Дубровинская Н.В. Развитие речи и организация вербальной деятельности // Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка / Под ред. Д.А. Фарбер, М.М. Безруких. - М: Изд-во Московского психологосоциального института. - 2009. - С.327-370.
6. Запорожец А.В. Избранные психологические труды: в 2-х, т. Т.1. Психическое развитие ребенка. - М: Педагогика. 1986. - 320 с.
7. Здравоохранение в России 2009. - Изд-во Росстат, 2009. - 368 с.
8. Крупская Е.В., Мачинская Р.И. Возрастные изменения параметров распознавания иерархических стимулов в условиях направленного внимания у детей от 5 до 10 лет // ЖВНД. - 2010. - Т. 60, № 6. - С. 679-690.
9. Лурия А.Р. Язык и сознание / Под редакцией Е.Д. Хомской. - М.: Изд-во МГУ. - 1979. - 320 с.
10. Манелис Н.Г. Развитие оптико-пространственных функций в онтогенезе // Школа здоровья. - 1997. - №3. - С. 25-36.
11. Мачинская Р.И. Нейрофизиологические механизмы произвольного внимания (аналитический обзор) // ЖВНД. - 2003. - Т.53, №2. - С. 133-150.
12. Мачинская Р.И. Функциональное созревание мозга и формирование нейрофизиологических механизмов избирательного произвольного внимания у детей младшего школьного возраста // Физиология человека. - 2006. - Т.32, №1. -С. 26-36.
13. Мачинская Р.И., Лукашевич И.П., Фишман М.Н. Динамика электрической активности мозга у детей 5-8-летнего возраста в норме и при трудностях обучения // Физиология человека. - 1997. - Т.23, №5. - С.5-11.
14. Мачинская Р.И., Семенова О.А. Особенности формирования высших психических функций у младших школьников с различной степенью зрелости регуляторных систем мозга // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. - 2004.
- Т.40, №5. - С.427-435.
15. Руководство по социальной педиатрии. / Составители В.Г. Дьяченко,
М.Ф. Рзянкина, Л.В. Солохна. - Изд-во ДВГМУ. - 2010.
http://www.medlinks.ru/sections.php?op=listarticles&secid=110.
16. Семенова О.А., Кошельков Д.А. Особенности произвольной регуляции деятельности у детей 5-6 лет с признаками дефицита внимания и гиперактивности // Альманах «Новые исследования». - 2008. - Т.17, №4. - С. 21-38.
17. Семенова О.А., Кошельков Д.А., Мачинская Р.И. Возрастные изменения произвольной регуляции деятельности в старшем дошкольном и младшем школьном возрасте // Культурно-историческая психология. - 2007. - №4. - С. 39-49.
18. Семенова О.А., Мачинская Р.И. Развитие произвольной регуляции деятельности у детей младшего школьного возраста // Вопросы практической педиатрии. - 2007. - Т.2, №6. - С. 17-23.
19. Семенова О.А., Мачинская Р.И. Особенности регуляторных и информационных компонентов познавательной деятельности у детей 7-10 лет с локальными отклонениями на ЭЭГ правого полушария // ЖВНД. - 2011. - Т.61, №4. - С. 582-594.
20. Семенова О.А., Мачинская Р.И., Крупская Е.В., Ахутина Т.В. Мозговые механизмы произвольной регуляции деятельности и формирование навыка письма у детей 7-8 лет // Физиология человека. - 2001. - Т.27, № 4. - С. 23-30.
21. Сугробова Г.А., Семенова О.А., Мачинская Р.И. Особенности регуляторных и информационных компонентов познавательной деятельности у детей 7-8 лет с признаками СДВГ // Экология человека. - 2010. - №11. - С. 19-27.
22. Фарбер Д.А., Мачинская Р.И. Функциональная организация мозга в онтогенезе и ее отражение в электроэнцефалограмме покоя // Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка / Под ред. Д.А. Фарбер, М.М. Безруких. - М: Изд-во Московского психо лого-социального института. -
2009. - С. 76-118.
23. Цехмистренко Т.А., Васильева В.А., Шумейко Н.С., Черных Н.А. Структурные преобразования коры большого мозга и мозжечка человека в постнаталь-ном онтогенезе // Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка / Под ред. Д.А. Фарбер, М.М. Безруких. - М: Изд-во Московского психо-лого-социального института. - 2009. - С. 9-75.
24. Adolphs R. What does the amygdala contribute to social cognition? // Ann N Y Acad Sci. - 2010. - Vol.1191, №1. - P. 42-61.
25. Chugani H.T. A critical period of brain development: studies of cerebral glucose utilization with PET // Preventive medicine. - 1998. - Vol.27. - P.184-188.
26. Huttenlocher P.R. Synaptic density in human frontal cortex - developmental ghanges and effects of aging // Brain Res. - 1979. - Vol.163. - P.195-205.
27. Salzman C.D., Fusi S. Emotion, cognition, and mental state representation in amygdala and prefrontal cortex // Anna Rev Neurosci. - 2010. - Vol. 33. - P. 173-202.
28. Poirel N., Simon G., Cassotti M., Leroux G., Perchey G., et al. The Shift from Local to Global Visual Processing in 6-Year-Old Children Is Associated with Grey Matter Loss // PLoS ONE June 2011. - Vol.6, Iss.6. - e20879. - 5p.
29. Thatcher R.W. Cyclic cortical reorganization during early childhood // Brain and Cogn. - 1992. - Vol.20, № 1. - P.24-50.
