CC BY
38
УДК 159.91
Вестник СПбГУ. Сер. 16. 2015. Вып. 4
О. А. Чувгунова
ОБ ОПЫТЕ РАЗРАБОТКИ СТИМУЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ ПЛАНИРОВАНИЯ У СТУДЕНТОВ ВУЗА*
Статья посвящена исследованию нейрофизиологических оснований действий планирования у студентов вуза, а именно разработке процедуры предъявления стимульного материала для электроэнцефалографических исследований планирования. В статье проанализирован опыт зарубежных и отечественных исследований функции планирования, в том числе с использованием нейровизуализации и ЭЭГ-методов. Описана процедура разработки протокола предъявления стимулов для электроэнцефалографического исследования на основе наглядно-образных и сюжетно-логических задач А. З. Зака. Установлены временные интервалы предъявления стимулов при работе с задачами на формирование внутреннего плана действий. Биб-лиогр. 23 назв. Табл. 1. Ил. 4.
Ключевые слова: студенты, универсальные учебные действия планирования, исполнительные функции, электроэнцефалография.
O. A. Chuvgunova
EEG-STUDY OF STUDENTS' PLANNING SKILLS AMONG UNDERGRADUATES: STIMULI PRESENTATION DEVELOPMENT
The aim of this study is to develop stimuli for students' planning skills research among undergraduates (N=51) using EEG methods. The procedure of stimuli presentation development was described. Duration of different types of stimuli, based on Zak's tasks, was defined. Refs. 23. Table 1. Figs 4.
Keywords: undergraduates, planning skills, executive functions, electroencephalography.
Современное состояние проблемы. Понятие «универсальные учебные действия» (УУД) является одним из ключевых в современном образовании. УУД представляют собой совокупность способов действия и навыков учебной работы учащегося, обеспечивающих самостоятельное усвоение новых знаний, умений и навыков, формирование образовательных компетенций, т. е. «умение учиться» [1; 2]. В отличие от предметных знаний, умений, навыков, специфичных для конкретных учебных дисциплин, УУД применимы при изучении любых предметных областей.
УУД планирования позволяют определить последовательность промежуточных целей и действий с учетом конечного результата в процессе работы с учебной задачей. Для формирования и развития УУД планирования в учебном процессе предусмотрено применение специальных методических приемов организации учебного материала, самостоятельной работы учащихся и прочих средств, позволяющих задействовать такие мыслительные действия, как содержательная рефлексия, анализ и мысленное проектирование [1-3]. Первоначально УУД планирования
Чувгунова Ольга Анатольевна — ассистент, Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб. 7/9; [email protected]
Chuvgunova Olga Anatolievna — assistant lecturer, St. Petersburg State University, 7/9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation; [email protected]
* Публикация подготовлена в рамках поддержанного РГНФ научного проекта № 15-36-01260.
174
формируются под руководством педагога. Далее предполагается, что учащийся постепенно приобретает всё большую самостоятельность в планировании своей учебной и исследовательской деятельности, совершенствуя и обогащая индивидуальный репертуар УУД планирования в процессе обучения. В условиях высшей школы, характеризующихся высокой сложностью учебного материала и большим объемом самостоятельной работы, уровень развития УУД планирования критичен для успешности учебной деятельности студента [4].
Традиционно выводы о процессе планирования делаются на основании изучения внешних исполнительских действий, при этом нейрофизиологические механизмы функции планирования скрыты. Представления о психофизиологических основах УУД планирования могли бы быть обогащены путем применения электроэнцефалографических методов исследования.
Необходимо отметить, что современные исследования функции планирования, в том числе с применением электроэнцефалографии (ЭЭГ), преимущественно реализуются в рамках концепции исполнительных функций (Executive Functions — EFs) [5] и характеризуются фундаментальной и/или клинической направленностью. Целями этих исследований являются поиск взаимосвязей между показателями биоэлектрической активности различных участков головного мозга и функции планирования для выявления возрастных различий, прогнозирования успешности планирования и т. д. [6; 7], а также изучение соотношения особенностей функционирования головного мозга и успешности планирования на примере разнообразных клинических выборок (пациенты, страдающие шизофренией, наркоманией, аутизмом, синдромом дефицита внимания и гиперактивности и т. п.) и выявление их отличий от выборок здоровых людей [8-11]. Ценность данных результатов для понимания нейрофизиологических механизмов функции планирования несомненна, однако их применение в образовательной практике затруднено их отдаленностью от учебного процесса.
