CC BY
19
ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
ОСОБЕННОСТИ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И ОКУЛОМОТОРНОЙ АКТИВНОСТИ У ПЕРВОКЛАССНИКОВ ПРИ ЧТЕНИИ ТЕКСТОВ РАЗЛИЧНОЙ СЛОЖНОСТИ
М.М. Безруких, Ю.Н. Комкова1, В.В. Иванов ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва
Методом спектрального и временного анализа определялись особенности колебательных процессов в системе автономной нервной регуляции сердечного ритма в состоянии спокойного бодрствования, при чтении текстов разной сложности, при ответах на вопросы на понимание текстов и в восстановительном периоде у детей 7-8 лет. Одновременно во время чтения текстов проведена регистрация окуломоторной активности.
Показано, что чтение простого по психо- и морфофункциональной сложности текста у детей 7-8 лет сопровождается сходной реакцией автономной нервной системы, которая характеризуется снижением активности парасимпатического отдела. Чтение сложного текста вызвало разнонаправленную вегетативную реакцию, которая определяется индивидуальными особенностями ребенка.
Повышение психо- и морфолингвистической сложности текстового материала сопровождается снижением степени тесноты связей между параметрами окуломоторной активности и показателями регуляции сердечного ритма, а понимание содержания сложного текста находится в прямой зависимости от функционального состояния детей до чтения.
Ключевые слова: автономная нервная система, вариабельность сердечного ритма, окуломоторная активность, чтение, дети.
Autonomic nervous regulation of heart rate and oculomotor activity of first-graders when reading texts of varying complexity. The methods of spectral and temporal analysis were used to determine the characteristics of oscillatory processes in the autonomic nervous system regulation of heart rate during the state of quiet wakefulness, when reading texts of different complexity, in response to text comprehension questions, and during the recovery period in 7-8-year-old children. During the reading process the oculomotor activity was also registered.
It is shown that reading a psychologically and linguistically simple text by 7-8-year-old children is accompanied by similar reaction of the autonomic nervous system, which is characterized by decreased activity of the parasympathetic NS. Reading a
Контакты:1 Комкова Ю.Н. - E-mail: <Julie.komkova@gmail.com>
complex text caused mixed vegetative reaction, which depended on the individual characteristics of the child.
Increased psychological and linguistic complexity of the text material is accompanied by weaker relations between parameters of oculomotor activity and heart rate regulation, whereas the understanding of the complex text directly depends on the functional state the children have before reading.
Key words: autonomic nervous system, heart rate variability, oculomotor activity, reading, children.
Внедрение практики учащимися начальных школ чтения с экранов - ридера, компьютера - на начальном этапе обучения, когда навык чтения у ребенка еще не достаточно сформирован, требует от него значительных усилий.
Чтение с экрана сопряжено с воздействием комплекса "факторов риска": изменениям в зрительной системе [29] напряжение мышц спины и плечевого пояса [28, 29], изменения функционального состояния сердечно-сосудистой и автономной нервной систем [15].
Замечено, что чтение с бумаги и чтение с экрана монитора различаются по окуломоторной активности [20, 27]. При этом наибольшее влияние оказывали визуальные характеристики текста (размер шрифта, междустрочный интервал, контрастность букв и т.д.) и опыт работы с электронными носителями [21]. Предполагается, что на движения глаз на ранних этапах становления навыка чтения может оказывать влияние психо- и морфофункциональная сложность текста. В исследованиях с участием взрослых показано влияние «сложности» текста на скорость чтения, продолжительность фиксаций, амплитуду саккад и процент ре-грессов [18, 23, 24, 25].
Значительное влияние на формирование функционального состояния ребенка оказывает адекватность выполняемой деятельности. Достижение того или иного уровня функционирования организма или его определенных систем обеспечивается благодаря деятельности механизмов регуляции и управления, которые у детей младшего школьного возраста недостаточно сформированы [16].
