CC BY
196
УДК616.22-008.5-053.2 Л. П.Григорьева
д-р психол. наук, проф. каф. психологии и педагогической антропологии МГЛУ; e-mail: [email protected]
КОРРЕКЦИЯ И КОМПЕНСАЦИЯ НАРУШЕНИЙ КОГНИТИВНОГО РАЗВИТИЯ ДЕТЕЙ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ ЗДОРОВЬЯ
В статье приведены сведения о морфофункциональном созревании мозга, обусловливающем когнитивное развитие ребенка. Рассмотрены вопросы влияния депривации на морфофункциональное созревание мозга и когнитивное развитие детей, а таже проблема пластичности центральной нервной системы как нейробиологической основы компенсации нарушений когнитивного развития детей. Обоснована гипотеза о возможностях компенсации нарушений когнитивного развития детей на основе механизмов пластичности мозга, активируемых в процессе обучения.
Ключевые слова: морфофункциональное созревание мозга; когнитивное развитие; пластичность центральной нервной системы; модель компенсации нарушений развития; перцептивное обучение; слабовидящие; частично видящие; глухие с остаточным зрением.
Grigorieva L. P.
D. of Science, prof. of Psychology and Pedagogic Antropology Department, MSLU; e-mail: [email protected]
CORRECTION AND COMPENSATION OF COGNITIVE DEVELOPMENT DISTURBANCIES IN MULTIPLY HANDICAPPED CHILDREN.
It gives information on morphofunctional brain ripening which causes child's cognitive development, as well as the central nervous system plasticity as a neurobiological base for disorders compensation of children's cognitive development. A hypothesis is grounded on possibilities of disorders compensation of children's cognitive development on the basis of brain plasticity mechanisms which are activated in the process of training.
Key words: Morphofunctional maturation of brain; cognitive development; neuronal plasticity; compensation model; perceptive training; visually impaired and deaf-blind children.
Коррекция и компенсация нарушений когнитивного развития детей - фундаментальная мультидисциплинарная проблема, изучаемая на основе концепции И. П. Павлова о целостном
«организме-системе» и о роли в развитии афферентного отдела ЦНС. В соответствии с этой концепцией «организм-система есть система в высшей степени саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, поправляющая и даже совершенствующая...» (И. П. Павлов, Собр. Тр. Т. 3, с. 454). Эта саморегуляция осуществляется в постоянном взаимодействии коры головного мозга и подкоркового аппарата с факторами внешнего мира.
В современной специальной психологии и в коррекцион-ной педагогике проблема коррекции и компенсации нарушений когнитивного развития детей разрабатывается в русле интеграции нейрофизиологического, психофизиологического и психолого-педагогического направлений [8; 9]. Это обусловлено тем, что во многих исследованиях выявлено значительное соответствие между морфофункциональным созреванием мозга, формированием нейрофизиологических механизмов перцептивно-когнитивных процессов и психологическими закономерностями когнитивного развития.
Необходимым условием общего когнитивного развития ребенка является перцептивное развитие, которое всегда в той или иной мере связано с формированием его внимания, памяти, воображения, мышления и речи. Успешность перцептивного развития зависит от потребностей, мотивации, интересов ребенка и его эмоционального отношения к окружающему. Основываясь на прошлом опыте (следах памяти), перцептивное развитие включает формирование механизмов анализа - синтеза непосредственных внешних воздействий и механизмов предвосхищения - опережающего отражения [3; 12]. Перцептивное развитие ребенка в раннем, дошкольном и младшем школьном возрасте является основой для формирования когнитивной сферы психики. Компенсация нарушений когнитивного развития детей - сложная комплексная проблема, решение которой может быть в определенной степени достигнуто при мультидисциплинарном подходе.