Отметим, что дизайн многих исследований предполагает лишь сопоставление данных нейропсихологического обследования и особенностей электроэнцефалограмм, записанных в состоянии покоя, сравнение данных нейропсихологического исследования и ЭЭГ-данных до и после курса лечения с целью оценки эффективности вмешательства и т. п. [7-11]. Подобная организация исследования позволяет осуществить сопоставление клинических, психодиагностических и ЭЭГ-данных с помощью различных методов математической статистики, но получить таким способом сведения о деятельности головного мозга во время формирования внутреннего плана действий не представляется возможным. Более информативными были бы ЭЭГ-данные, полученные непосредственно в процессе работы с заданиями, диагностирующими функцию планирования. Однако, несмотря на высокую теоретическую ценность и практическую востребованность, исследования функции планирования с подобным дизайном пока единичны. Одной из причин данной ситуации представляется сложность разработки валидных процедур предъявления стимульного материала. Несмотря на то, что в современной нейро-науке уже сложилась методика предъявления стимулов для ЭЭГ-исследований селективного внимания, ингибиторного контроля и т. п. с использованием парадигм Go-NoGo, odd ball, прямой перенос этой практики в исследования функции планирования представляется некорректным. Пробы, применяемые в рамках Go-NoGo,
175
odd ball, построены на простых изображениях, звуковых сигналах и т. п., требуют лишь элементарных умственных действий, предъявляются на краткий промежуток времени (обычно в пределах нескольких секунд) [12]. В связи с этим данные процедуры предъявления стимулов не могут быть использованы в неизмененном виде для исследования такого сложноорганизованного феномена, как функция планирования.
В качестве диагностических инструментов для исследования функции планирования традиционно применяются так называемые «Tower Tasks»: задачи «Ханойская башня» (Tower of Hanoi) и «Лондонская башня» (Tower of London). Однако при выполнении «Лондонской башни» и «Ханойской башни» задействован преимущественно визуально-пространственный аспект планирования [13; 14], в то время как процесс обучения включает и задания, построенные на вербальном материале, задействующие различные знаковые системы, требующие владения логическими операциями и т. д.
Таким образом, для ЭЭГ-исследования УУД планирования представляется наиболее соответствующим стимульный материал, основанный на психодиагностических методиках, подтвердивших свою валидность при оценке действий планирования именно в образовательной практике, и содержащий задания, позволяющие диагностировать действия планирования на основе задач в словесно-логической и наглядно-образной формах. Этим требованиям соответствуют задачи А. З. Зака, представляющие собой информативные инструменты исследования УУД планирования. Исследования А. З. Зака по диагностике функции целостного планирования у учащихся разных возрастов (от начальной школы до старших классов) показали, что успешность решения данных заданий может служить предиктором успешности учебной деятельности учащихся. При этом методики А. З. Зака позволяют диагностировать функцию планирования не только в визуально-пространственном плане, как «Лондонская башня» и «Ханойская башня», но и при решении задач в вербальной форме с использованием логических операций [15; 16]. Кроме того, в отличие от «Tower Tasks», задания в тестах А. З. Зака имеют разные уровни сложности в зависимости от числа необходимых для решения действий. Задания в рамках определенного уровня равноценны по сложности, однако они не имеют общего алгоритма решения, т. е. испытуемый каждый раз осуществляет мысленное экспериментирование.
Целью данной работы является разработка протокола предъявления стимулов для ЭЭГ-исследования УУД планирования у студентов вуза на основе задач в наглядно-образной и сюжетно-логической форме.
Задачи: 1) осуществить отбор заданий, приемлемых для формирования сти-мульного материала, и определить порядок их предъявления; 2) выявить оптимальные временные интервалы для предъявления стимулов.
Выборка участников исследования. В исследовании приняли участие студенты биологического факультета СПбГУ (N=51, мужчин — 11, женщин — 40, средний возраст — 19 лет, Ме — 19 лет).
Методы. Согласно А. З. Заку, в процессе обучения задействованы два способа построения внутреннего плана действий: на основе операций с наглядными (или схематическими) образами и с помощью мысленных рассуждений. Соответственно
176
А. З. Заком были разработаны и апробированы разнообразные задания для исследования УУД планирования в наглядно-образной и сюжетно-логической формах [15; 16].
Применение в качестве стимульного материала задач А. З. Зака на перемещение шахматного коня на наглядно данном девятиклеточном поле [17] требовало построения достаточно длинной последовательности символов (до 12 знаков). Так как процедура записи ЭЭГ исключает возможность активных движений, испытуемые не имели возможности записать ответ и вынуждены были запоминать его, что затрудняло их работу со стимулами. Поэтому в настоящем исследовании основными требованиями при отборе заданий были: наименьшая длина необходимого для ответа ряда символов и краткость текста (в случае сюжетно-логических задач). Среди задач в наглядно-образной форме этим требованиям наиболее соответствовала методика «Игра в передвижения» в модификации, включающей пространственно-комбинаторные задачи. При решении этих задач за одно действие принимается перемещение на соседнюю свободную клетку — прямо либо по диагонали (рис. 1). Можно выделить два уровня сложности: простые задачи, решаемые за 2-3 передвижения, и сложные, требующие 4-5 передвижений. Таким образом, для решения данных заданий необходимо в соответствии с правилами спланировать последовательность передвижений. При этом, согласно А. З. Заку, простые задачи в 2-3 передвижения возможно решить путем частичного планирования, намечая последующее действие после предыдущего. Решение сложных задач в 4-5 передвижений требует целостного предварительного планирования всей последовательности требуемых действий.