Особое место в оценке функционального состояния детей отводится регуляции сердечного ритма, отражающей особенности взаимодействия различных контуров управления. Вариабельность сердечного ритма является индикатором адаптационных процессов и позволяет провести оценку состояния автономной нервной системы [12, 26].
В связи с этим целью настоящего исследования является изучение особенностей автономной нервной регуляции сердечного ритма при чтении текстов различной сложности с экрана монитора и их взаимосвязь с показателями движения глаз у детей 7-8 лет.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводилось в образовательном учреждении г. Москвы. В исследовании приняли участие 19 школьников первых классов (средний возраст -8.2 лет). Все дети, согласно данным медицинских карт, относились к I-II группам здоровья. Исследование проводили с письменного разрешения родителей в пер-
вой половине дня (с 9 до 13 часов), в период наиболее успешной когнитивной деятельности. Этические принципы исследования согласованы с Ученым советом ФГНУ «Институт возрастной физиологии» РАО.
Исследование движений глаз при чтении проводилось на установке Eyegaze Analyzing System фирмы «Interactive Minds». Методика основана на бинокулярной регистрации окуломоторной активности при помощи метода видеорегистрации с элементами фотоэлектрического метода. Поставляемая в комплекте с установкой программа NYAN (версия 1.3.0.20), учитывая угол видеокамеры относительно вектора прямого взгляда, рассчитывает экранную позицию, в которую направлен взгляд, по результатам калибровки на основании х и у компонент смещения коронарного блика. Скорость съемки каждой видеокамеры (частота опроса) составляет 60 Гц. При переменном опросе частота составляет 120 Гц (~1 кадр в 8 мс). Средняя ошибка составляет 0.450 (0.38см на экране). Минимальная продолжительность фиксаций, регистрируемых установкой - 50 мс.
Для исследования автономной нервной регуляции сердечного ритма проводилась регистрация электрокардиограммы (ЭКГ с помощью прибора «Полиспектр-12» (Иваново, Россия)).
Анализ кардиоинтервалограмм проводили методами временного и спектрального анализа ВРС. Статистические характеристики динамического ряда кардио-интервалов при проведении временного анализа ВРС включали вычисление следующих показателей: RRNN^ - средняя длительность нормальных интервалов RR; SDNN, мс - стандартное отклонение величин нормальных интервалов RR за рассматриваемый временной отрезок; RMSSD^ - квадратный корень из суммы квадратов разностей величин последовательных интервалов NN; pNN50% - процент NN50 (NN50 - количество пар последовательных интервалов NN, различающихся более, чем на 50 мс в течение всей записи) от общего количества последовательных интервалов, полученный за весь период записи; CV,% - коэффициент вариации[12].
При проведении спектрального анализа ВРС оценивали следующие параметры спектрограммы: HF (мс2, n.u., %) - мощность спектра в диапазоне высоких частот (0,15-0,4 Гц); LF (мс2,па,%) - мощность спектра в диапазоне низких частот (0,04-0,15Гц); TP (мс2) - общая мощность спектра или полный спектр частот, характеризующих ВРС. Это мощность спектра в диапазоне от 0,003 до 0,4 Гц; LF/HF - отношение низкочастотной составляющей спектра к высокочастотной [12].
Исследование проводилось с каждым ребенком индивидуально. Проводилась одновреманная регистрация окуломоторной активности и ЭКГ во время чтения. Обследуемый садился перед экраном установки, при этом регулировалась высота стула и расстояние до экрана. Расстояние между обследуемым и экраном установки составляло 50-55 см, угловой размер прописных букв - 0.32° (19.2 угл.мин.), что соответствует нормам СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
Запись ЭКГ осуществлялась во II стандартном отведении в следующей последовательности: 1) фон; 2) чтение простого текста; 3) ответы на вопросы по содержанию простого текста; 4) восстановление; 5) чтение сложного текста; 6) ответы на вопросы по содержанию сложного текста; 7) восстановление. Во всех экспериментальных ситуациях анализировалась 5-минутная запись ЭКГ.
Окуломоторная активность регистрировалась в экспериментальных ситуациях 2 и 5.