Компенсация - возмещение в той или иной мере нарушенных функций и состояний. П. К. Анохиным [2] сформулированы физиологически и клинически апробированные следующие основные принципы компенсации: сигнализации дефекта;
прогрессивной мобилизации компенсаторных механизмов; непрерывного обратного афферентирования компенсаторных приспособлений; относительной устойчивости компенсаторных приспособлений. Компенсация нарушенных функций может быть внутриситемной и межсистемной.
Внутрисистемная компенсация достигается при замещении поврежденных нервных элементов активностью сохраненных нейронов в результате перестройки деятельности нейронных структур в анализаторах под влиянием адекватной стимуляции и специального перцептивного обучения. Базовый исходный уровень компенсации - адекватная сенсорная стимуляция, которая активирует восстановительные процессы не только в проекционном отделе анализатора, но также в ассоциативных и неспецифических образованиях мозга, механизмы деятельности которых связаны с восприятием.
Согласно концепции П. К. Анохина [2], межсистемная компенсация связана с перестройкой деятельности или формированием новых функциональных систем, включающих проекционные и ассоциативные области коры головного мозга. При формировании новых функциональных систем решающее значение имеет психофизиологический фактор активации обратных связей анализаторов, являющихся важным механизмом обработки поступающей из внешнего мира информации [4; 14]. Обратная связь обеспечивает сравнение промежуточных результатов отражения сигнала с оригиналом.
В исследованиях, проведенных на животных и на человеке, показана возможность формирования в онтогенезе новых межцентральных связей корковых и подкорковых областей мозга [5; 6]. Целенаправленное формирование новых межцентральных отношений на основе конвергенции и интеграции информации в ассоциативных областях коры больших полушарий играет важную роль в когнитивном развитии при нарушениях сенсорного анализа признаков объектов. Формирование координации функциональных систем мозга в процессе обучения - компенсация высшего порядка, при которой мобилизуются и взаимодействуют
различные психические функции.Выделение этих двух видов компенсации весьма относительно. В реальных условиях познавательной деятельности они тесно взаимосвязаны и взаимодействуют. Такая системная компенсация с использованием всех резервных возможностей мозга необходима для повышения его функциональной активности и, следовательно, перцептивного развития как основы общего когнитивного развития детей.
Краткие сведения о морфофункциональном созревании мозга, обусловливающем когнитивное развитие ребенка
Формирование иерархической ансамблевой организации церебральной коры зависит от структурно-функционального созревания аппарата межнейронных связей. В соответствии с морфологическими данными этот процесс занимает в онтогенезе длительное время - от рождения до 18-20 лет. В первые годы жизни интенсивно растут пирамидные корковые нейроны и их апикальные дендриты, образующие систему вертикальных связей. К трем годам жизни в определенной степени созревают вставочные нейроны, и образуются интернейронные связи в группе клеток. В 5-6 лет продолжается дифферен-цировка нейронов и усложняется система их горизонтальных связей за счет роста и ветвления дендритов. Это обеспечивает возможности межнейронного взаимодействия в ансамблях нервных клеток. Система горизонтальных связей в коре интенсивно развивается к 9-10 годам, что составляет морфологическую основу для взаимодействия нейронов не только в одном ансамбле, но и между различными ансамблями.
Дальнейшее созревание коры характеризуется диффе-ренцировкой пирамидных клеток и вставочных нейронов, увеличением числа их волокон, что приводит в итоге к формированию зрелого типа ансамблевой организации нейронов. Наблюдается гетерохронное созревание структурной организации нейронных ансамблей в проекционных и ассоциативных областях коры. Созревание нейрональных структур происходит в более ранние сроки в проекционных зонах, чем в ассоциативных. Наиболее позднее созревание характерно
для лобной области, в которой формирование клеточных ансамблей продолжается до 20 лет.
Морфологическое созревание коры - основа для формирования функционального взаимодействия ее разных областей в процессе когнитивного развития. Усиление в онтогенезе внутрикортикальной интеграции проекционных и ассоциативных областей, формирование и совершенствование системного взаимодействия различных корковых областей правого и левого полушарий, продолжающиеся до 20 лет, обеспечивает когнитивное развитие индивида.