Рис. 1. Пример задания из методики «Игра в передвижения» [16, с. 275]
Задачи в сюжетно-логической форме требуют теоретического анализа для раскрытия общих принципов их построения и решения. Для разработки стимульного материала были использованы сюжетно-логические задачи «Возраст», «Скорость», «Копирка». Задачи содержат умозаключения, представленные в сюжетной форме, например: «Через 4 года Борисовой будет на 6 лет больше, чем Алексеевой сейчас.
177
Кто старше?», «Если на простую зеленую бумагу положить белую копирку и провести по ней зеленым карандашом, то какого цвета линия будет на простой бумаге?», «Миша и Боря вышли одновременно из Москвы в Петербург. Через два дня оказалось, что Миша был ближе к Петербургу, чем Боря. Кто шел быстрее?». Таким образом, испытуемый, опираясь на условия задач, должен сделать вывод о наличии или отсутствии у персонажей и предметов тех или иных свойств и отношений. При решении подобных задач происходит формирование внутреннего плана действий на основании операций со знаками, словами естественного языка в форме мысленного рассуждения, размышления.
Процедура разработки протокола включала:
1. Предъявление заданий с помощью презентации, выполненной в программе Microsoft Power Point. Задание предъявлялось на 15 с, так как согласно предыдущему опыту этого времени было достаточно для решения сходных задач [17]. После предъявления каждого стимула предлагалось записать ответ. Фиксировались количество правильных ответов и результаты обратной связи (испытуемые отмечали, какие задания были наиболее легкими, наиболее сложными и почему).
2. Предъявление с помощью программы PSYTASK. По результатам решения задач с помощью презентации были отобраны задания, на основе которых был разработан протокол предъявления стимулов в программе PSYTASK. Задания предъявлялись в рандомизированной форме, время предъявления стимула с заданием составляло 15 с, после этого в течение 5 с предъявлялся слайд с четырьмя вариантами ответа. Так как процедура записи ЭЭГ требует от испытуемого неподвижности, выполнение задания с записью ответов вручную исключается. Если сюжетно-логические задачи соответствовали этому требованию, то пространственно-комбинаторные нуждались в модификации. В исследовании Д. Бёрд и коллег [18] для ЭЭГ-исследования функции планирования был предложен вариант «Лондонской башни», где от испытуемого в качестве ответа требовалось указать только цвет последнего шарика, который должен быть переставлен. Аналогичным образом для решения задач в наглядно-образной форме испытуемым была предложена модификация методики «Игра в передвижения», согласно которой испытуемый должен решить задание «в уме» и в качестве ответа указать ту букву, которую он передвигал последней. Во время предъявления задания испытуемые должны были в момент осознания решения щелкать специальной мышью, подключенной к электроэнцефалографу. При предъявлении ответов испытуемые нажимали на клавиатуре компьютера клавишу, соответствующую правильному ответу. Это позволило более точно определить временные интервалы, необходимые для решения задач, оценить успешность выполнения задания и время реакции во время ответа. Выявление этих характеристик важно для усовершенствования протокола предъявления стимулов и повышения валидности получаемых ЭЭГ-данных.
В исследовании были использованы методы описательной статистики, t-критерий Стьюдента (с использованием программы IBM SPSS Statistics 20). Исследование осуществлялось на базе психофизиологической лаборатории факультета психологии СПбГУ с использованием аппаратно-программного электроэнцефалографического комплекса «Мицар-ЭЭГ», программы для подготовки и проведения психофизических и психологических исследований PSYTASK.
178
Результаты. Студентам были предложены методики А. З. Зака «Игра в передвижения», «Возраст», «Копирка», «Скорость» [15; 16]. Предъявление заданий с помощью презентации Microsoft Power Point позволило установить, что испытуемые в целом успешно справляются с заданиями. Успешность решения сюжетно-логи-ческих задач составила М=26,5 баллов из 30 максимально возможных (SD=2,7), пространственно-комбинаторных — M=7 баллов из 10 максимально возможных (SD=1,7). Согласно данным обратной связи, задания были достаточно сложными, но выполнимыми. При этом участники отметили, что решают большинство задач до истечения интервала в 15 с. Таким образом, оказалось возможным уменьшить длительность предъявления стимула, что позволило увеличить количество проб в стимульном материале и сократить время работы испытуемого. В то же время испытуемыми была отмечена нехватка времени на решение нескольких сюжетно-логических задач с длинным текстом. Эти задания не использовались для последующей разработки протокола предъявления стимулов.