Степень восприятия и понимания текстов детьми оценивалась в баллах (по 5-бальной системе). Средняя продолжительность чтения текста составляла от 3 до 5 минут. Продолжительность опроса также составляла от 3 до 5 минут.
Все анализируемые данные ВРС значимо не отклонялись от нормального распределения (критерий Колмогорова-Смирнова). Для приближения распределения значений показателей ВРС к нормальному распределению применялось логарифмическое преобразование. Для проверки статистических гипотез исследования использовался дисперсионный анализ (ANOVA), t-тест Стъюдента, непараметрический критерий Манна-Уитни. Выявление степени влияния фактора «сложность текста» осуществлялось при помощи факторного дисперсионного анализа (General Linear Model). Для исследования структуры взаимосвязей показателей окуломоторной активности в процессе чтения текстов различной сложности и параметров вариабельности сердечного ритма применялся корреляционный анализ, который проводился с вычислением линейной корреляции Пирсона.
Таблица 1
Значимые морфо- и психолингвистические свойства текстов, используемых в исследовании
№ Текста Сложность текста Количество предложений Количество символов Среднее количество слов в предложении Среднее количество букв в слове
Текст 1 Простой 34 820 5.38 4.48
Текст 2 Сложный 15 843 11.67 4.82
№ Текста Среднее количество слогов в слове Среднее количество букв в слоге Количество лемм Отношение кол-ва лемм к кол-ву слов (%) % абстрактных слов
Текст 1 1.93 2.25 111 60.66 0
Текст 2 2.05 2.29 117 66.86 0.57
№ Текста % сложноподчиненных предложений % сложных предложений % кратких прилагательных % глаголов в личной форме % местоимений-существительных
Текст 1 5.88 29.41 1.09 18.58 11.48
Текст 2 6.67 40 1.14 17.14 4
№ Текста Коэффициент Колема-на-Лиау (Коэффициент Флеша-Кинкэйда Коэффициент Флеша, скорректированный для русского языка
Текст 1 5.02 9.27 73.0
Текст 2 10.0 13.17 55.47
Представленные результаты основаны на статистически значимых данных с уровнем значимости не ниже p<0.05.
Стимульный материал
Выбор стимульного материала являлся отдельной методической задачей. При выборе и составлении текстов в работе использовалось понятие «сложность текста», которая диктуется не только морфо-лингвистическими, но психолингвистическими факторами [9, 10, 13].
Проведенный математико-статистический анализ [6] позволил выявить основные значимые морфо- и психолингвистические показатели, характеризующие фактор «сложность текста». Для этого отобран комплекс критериев, таких как: количественные характеристики текста и слов, количество лемм и абстракций, процент кратких прилагательных, глаголов в личной форме, местоимений-существительных, сложноподчиненных предложений и сложных предложений, коэффициент Колемана-Лиау, возрастной уровень, необходимый для понимания оцениваемого текста - коэффициент Флеша-Кинкэйда, коэффициент Флеша, скорректированный для русского языка (по [13]).
Таким образом, было подготовлено 2 варианта текстов различной сложности.
Пространственно-временные параметры движений глаз
В настоящей работе анализировались следующие параметры окуломоторной активности детей при чтении:
1. Средняя продолжительность прогрессивных фиксаций (мс) - базовый параметр окуломоторной активности глаз. Продолжительность фиксации - это время, которое тратится на восприятие, обработку единичного визуального стимула и выработку последующей окуломоторный стратегии - характеризует скорость анализа стимула и синтеза окуломоторной стратегии. Визуальным стимулом может служить как слово или слова целиком, так и отдельный символ, в зависимости от степени развития читательского навыка.
2. Средняя продолжительность установочных фиксаций (мс) - фиксаций, которые совершаются после поисковых операций по тексту, таких как определение начала строки. Характеризуют длительность процесса смены режима восприятия - от восприятия собственно графического представления текста (его границ) к восприятию текстовой информации.
3. Средняя продолжительность строковых фиксаций (мс) - фиксаций, фиксаций, которые совершаются во время поисковых операций по тексту. Характеризуют скорость восприятия собственно графического представления текста.