Наряду с морфологическими в нейропсихофизиологиче-ских исследованиях также показано, что системная организация когнитивных процессов имеет длительный период развития [18; 19]. Установлено, что в возрасте 6-7 лет наблюдаются существенные изменения в развитии зрительного восприятия, облегчается формирование образов-эталонов на основе выделения существенных признаков объектов. Это совпадает с созреванием взаимосвязей зрительной проекционной, нижнетеменной и височно-теменно-затылочной областях коры [5; 6; 11]. В возрасте 9-10 лет усложняется процесс зрительного восприятия вследствие усиления интеграции зрительной проекционной и заднеассоциативных областей коры. Однако механизмы категоризации и классификации изображений еще окончательно не сформированы. В период от 10 до 16 лет наблюдается совершенствование процессов категоризации и классификации объектов. Это объясняется структурно-функциональным созреванием и специализацией левой лобной области, которая играет ведущую роль на заключительном этапе опознания [5; 6; 11].
В нейропсихологических исследованиях установлена взаимосвязь формирования восприятия и процессов внимания [11]. У детей 9-10 лет улучшаются показатели внимания, что связано с уменьшением генерализованной активации коры и началом формирования избирательного регулирования активационных процессов. В возрасте 15-16 лет наблюдается устойчивая избирательность вовлечения корковых областей в процессы внимания, что соответствует структурно-функциональному созреванию лобных отделов коры.
Таким образом, в онтогенезе перцептивно-когнитивное развитие определяется морфофункциональным созреванием областей коры, формированием межструктурных вну-триполушарных и межполушарных связей, специализацией и взаимодействием полушарий, а также формированием с возрастом «системы регулируемой корковой активации» [18; 19].
Пластичность ЦНС - нейробиологическая основа компенсации нарушений когнитивного развития детей
Проблема компенсации нарушений когнитивного развития детей тесно связана с концепцией пластичной организации механизмов мозга [1; 14-16; 21; 22]. Пластичность функционирования ЦНС обусловлена постоянной модификацией отдельных нейронов, синапсов и нейронных сетей под влиянием внешней среды, что приводит к изменениям поведенческих реакций. Основа пластичности - интеграция возбуждающих и тормозных синаптических влияний, осуществляющихся с помощью синаптических терминалей, распределенных на соме нервной клетки.
В современных исследованиях мозга животных с использованием электронной микроскопии, методов иммуноци-тохимии выявлены существенные и стойкие пластические изменения, обусловленные генетическими факторами и воздействием внешней среды. Они проявлялись в появлении новых нейронов, в изменении нейронных биохимических процессов, росте дендритов, увеличении миелинизации аксонов, в образовании новых или в улучшении функционирования (потенциировании) имеющихся синаптических связей в нервных сетях. Пластические преобразования играют важную роль в становлении механизмов взаимодействия корковых областей и подкорковых структур мозга. Это является основой интеграции функций мозга как необходимого условия когнитивного развития ребенка.
Пластичность как универсальное свойство ЦНС проявляется в процессах памяти, обучения и в замещении различных дефектов мозга. В соответствии с концепцией Е. Н. Соколова [14-17] обучение является следствием пластичной
конвергенции на командных нейронах детекторов, реагирующих на различные признаки объектов. Командный нейрон имеет широкое рецептивное поле, представляющее множество разных детекторов. Связи между командными нейронами и детекторами или врожденные, или формируемые при обучении. Это объединение детекторов и командных нейронов образует концептуальную рефлекторную дугу. В ее состав входят нейроны-модуляторы, изменяющие коэффициенты синаптических связей между детекторами и командными нейронами. Таким образом, на командном нейроне формируется управляющий сигнал детекторов и модулирующее влияниие из внутренней среды.