На основании полученных результатов в программе PSYTASK был сконструирован стимульный материал, включающий 33 простые комбинаторные задачи, 33 сложные комбинаторные задачи и 34 сюжетно-логические задачи — всего 100 проб. Так как в оригинальной методике А. З. Зака «Игра в передвижения» количество заданий недостаточно, были дополнительно разработаны аналогичные задачи. Время предъявления задач составляло 15 с, время на ответ — 5 с. Задания предъявлялись в рандомизированном порядке, чтобы избежать эффектов обучения, тренировки и утомления. Общее время предъявления составляет 1600 с (26,(6) мин). Наличие четырех вариантов ответа снижает вероятность случайных правильных ответов. Во время предъявления задания испытуемый должен мысленно планировать ход решения задачи. Для определения времени осознания внутреннего плана действий испытуемый левой рукой делает щелчок мышью, фиксируя данный момент. Ответ дается путем нажатия правой рукой соответствующей клавиши на клавиатуре компьютера во время предъявления слайда с вариантами ответов.
Сравнение успешности решения комбинаторных задач, апробированных А. З. Заком, и дополнительно разработанных задач показало, что последние решаются правильно несколько чаще (M=74,3%, SD=21,0), чем апробированные А. З. За-ком (М=70,5%, SD=25,0). Время осознания решения в случае дополнительно разработанных задач в среднем составило 6,9 с (SD=1,6), тогда как в случае апробированных задач — 7,2 с (SD=2,4). Однако при сравнении успешности решения и затраченного времени с использованием t-критерия Стьюдента значимых различий между двумя группами задач выявлено не было.
Результаты решения задач в программе PSYTASK (таблица) показали, что испытуемые быстрее всего формировали план решения простых комбинаторных задач. Больше всего времени потребовалось на создание плана решения сложных комбинаторных задач, также при решении этих задач было допущено больше всего ошибок. Наиболее высокий процент правильных ответов отмечается при решении сюжетно-логических задач.
179
Результаты решения комбинаторных и сюжетно-логических задач, предъявлявшихся в программе PSYTASK
Тип задания Успешность решения (%) Время осознания решения (с) Время реакции при ответе (мс)
Среднее значение Стандартное отклонение Среднее значение Стандартное отклонение Среднее значение Стандартное отклонение
Простые комбинаторные задачи 78,3 25,0 5,1 2,7 1394,9 688,7
Сложные комбинаторные задачи 69,7 22,6 8,4 3,9 1382,6 489,9
Сюжетно-логиче-ские задачи 85,25 17,4 7,3 3,1 1688,7 426,3
Из полученных результатов видно, что испытуемые правильно решили большую часть заданий. В то же время значительное число ошибок подтверждает, что задания не являются слишком легкими. Согласно полученным результатам, для осознания плана решения простых комбинаторных задач необходим интервал времени в пределах 8 с на одно задание, сложных комбинаторных задач — 12 с, сюжетно-логических — 10 с. Для выбора правильного ответа оказалось достаточно 2-2,5 с.
С учетом полученных данных временные интервалы проб были скорректированы. Примеры проб для ЭЭГ-исследования УУД планирования в форме простых и сложных комбинаторных задач и сюжетно-логических задач представлены на рисунках 2-4.
Рис. 2. Пример пробы с простой комбинаторной задачей А. З. Зака [16, с. 275]
180
Рис. 3. Пример пробы со сложной комбинаторной задачей А. З. Зака [16, с. 277]
Рис. 4. Пример пробы с сюжетно-логической задачей А. З. Зака [16, с. 288]
Данный стимульный материал позволяет четко выделить участок записи ЭЭГ, соответствующий планированию испытуемым хода решения задачи. Количество проб достаточно для усреднения по каждому виду задач, при этом общее время предъявления не слишком длительное [12]. Благодаря решению задач разного типа и, в случае комбинаторных задач, разного уровня сложности за один сеанс предъявления мы можем осуществить достоверное сравнение ЭЭГ-данных. Также возможно сопоставление ЭЭГ-данных и уровня успешности при решении задач разных типов. Дальнейшая обработка записи ЭЭГ может осуществляться с помощью преобразования Фурье, вейвлет-преобразования, пространственной синхронизации и десинхронизации. Однако анализ вызванных потенциалов в данном случае затруднен в связи с длительным периодом работы над задачей. Одним из вариантов решения этой проблемы может быть следующая организация работы: испытуемый
181
одной рукой держит компьютерную мышь и делает щелчок в момент осознания решения, другая рука находится на клавиатуре для нажатия кнопки в момент ответа. Таким образом, будет известен момент осознания плана решения задачи и экспериментатор сможет проанализировать вызванные потенциалы в ближайшие к этому событию временные интервалы.