4. Средняя амплитуда прогрессивных саккад (угл.гр.) - среднее расстояние между двумя последовательными фиксациями, расположенными по ходу текста -характеризует объем оперативной памяти, сформированность навыка опознания символов или групп символов.
5. Средняя амплитуда регрессивных саккад (угл.гр.) - среднее расстояние между фиксацией и последующей фиксацией, выполненной против хода чтения.
6. Процент регрессивных саккад (%) или процентное соотношение прогрессивных и регрессивных саккад (процент регрессов) - расчетный параметр, явля-
ющийся соотношением количества регрессов к общему количеству саккад в тексте, характеризует объем ошибок восприятия.
7. Общее время чтения (с) - время, за которое испытуемый прочитывает весь текст; определяется как сумма всех фиксаций.
8. Скорость чтения (символов в секунду) - расчетный параметр, характеризует скорость прочтения буквенных символов. Рассчитывается по формуле: № = № / ^ где № - скорость чтения; № - общее количество букв в тексте; t - общее время чтения.
9. Количество прогрессивных фиксаций на элементы текста (букву/слог/слово). Характеризует среднее количество прогрессивных фиксаций на букву, слово или слог, показывает, какая минимальная единица текста преобладает при чтении и характеризует объем оперативной памяти. Рассчитывается по формуле: Se = So / п, где Se - количество фиксаций на элемент; So - общее количество прогрессивных фиксаций; п - количество элементов текста (букв, слогов, слов).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Особенности окуломоторной активности у детей первых классов в процессе чтения текстов различной сложности
Основные характеристики параметров окуломоторной активности представлены в таблице 2.
Продолжительность прогрессивных фиксаций, т.е. фиксаций, во время которых воспринимается основная информационная составляющая текста, составляет в среднем 430-450 мс и в простом, и в сложном текстах. Тогда как в исследованиях, в которых принимали участие взрослые, средняя продолжительность фиксаций составляла 200-250 мс [1,3,24]. Результаты анализа не выявили достоверного влияния фактора «сложность» текста на данный показатель окуломоторной активности ^=(1, 35) 0.43, p=0.516)). При этом отмечена высокая неоднородность значений данного показателя (У>55%). В литературе [24] отмечается более стабильная продолжительность фиксаций при чтении взрослыми. Данный факт говорит о том, что первоклассников процесс восприятия смыслового содержания воспринимаемой единицы текста крайне не стабилен, процессы лексического доступа находятся в стадии формирования, поэтому наиболее часто встречающиеся визуальные стимулы обрабатываются быстрее. Влияние частотности слов отмечаются и у взрослых, однако, согласно результатам исследования, на раннем этапе формирования навыка такие различия продолжительности фиксаций более выражены.
Анализ средней продолжительности установочных и строковых фиксаций выявил их значимое отличие ф<0.05 и p<0.001, соответственно) от прогрессивных. Продолжительность установочных фиксаций, совмещающих окончание поискового процесса и начало процесса восприятия текстового материала, ненамного больше прогрессивных и составляет в среднем 490-500 мс. Продолжительность строковых фиксаций, совершаемых в процессе перевода взгляда от начала одной строки к началу другой, почти в 2 раза меньше прогрессивных и составляет в среднем 220 мс. Оценка коэффициента вариации показывает однородность ^=10-20%) и установочных, и строковых фиксаций, что может свидетельствовать об
устоявшихся паттерне операции поиска начала строки. В тоже время, анализ влияния фактора «сложность» текста не выявил достоверных различий данных показателей окуломоторной активности при чтении простого и сложного текста. Степень влияния фактора «сложность» текста на продолжительность установочных фиксаций - F=(1, 35) 0.05, p=0.827, на продолжительность строковых фиксаций -F=(1, 35) 0.06, p=0.813).