В рамках этой концепции перцептивное обучение можно рассматривать как процесс формирования или трансформации связей между детекторами и командными нейронами. Механизм пластической конвергенции активируемых стимулом детекторов на командном нейроне является основой формирования эталонов в процессе перцептивного обучения. Внешний стимул вызывает в ЦНС определенную комбинацию возбуждений элементов нейронного ансамбля, которая рассматривается как «нервная модель стимула» [17]. Пластичность нейронной сети проявляется при сличении воспринимаемого объекта с «нервными моделями», имеющимися в памяти. Отсутствие совпадения объекта с какой-либо моделью вызывает эффект рассогласования в ЦНС, сопровождающийся ориентировочной реакцией [15; 17].
В современной нейропсихофизиологии экспериментально подтверждены представления о пластичности нейробиологи-ческих механизмов обучения и поведения, об их изменениях в онтогенезе под влиянием средовых воздействий. В созревании ЦНС опыт взаимодействия ребенка с окружающей средой играет важнейшую структурообразующую роль. Адекватная внешняя афферентация формирует структурные и функциональные свойства нервных сетей; созревают механизмы внутренней регуляции функциональных состояний. Перцептивное обучение связано со специфической стимуляцией анализаторов, его можно рассматривать как процесс изменения нейронных ансамблей, приводящий к формированию зрелого
уровня интегративной деятельности мозга. Всё изложенное обосновывает гипотезу о возможностях компенсации нарушений когнитивного развития детей на основе механизмов пластичности мозга, активируемых в процессе длительного перцептивного обучения.
В многолетних трудах Л. А. Новиковой [13] и ее учеников глубоко и плодотворно исследовалась проблема сенсорной депривации. Было установлено, что длительная и глубокая депривация, возникшая у ребенка в раннем возрасте, нарушает формирование нейрофизиологических механизмов когнитивных функций, что оказывает отрицательное влияние на поведение и обучение детей [13].
С целью компенсации нарушений в когнитивном развитии слабовидящих, частичновидящих, глухих с остаточным зрением дошкольного и младшего школьного возраста разработана и экспериментально верифицирована в лонгитюд-ных исследованиях комплексная модель, содержащая медико-коррекционные, психофизиологические и психологические методы. Медико-коррекционные методы должны обеспечить проведение поддерживающего медикаментозного лечения и коррекцию сенсорных нарушений с помощью технических средств (оптических приборов, слуховых аппаратов и т. д.). Психофизиологические и психологические методы направлены на мобилизацию мотивационных, сенсорных, моторных и когнитивных компонентов зрительного восприятия. Формирование у ребенка мотивации к улучшению восприятия активизирует работу сенсорных механизмов, зрительное внимание и память, аппарат акцептора результатов действия; усиливает активность целенаправленного зрительного поиска. Это обусловлено тем, что возбуждение мотивационных центров способствует активации нейронных структур и механизмов корковой регуляции.
В модели используются методы, воздействующие на механизмы пластичности и изменяющие эффективность и направленность связей между нейронами и нейронными ансамблями. Важнейший из этих методов - on-off ритмическая стимуляция зрительной системы вспышками, решетками, геометрическими фигурами и предметными изображениями,
широко варьирующимися по яркости, цвету, контрасту, размеру, ориентации, форме и местоположению в поле зрения. Такая стимуляция, повторяющаяся в одном сеансе и в ряде сеансов, вызывает посттетаническую потенциацию - усиление пре- и постсинаптической активности нейронов. Повышение эффективности синаптической передачи, обеспечивающей взаимодействие нейронов и их морфофункциональную связь, увеличивает сенсорный приток в мозг, уменьшает деприваци-онный эффект, что необходимо для формирования нейронных ансамблей в процессе перцептивного обучения. Изменения эффективности синапсов при «неупотреблении» или «употреблении» формируются в течение длительного времени. В связи с этим мобилизационный эффект ритмической стимуляции возрастал и закреплялся при ее использовании систематически в течение двух-трех лет. Стимуляция изображениями со сложным набором признаков, оказывая синхронизирующее влияние, вызывает одновременную синаптическую активацию нейронной сети и способствует формированию механизмов интеграции нейронной активности.