Обсуждение. Согласно имеющимся исследованиям функции планирования, в том числе с использованием ЭЭГ-методов, для анализа планирования хода решения задачи необходима четкая фиксация периода обдумывания задания и поиска решения («fixed foreperiod») [18]. Также конструкция стимульного материала должна давать возможность дальнейшего анализа ЭЭГ-данных с учетом уровня сложности задания [13; 14; 18]. Диагностическим материалом в исследованиях функции планирования чаще всего является методика «Лондонская башня». При этом авторы отмечают, что интерпретация результатов «Лондонской башни» сопряжена с рядом сложностей. Так, данная методика позволяет оценить лишь наглядно-пространственный компонент планирования. Кроме того, велика неоднородность заданий в плане количества необходимых для решения задачи шагов (от 3 до 7) и количества вариантов первого хода, от которого зависит правильность дальнейших шагов (от 2 до 4) [13; 14].
В настоящем исследовании в качестве основы для стимульного материала были использованы задачи А. З. Зака, диагностирующие степень сформированно-сти внутреннего плана действий у учащихся. Задачи А. З. Зака позволяют исследовать уровень сформированности внутреннего плана действий при решении задач не только в наглядно-образной, но и в словесно-логической форме. Задания четко разделены по уровням сложности, количеству необходимых для решения шагов [15; 16]. Кроме того, методики А. З. Зака конструировались именно для исследования учебных действий планирования и были апробированы среди учащихся различных возрастов, в то время как «Ханойская башня» и «Лондонская башня» представляют собой варианты известных с древних времен игр-головоломок, которые были практически напрямую перенесены в психологическую практику [14].
Согласно данным некоторых исследований, временной промежуток в 6 с является достаточным для успешного решения «Лондонской башни» с числом перестановок до 4. Так, соотношение правильно решенных заданий к общему их числу при решении задач с 2-3 перестановками и 4 перестановками составило М=0,88, SE=0,2 и М=0,64, SE=0,3 соответственно. Анализ вызванных потенциалов на протяжении 6 с с момента предъявления стимула позволил обнаружить негативные поздние компоненты вызванных потенциалов, которые имели значимые различия в зависимости от уровня сложности задания [18]. В настоящем исследовании было показано, что для обеспечения как достаточного уровня сложности задания, так и его выполнимости длительность предъявления стимула должна составлять от 8 с до 12 с в зависимости от типа задания. Анализ вызванных потенциалов при такой длительности предъявления затруднен, но можно попытаться зафиксировать особенности ЭЭГ в момент осознания плана решения задачи. Для фиксации этого момента испытуемому можно предложить сделать щелчок специальной мышью, присоединенной к электроэнцефалографическому комплексу. При этом для анализа данных важно установить, что именно происходило в фиксируемый момент: построение последовательности действий, которые предположительно могут привести к правильному решению, или же принятие решения о верном ответе. Это
182
может быть выявлено с помощью самоотчетов испытуемых после проведения эксперимента. Возможно также изменение процедуры предъявления заданий таким образом, чтобы после фиксации момента осознания плана действий испытуемому сразу предлагалось выбрать один из вариантов ответа. Это позволит выяснить, производилась ли испытуемым коррекция принятого плана после его осознания в оставшееся до выбора правильного ответа время.
Предполагается, что дальнейшие ЭЭГ-исследования с применением описанного в данной работе стимульного материала позволят получить новые сведения о нейрофизиологических основаниях УУД планирования, а также сопоставить их с имеющимися данными исследований функции планирования с использованием ЭЭГ и нейровизуализации. Так, в исследованиях функции планирования с помощью позитронно-эмиссионной и функциональной магнитно-резонансной томографии было выявлено, что решение задачи «Лондонская башня» сопровождается активацией нейронной сети, включающей префронтальные, париетальные и премоторные области коры, поясную извилину, подкорковые структуры. При этом наличие значимой взаимосвязи между усилением кровотока и степенью сложности задания было установлено только в дорсолатеральной префронтальной, латеральной премоторной областях, передней поясной извилине и в области хвостатого ядра, что позволило предположить участие именно этих зон в формировании последовательности действий для решения задачи [19; 20]. Однако эти же области, за исключением фрон-тополярной коры, активизировались и при применении различных методик диагностики визуально-пространственных аспектов рабочей памяти. Таким образом, не очевидно, что дорсолатеральные отделы префронтальной коры специфичны для осуществления функции планирования [20; 21]. Также были получены данные о ведущей роли правой префронтальной коры в генерации плана, в то время как аналогичная область слева преимущественно вовлечена в исполнение плана [22].