Таблица 2
Показатели окуломоторной активности при чтении текстов различной сложности
Параметры Сложность текста Значимость различий
Простой текст M±m, V% Сложный текст M±m, V%
Средняя продолжительность прогрессивных фиксаций (мс) 433.68 ±16.96, 56.37 450.91 ±20.17, 58.23 p>0.05
Средняя продолжительность установочных фиксаций (мс) 497.39 ±24.73, 11.68 489.68±24.83, 12.34 p>0.05
Средняя продолжительность строковых фиксаций (мс) 222.29 ±7.19, 20.34 219.41 ±9.81, 18.36 p>0.05
Средняя амплитуда прогрессивных саккад (угл.град) 1.33 ±0.05, 48.85 1.26 ±0.06, 54.25 p>0.05
Средняя амплитуда регрессивных саккад (угл.град) 1.14 ±0.03, 61.06 1.12 ±0.05, 63.85 p>0.05
Процент регрессов (%) 13.52 ±0.82, 25.83 14.13 ±0.72, 42.56 p>0.05
Время чтения (с) 4.18 ±0.24, 24.39 4.68 ±0.29, 20.98 p>0.05
Скорость чтения (символов в секунду) 3.52 ±0.25, 29.82 3.26 ±0.26, 25.26 p>0.05
Количество фиксаций на букву 0.51 ±0.02, 15.04 0.57±0.03, 18.34 p<0.05
Количество фиксаций на слог 1.18±0.04, 15.04 1.33 ±0.06, 18.34 p>0.05
Количество фиксаций на слово 2.28 ±0.08, 15.04 2.72 ±0.12, 18.34 p<0.01
Средний балл понимания текста 72.16 ±5.40, 31.76 67.83 ±7.0, 32.65 p>0.05
M - средняя, m - ошибка средней, V% - коэффициент вариации, выраженный в процентах.
Количество регрессивных саккад составляет в среднем 13-14% при чтении и простого, и сложного текста, что согласуется с данными предыдущих исследований [7, 22]. В тоже время, стоит отметить большую вариативность данного показателя окуломоторной активности при чтении сложного текста (V=42.56%), чем при чтении простого (V=25.83%). Результаты анализа не выявили достоверного различия по количеству регрессов между чтением простого и сложного текста (F=(1, 35) 0.31, p=0.581).
Время чтения и простого, и сложного текста составляло 4.2-4.7 минуты и средне варьировалось внутри выборки (V=20-25%). Несмотря на то, что длина сложного текста составляла на 20 символов больше, различий по данному показателю факторный анализ не выявил (F=(1, 35) 1.80, p=0.189). Скорость чтения у первоклассников составляет 3.52 символа в секунду при чтении простого текста и 3.26 символа в секунду при чтении сложного текста и достоверно не различается (F=(1, 35) 0.53, p=0.472). Вариация данного показателя окуломоторной активности средняя (V=25-30%).
Результаты нашего исследования показали, что у первоклассников преобладает послоговое чтение. Такой вывод следует из данных таблицы 2, в которой показано, что среднее количество фиксаций на слоге близко к единице (1.18 и 1.33, соответственно, в простом и сложном тексте). Поэтому данный показатель необходимо рассматривать как прерогативный. Литературные данные и анализ чтения вслух также показывают, что по мере формирования навыка чтения минимальная воспринимаемая единица информации увеличивается от одной буквы до одного и более слов. Коэффициент вариации по данному показателю показывает среднюю вариативность единицы восприятия текстовой информации (V=15-20%). Поскольку единицей восприятия первоклассников является слог, в сложном тексте ученики совершают больше фиксаций на одном слове (F= (1, 35) 9.07, p=0.005)), которое в среднем длиннее (см. Табл. 1). В тоже время, факторный анализ не выявил достоверного различия между чтением простого и сложного текста по показателю «количество фиксаций на слог».
Также не выявлено влияния фактора «сложность» текста на амплитуды прогрессивных (F=(1, 35) 0.79, p=0.380) и регрессивных саккад (F=(1, 35) 0.11, p=0.739). Средняя амплитуда прогрессивных саккад составила 1.26-1.33 угловых градуса, а регрессивных - 1.12-1.14 угловых градуса. Также как и показатель «количество прогрессивных фиксаций на слог», амплитуда прогрессивных саккад свидетельствует о послоговом чтении у первоклассников.