Психологические методы были направлены на формирование эталонного образа и механизма соотнесения новых образов с эталонами памяти. Особое внимание уделялось формированию связей между зрительным образом и словом, что способствовало закреплению за ним определенного образного содержания. В процессе ориентировочно-исследовательской деятельности ребенка развитие когнитивных операций (анализа, синтеза, сравнения, обобщения и т. д.) обеспечивало активную обработку визуальной информации и мысленную реконструкцию целостного образа объекта на основе ограниченного набора воспринимаемых сенсорных признаков.
Комплексная модель реализовывалась в процессе прохождения частичновидящими и глухими с остаточным зрением детьми в течение 3-4 лет курса специального перцептивного обучения [10]. В контрольных исследованиях, проведенных перед началом и после окончания обучения, выявлено существенное возрастание вероятности правильного различения сенсорных признаков изображений, что, видимо, отражает улучшение функционирования проекционной системы.
Осуществлялось обучение способу опознания объекта на основе неполной информации о нем, что может быть обусловлено формированием компенсаторного механизма антиципации (предвосхищения). Более совершенное предвосхищение связано с развитием мнестических и мыслительных компонентов зрительного восприятия. Установлено значимое улучшение качеств восприятия (избирательности, целостности, конкретизации, константности, апперцепции, осмысленности и обобщенности). В современной нейрофизиологической литературе имеются данные, свидетельствующие о том, что высший анализ зрительных стимулов, обеспечивающий качества восприятия, осуществляется в теменно-височно-затылочных и лобных корковых областях. Константность восприятия связана с нейронным механизмом, локализующимся в нижневисочной коре, который обеспечивает инвариантное опознание образа объекта [7]. Депривация замедляет формирование этого механизма, а перцептивное обучение способствует его развитию, что проявилось в значительном улучшении константности восприятия.
Длительное перцептивное обучение слабовидящих и ча-стичновидящих сопровождалось увеличением объема зрительной кратковременной памяти, развитием наглядно-действенного и наглядно-образного мышления. У детей с бисенсорными нарушениями, не владеющими словесной речью, развитие зрительной перцепции осуществлялось в тесной взаимосвязи с формированием речи и словесно-понятийного мышления. Вербализация образа восприятия определяла его интерпретацию и осмысление, что являлось основой речевой коммуникации. Можно предположить, что полученные результаты достигались вследствие совершенствования следующих механизмов. В ходе перцептивного обучения создавались условия, повышающие уровень мотивации и, следовательно, воздействующие на активационные системы мозга. Мотивационные потребности ребенка определяют степень конкретизации восприятия - описания признаков, пространственных отношений внутри образа объекта, а также его отношений с другими объектами. Процессы конкретизации связаны с избирательным вниманием и реализуются механиз-
мами заднетеменной коры [7]. Обогащенная зрительная среда и систематические сеансы световой ритмической стимуляции в течение длительного времени, видимо, оказывали влияние на адаптивность зрительной системы [20]. Основа адаптивности - пластичность нейронов и нейронных сетей, проявляющаяся в изменениях характеристик структурных элементов и связей между ними под влиянием среды и перцептивного обучения. В нейрофизиологических исследованиях показано, что нейроны нижневисочной и заднетеменной коры обладают свойством пластичности, т. е. их реакции изменяются в результате обучения [7]. Выявлены корреляции психофизиологических и нейрофизиологических данных, свидетельствующие об универсальности адаптивных пластических модификаций в нейронных сетях зрительной системы [20]. «Медленные пластические изменения» происходят в течение длительного времени и связаны с памятью и обучением.