Результаты ЭЭГ-исследований на основе стимульного материала, предполагающего выполнение алгоритмических и поисковых действий, показали, что при выполнении легких алгоритмических действий наибольший прирост пространственной синхронизации биопотенциалов коры головного мозга отмечается в задних отделах левого полушария. При выполнении же сложных алгоритмических действий пространственная синхронизация нарастает слева в префронтальной, фронтальной областях и в центре затылочной области. Осуществление поисковых действий сопровождается приростом пространственной синхронизации в префронтальной, фронтальной и задней частях коры головного мозга по средней линии и справа [23]. При этом изменения в активности мозга носят динамичный характер, имеют особенности на различных промежутках «развертывания» плана. Так, при исследовании с помощью метода вызванных потенциалов в процессе решения задачи «Лондонская башня» отмечалась ранняя негативная волна, максимально выраженная во фронтальных отделах и не зависящая от уровня сложности задания. Средние и поздние компоненты продемонстрировали зависимость от уровня сложности задания: при повышении его сложности средняя волна (во фронтальных и фронтально-латеральных отделах) была более позитивна, а поздняя негативная волна, напротив, характеризовалась большей негативностью [18].
Обобщая опыт исследований планирования с использованием ЭЭГ-мето-дов и нейровизуализации, можно сказать, что попытки детального изучения
183
особенностей деятельности головного мозга при решении задач на планирование пока дают полиморфные и разрозненные результаты, из которых сложно составить целостную непротиворечивую картину. Сопоставление полученных данных затрудняется отсутствием единой стандартизированной версии основных диагностических инструментов исследований планирования — «Лондонской башни» и «Ханойской башни». Кроме того, эти методики диагностируют лишь пространственно-визуальный аспект планирования, что приводит к несколько одностороннему взгляду на функцию планирования.
Применение представленного в данной работе стимульного материала позволит расширить, уточнить и дополнить имеющиеся научные сведения о функции планирования. Мы сможем установить специфику ЭЭГ-данных при выполнении УУД планирования и сопоставить эти данные с результатами, полученными в исследованиях с применением «Лондонской башни», «Ханойской башни». Разработанная методика предъявления стимульного материала позволит сравнить особенности биоэлектрической активности головного мозга при решении задач различной сложности, связанных с построением внутреннего плана действий. Кроме того, можно будет сравнить особенности деятельности коры головного мозга при решении задач на формирование внутреннего плана действий в наглядно-образной и словесно-логической формах.
Выводы. 1. Настоящее исследование показало, что при разработке стимульного материала для изучения УУД планирования с помощью ЭЭГ возможно применение пространственно-комбинаторных и сюжетно-логических задач А. З. Зака. Данные методики обладают некоторыми преимуществами по сравнению с классическими методами диагностики функции планирования — методиками «Ханойская башня» и «Лондонская башня»: они дают возможность, во-первых, исследовать действия планирования не только в наглядно-пространственной, но и в словесно-логической форме; во-вторых, разграничить задачи по уровням сложности в зависимости от количества необходимых для решения шагов. Предложенная в данном исследовании комбинация стимулов разного типа и разного уровня сложности позволит получить информативные данные при анализе записи ЭЭГ и обеспечить четкую фиксацию периода формирования внутреннего плана действий.
2. В данной работе было выявлено, что оптимальные временные интервалы для предъявления стимулов составляют, в зависимости от типа задачи, от 8 до 12 с на одно задание (8 с для простых комбинаторных задач, 10 с для сюжетно-логических задач, 12 с для сложных комбинаторных задач). Такая продолжительность предъявления позволяет обеспечить как выполнимость задания, так и достаточную степень его сложности. Для получения обратной связи в форме ввода ответа с клавиатуры оказалось достаточно 2-2,5 с. Эти данные позволили сконструировать протокол предъявления стимулов, который содержит достаточное количество стимулов для дальнейшего анализа ЭЭГ-данных и в то же время является достаточно компактным (продолжительность предъявления всего протокола — 1600 с).
Литература
1. Асмолов А. Г., Бурменская Г. В., Володарская И. А., Карабанова О. А., Молчанов С. В., Салми-на Н. Г. Проектирование универсальных учебных действий в старшей школе // Национальный психологический журнал. 2011. Т. 5, № 1. С. 104-110.
184
2. Как проектировать универсальные учебные действия в начальной школе: от действия к мысли: пособие для учителя / под ред. А. Г. Асмолова. М.: Просвещение, 2008. 151 с.
3. Давыдов В. В. Теория развивающего обучения. М.: ИНТОР, 1996. 544 с.
4. Kostromina S. Academic skills as a basis for self-organization of human activity // Procedia — Social and Behavioral Sciences. 2013. Vol. 86, N 10. P. 543-550.
5. Diamond A. Executive functions // Annual Review of Psychology. 2013. Vol. 64. P. 135-168.
6. Guevara M. A., Martinez L. E. R., Aguirre F. A. R., Gonzalez M. H. Prefrontal-parietal correlation during performance of the towers of Hanoi task in male children, adolescents and young adults // Developmental Cognitive Neuroscience. 2012. N 2. P. 129-138.