Анализ опроса, определяющего степень понимания учениками первого класса смысла текста и запоминания конкретных данных, показал, что в среднем простой текст воспринимался на 72.2%, а сложный - на 67.8%. Однако, достоверных различий между чтением простого и сложного текста по уровню восприятия и запоминания текстовой информации не наблюдается (F=(1, 35) 0.24, p=0.625). В тоже время отмечена высокая вариативность данного показателя (V=31-33%).
Выявленные особенности параметров окуломоторной активности, таких как большая продолжительность фиксаций, послоговое чтение, малая амплитуда сак-кад, отсутствие различий при чтении простого и сложного текста, высокий процент регрессивных саккад - вполне объяснимы, поскольку ребенок находится на раннем этапе формирования навыка чтения. Основное значение на данном этапе придается становлению графемно-морфемных связей, формированию внимания и рабочей памяти, а механизмы реализации этих процессов в 5-6 лет еще несовершенны [2]. Также на показатели движений глаз влияет недостаточная сформиро-ванность оптокинетического аппарата и нейрофизиологических механизмов, ответственных за собственно глазодвигательную активность. Несформированность избирательного внимания и зрительно-пространственного восприятия затрудняет процессы лексического доступа, увеличивая время фиксации. Недостаточное развитие графемно-фонемных связей, зрительной памяти, малый понятийный сло-
варь затрудняет восприятие слова и текста в целом, что ведет к увеличению продолжительности фиксации, уменьшению единицы воспринимаемой информации, повышению частоты регрессов, низкому уровню понимания стимульного материала.
Особенности автономной нервной регуляции сердечного ритма у детей 7-8 лет в процессе чтения текстов различной сложности
Чтение представляет собой сложную когнитивную деятельность и на начальных этапах обучения связано со значительным функциональным напряжением.
Как показали результаты исследования (табл.3.), анализ вегетативного обеспечения сердечного ритма в состоянии спокойного бодрствования демонстрирует у большинства детей 7-8 лет преобладание влияний парасимпатической нервной системы (84,0% случаев фоновая ваготония покоя), что уже отмечалось ранее [4] и рассматривается в литературе как отражение хорошего физического состояния и стрессоустойчивость организма [12, 19]. Указанные изменения обусловлены тем, что в младшем школьном возрасте продолжается дифференцировка отделов АНС, формируются сегментарные вегетативные центры, а также высшие отделы АНС, завершается миелинизация проводников, плотность вегетативных сплетений и сложность рецепторных полей в сердце достигают высокого уровня [17].
Практически у всех детей исследуемой выборки суммарная мощность спектра в диапазонах низких и высоких частот доминировала над величинами мощности спектра в очень низкочастотном диапазоне, что свидетельствует о преобладании модулирующего симпатопарасимпатического регуляторного влияния [12].
Проведенная оценка характера изменений автономных нервных регуляторных воздействий на ритм сердца у детей 7-8 лет при чтении текстов разной сложности с экрана монитора выявила некоторые особенности. Чтение с экрана - это особый вид когнитивной деятельности, требующий вовлечения значительных интеллектуальных и физических ресурсов организма и если предположить, что сложность читаемого текста может существенно изменять функциональное состояние организма первоклассника.
Как показали результаты исследования, в процессе чтения простого текста у детей ослабляются центральные влияния на СР (снижаются значения очень низкочастотного показателя VLF мс2^(18)=3,838, р=0,011) и изменяются параметры, характеризующих активность парасимпатического отдела АНС также в сторону снижения (ОТ 0(18)=2,744, р=0,021; рт50 0(18)=3,781, р=0,001; ИМ88Б 0(18) =3,297, р=0,004), что закономерно отражается на снижении общей мощности спектра (ТР^(18)=2,744, р=0,021) и смещении вегетативного баланса в сторону симпатизации (LF/HF ^18)=2,744, р=0,021). При этом показатели, характеризующие активность симпатической нервной системы значимо изменяются только в процентном отношении (LF%, ^18)=-7,410, р=0,0001). Снижение парасимпатической активности вполне закономерно и адекватно предъявляемой нагрузке ввиду достаточно высокого исходного уровня этих влияний.