Длительное и разностороннее перцептивное обучение изменяет состояние нейронных сетей зрительной системы вследствие модификации входных и выходных связей нейронов, составляющих эти сети. Возможно, происходит переключение сигналов с одних путей (грубо поврежденных патологическим процессом) на другие, более сохранные, пути. Можно также предположить, что имеет место восстановление функционально депривированных связей вследствие потен-циирования синаптических контактов [15]. Нельзя исключить образование новых связей в зрительной проекционной системе, а также формирование ансамблей проекционной и ассоциативных корковых областей в процессе перцептивного обучения. Всё это является основой компенсации нарушений когнитивного развития.
Итак, имеются хорошие возможности коррекции и компенсации нарушений когнитивных функций на основе адаптивных свойств мозга, связанных с механизмами пластичности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адрианов О. С. О принципах организации интегративной деятельности мозга. - М. : Медицина, 1976. -120 с.
2. Анохин П. К. Общие принципы компенсации нарушенных функций и их физиологическое обоснование // Труды научной сессии по дефектологии. - М. : Изд-во АПН РСФСР, 1959. - С. 45-55.
3. Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. -М. : Медицина, 1968. - 546 с.
4. Батуев А. С. К современному состоянию рефлекторной теории // Высшая нервная деятельность. - 1955. - Т. 5. - Вып. 5. - С. 62-71.
5. Бетелева Т. Г. Нейрофизиологические механизмы зрительного восприятия. - М. : Наука, 1983. - 150 с.
6. Бетелева Т. Г., Дубровинская Н. Ф., Фарбер Д. А. Сенсорные механизмы развивающегося мозга. - М. : Наука, 1977. - 175 с.
7. Глезер В. Д. Зрение и мышление. - Л. : Наука, 1985. - 245 с.
8. Григорьева Л. П. Зрительная память при сенсорно-перцептивном дефиците // Исследование памяти. - М. : Наука, 1990. - С. 171-192.
9. Григорьева Л. П., Зислина Н. Н., Толстова В. А. Пластичность зрительной системы и обучение // Физиология человека. - 1996. -Т. 22. - № 1. - С. 55-62.
10. Григорьева Л. П., Бернадская М. Э., Блинникова И. В., Солнцева О. Г. Развитие восприятия у ребенка. - М. : Школа-Пресс, 2007. - 72 с.
11. Дубровинская Н. В., Савченко Е. И. Формирование механизмов внимания в онтогенезе // Структурно-функциональная организация развивающегося мозга ; ред. Д. А. Фарбер и др. - Л. : Наука, 1990. - С. 87-110.
12. Ломов Б. Ф. Память и антиципация // Вопросы общей, педагогической и инженерной психологии. - М. : Педагогика, 1991. - С. 73-81.
13. Новикова Л.А. Нейрофизиологические механизмы зрительной и слуховой депривации // Физиология человека. - 1986. - Т. 12. -№ 5. - С. 844-856.
14. Соколов Е. Н. Детектор, командный нейрон и пластическая конвергенция // Высшая нервная деятельность. - 1977. - Т. 27. -№4. - С. 691-697.
15. Соколов Е. Н. Нейронные механизмы памяти и обучения. - М. : Наука, 1981-140 с.
16. Соколов Е. Н., Вайткявичус Г. Г. Нейроинтеллект. От нейрона к нейрокомпьютеру. - М. : Наука, 1989. - 236 с.
17. Соколов Е. Н. Принцип векторного кодирования в психофизиологии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 14. Психология. - 1995. - № 4. -С. 3-13.
18. Структурно-функциональная организация развивающегося мозга / ред. Д. А. Фарбер и др. - Л. : Наука, 1990. - 198 с.
19. Фарбер Д. А., Дубровинская Н. В. Мозговая организация когнитивных процессов в дошкольном возрасте // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. - №2. - С. 25-32.
20. Шевелев И. А. Нейроны зрительной коры. - М. : Наука, 1984. -231 с.
21. Rosenzweig M. R. Neuronal plasticity related to cognition // Psychophysiological approaches to human information processing. -Amsterdam, 1985. - P. 31-45.
22. Stiles Joan. Neural plasticity and cognition development // Developmental neuropsychology. - 2000. - # 18(2). - P. 237-272.