7. Hoptman M. J., Davidson R. J. Baseline EEG asymmetries and performance on neuropsychological tasks // Neuropsychologia. 1998. Vol. 25, N 12. P. 1343-1353.
8. Diez A., Suazo V., Casado P., Martin-Loeches M., Molina V. Gamma power and cognition in patients with schizophrenia and their first-degree relatives // Neuropsychobiology. Vol. 69, N 2. P. 120-128.
9. Davydov D. M., Polunina A. G. Heroin abusers' performance on the Tower of London Test relates to the baseline EEG alpha2 mean frequency shifts // Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 2004. Vol. 28. P. 1143-1152.
10. Han Y. M. Y., Chan A. S., Sze S. L., Cheung M.-C, Wonge C.-K., Lam J. M. K., Poon P. M. K. Altered immune function associated with disordered neural connectivity and executive dysfunctions: a neurophysi-ological study on children with autism spectrum disorders // Research in Autism Spectrum Disorders. 2013. N 7. P. 662-674.
11. Bink M., van Nieuwenhuizen C., Popma A., Bongers I. L., van Boxtel G. J. M. Neurocognitive effects of neurofeedback in adolescents with ADHD: a randomized controlled trial // Journal of Clinical Psychiatry. 2014. Vol. 75, N 5. P. 535-542.
12. The Oxford handbook of event-related potential components / eds E. S. Kappenman, S. J. Luck. New York: Oxford University Press, 2011. 642 p.
13. Kaller C. P., Rahm B., Spreer J., Mader I., Unterrainer J. M. Thinking around the corner: The development of planning abilities // Brain and Cognition. 2008. Vol. 67. P. 360-370.
14. Koppenol-Gonzalez G. V., Bouwmeester S., Boonstra A. M. Understanding planning ability measured by the Tower of London: an evaluation of its internal structure by latent variable modeling // Psychological Assessment. 2010. Vol. 22, N 4. P. 923-934.
15. Зак А. З. Как определить уровень развития мышления школьника. М.: Знание, 1982. 96 c.
16. Зак А. З. Развитие и диагностика мышления подростков и старшеклассников. М.; Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2010. 350 с.
17. Чувгунова О. А. ЭЭГ-исследование учебных действий планирования: разработка стимуль-ного материала // Психология XXI века: академическое прошлое и будущее: материалы международной научной конференции молодых ученых, 20-23 апреля 2015 г. СПб.: Скифия-принт, 2015. С. 216-217.
18. Byrd D. L., Case K. H., Berg W. K. Planning: fixed-foreperiod event-related potentials during the Tower of London task // Neuropsychologia. 2011. Vol. 49. P. 1024-1032.
19. Dagher A., Owen A. M., Boecker H., Brooks D. J. Mapping the network for planning: a correlational PET activation study with the Tower of London Task // Brain. 1999. Vol. 122. P. 1973-1987.
20. Baker S. C., Rogers R. D., Owen A. M., Frith C. D., Dolan R. J., Frackowiak R. S. J., Robbins T. W. Neural systems engaged by planning: a PET study of the Tower of London task // Neuropsychologia. 1996. Vol. 34, N 6. P. 515-526.
21. Rowe J. B., Owen A. M., Johnsrude I. S., Passingham R. E. Imaging the mental components of a planning task // Neuropsychologia. 2001. Vol. 39. P. 315-327.
22. Newman S. D., Carpenter P. A., Varma S., Just M. A. Frontal and parietal participation in problem solving in the Tower of London: fMRI and computational modeling of planning and high-level perception // Neuropsychologia. 2003. Vol. 41. P. 1668-1682.
23. Свидерская Н. Е., Королькова Т. А., Николаева Н. О. Психофизиологическая структура интеллектуальных действий человека // Психологический журнал. 1994. Т. 15, № 2. С. 85-93.
References
1. Asmolov A. G., Burmenskaia G. V., Volodarskaia I. A., Karabanova O. A., Molchanov S. V., Salmina N. G. Proektirovanie universal'nykh uchebnykh deistvii v starshei shkole [Program of development of universal educational actions in high school]. Natsionalnyi psikhologicheskii zhurnal [National Psychological Journal], 2011, vol. 5, no. 1, pp. 104-110. (In Russian)
185
2. Kak proektirovat' universalnye uchebnye deistviia v nachalnoi shkole: ot deistviia k mysli: posobie dlia uchitelia [How to develop universal educational actions in primary school: from actions to idea: handbook for teachers]. Ed. by A. G. Asmolov. Moscow, Prosveshchenie, 2008. 151 p. (In Russian)
3. Davydov V. V. Teoriia razvivaiushchego obucheniia [The theory of developmental teaching]. Moscow, INTOR, 1996. 544 p. (In Russian)
4. Kostromina S. Academic skills as a basis for self-organization of human activity. Procedia — Social and Behavioral Sciences, 2013, vol. 86, no. 10, pp. 543-550.
5. Diamond A. Executive functions. Annual Review of Psychology, 2013, vol. 64, pp. 135-168.
6. Guevara M. A., Martinez L. E. R., Aguirre F. A. R., Gonzalez M. H. Prefrontal-parietal correlation during performance of the towers of Hanoi task in male children, adolescents and young adults. Developmental Cognitive Neuroscience, 2012, no. 2, pp. 129-138.
7. Hoptman M. J., Davidson R. J. Baseline EEG asymmetries and performance on neuropsychological tasks. Neuropsychologia, 1998, vol. 25, no. 12, pp. 1343-1353.
8. Diez A., Suazo V., Casado P., Martin-Loeches M., Molina V. Gamma power and cognition in patients with schizophrenia and their first-degree relatives. Neuropsychobiology, vol. 69, no. 2, pp. 120-128.
9. Davydov D. M., Polunina A. G. Heroin abusers' performance on the Tower of London Test relates to the baseline EEG alpha2 mean frequency shifts. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry, 2004, vol. 28, pp. 1143-1152.
10. Han Y. M. Y., Chan A. S., Sze S. L., Cheung M.-C., Wonge C.-K., Lam J. M. K., Poon P. M. K. Altered immune function associated with disordered neural connectivity and executive dysfunctions: a neurophysiological study on children with autism spectrum disorders. Research in Autism Spectrum Disorders, 2013, no. 7, pp. 662-674.
11. Bink M., van Nieuwenhuizen C., Popma A., Bongers I. L., van Boxtel G. J. M. Neurocognitive effects of neurofeedback in adolescents with ADHD: a randomized controlled trial. Journal of Clinical Psychiatry, 2014, vol. 75, no. 5, pp. 535-542.
12. The Oxford handbook of event-related potential components . Eds E. S. Kappenman, S. J. Luck. New York, Oxford University Press, 2011. 642 p.
13. Kaller C. P., Rahm B., Spreer J., Mader I., Unterrainer J. M. Thinking around the corner: The development of planning abilities. Brain and Cognition, 2008, vol. 67, pp. 360-370.
14. Koppenol-Gonzalez G. V., Bouwmeester S., Boonstra A. M. Understanding planning ability measured by the Tower of London: an evaluation of its internal structure by latent variable modeling. Psychological Assessment, 2010, vol. 22, no. 4, pp. 923-934.
15. Zak A. Z. Kak opredelit' uroven razvitiia myshleniia shkol'nika [How to diagnose the level of development of students' thinking]. Moscow, Znanie Publ., 1982. 96 p. (In Russian)
16. Zak A. Z. Razvitie i diagnostika myshleniia podrostkov i starsheklassnikov [Development and diagnosis of adolescents' and high school students' thinking]. Moscow; Obninsk, IG-SOTsIN, 2010. 350 p. (In Russian)
17. Chuvgunova O. A. [EEG methods for planning skills research: stimuli presentation development]. Psikhologiia XXI veka: akademicheskoe proshloe i budushchee: Materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii molodykh uchenykh, 20-23 aprelia 2015 g. [Papers of the XVIII International Conference of Young Scientists "Psychology of XXI century: academic past and future"]. St. Petersburg, Skifiia-print Publ., 2015, pp. 216-217. (In Russian)
18. Byrd D. L., Case K. H., Berg W. K. Planning: fixed-foreperiod event-related potentials during the Tower of London task. Neuropsychologia, 2011, vol. 49, pp. 1024-1032.
19. Dagher A., Owen A. M., Boecker H., Brooks D. J. Mapping the network for planning: a correlational PET activation study with the Tower of London Task. Brain, 1999, vol. 122, pp. 1973-1987.
20. Baker S. C., Rogers R. D., Owen A. M., Frith C. D., Dolan R. J., Frackowiak R. S. J., Robbins T. W. Neural systems engaged by planning: a PET study of the Tower of London task. Neuropsychologia, 1996, vol. 34, no. 6, pp. 515-526.
21. Rowe J. B., Owen A. M., Johnsrude I. S., Passingham R. E. Imaging the mental components of a planning task. Neuropsychologia, 2001, vol. 39, pp. 315-327.
22. Newman S. D., Carpenter P. A., Varma S., Just M. A. Frontal and parietal participation in problem solving in the Tower of London: fMRI and computational modeling of planning and high-level perception. Neuropsychologia, 2003, vol. 41, pp. 1668-1682.
23. Sviderskaia N. E., Korol'kova T. A., Nikolaeva N. O. Psikhofiziologicheskaia struktura intellektual'nykh deistvii cheloveka [Psychophysiological structure of human intellectual operations], Psikhologicheskii zhurnal [Psikhologicheskii Zhurnal], 1994, vol. 15, no. 2, pp. 85-93. (In Russian)
Статья поступила в редакцию 17 сентября 2015 г.
186