Метод временного и спектрального анализа ВРС в процессе чтения сложного текста также выявил снижение активности парасимпатической нервной системы, но менее выраженное, чем при чтении простого текста. Отсутствие выраженной реакции в целом по группе при чтении текста повышенной сложности, скорее
всего, обусловлено индивидуальными реакциями детей. Как показал анализ наших данных, дети демонстрировали разнонаправленную реакцию: в 66,7% случаев отмечается снижение активности парасимпатической нервной системы, а в 33,3% - незначительное смещение вегетативного баланса в сторону симпатизации. Следует отметить, что эти изменения происходят за счет «включения» и симпатической и парасимпатической систем.
Таблица 3
Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у детей 7-8 лет в покое и при чтении текстов разной сложности и в период восстановления (М±т)
Показатели Группа/ период исследования
7-8 лет (п=19) 7-8 лет (п=19)
Исх.сост. Чтение простого текста Восстановление Чтение сложного текста Восстановление
Временные характеристики RRNN 654,89 ±77,24 596,21* ±10,45 668,1053 ±15,12 603,42 ± 10,85* 676,42 ±14,76
SDNN 67,58 ±31,44 46,89* ±3,55 63,63 ± 5,24 56,63* ±4,74 83,63 ±16,13
RMSSD 61,31 ±38,79 35,31 ±3,28 56,16 ± 6,60 46,95 ±5,79 80,37* ±18,38
pNN50 27,72 ±21,19 12,61 ±2,17 29,05 ±4,71 15,49* ±2,23 27,90 ±3,98847
^ 10,074 ±3,84 7,79 ±0,51 9,54 ±0,57 9,49 ±0,68 12,13 ±2,24
Спектральные характеристики LF/HF 0,89 ±0,75 1,78 ±0,21 1,31 ±0,26* 1,36 ±0,14 0,91 ±0,10*
TP 6520,10± 1187,87 3579,42* ±567,63 5963,37 ±860,68 4520,16* ±610,08 11047,79 ±4486,65
VLF mс2 1830,95 ±333,05 774,58* ±102,42 1410,2105 ±204,60 1142,37 ±171,06 1804,10 ±400,45
LFmс2 1682,00 ±289,45 1592,68 ±223,51 2013,05 ±377,01 1792,84 ±274,00 3339,68 ±1272,45
Ш^2 3007,21 ±839,64 1212,05* ±294,88 2540,10 ±560,13 1585,16 ± 315,94 5904,16* ±2846,55
VLF % 32,21 ±3,81 23,31 ±2,06 26,89 ±3,23 28,26 ±3,21 26,89 ±3,05
LF % 27,26 ±2,35 46,58* ±1,83 34,63 ±3,29 39,53 ±2,39 32,21 ±1,80
Ш % 40,68 ±3,88 30,21 ±2,23 38,47 ±3,90 32,42* ±2,31 40,95 ±3,39
Примечания: *- значимые различия показателей по сравнению с исходным состоянием (в случае простого текст, в случае сложного текста к исходному состоянию мы относили период восстановления после чтения простого текста, (при р< 0,05) по икритерию Стъюдента.
Более выражено эти особенности проявились после чтения, когда дети отвечали на вопросы по содержанию текста. Хорошо известно, что смысловые трудности (изолированно или сочетанно с нарушениями техники чтения) встречаются у первоклассников достаточно часто [8,14], а уровень понимания, и характер смысловых ошибок зависит от способа и скорости чтения [5]. Понимание прочитанного требует от первоклассников значительных усилий, поскольку идет процесс формирования навыка чтения.
Как показал проведенный анализ опроса, определяющий степень понимания учениками первого класса смысла текста и запоминания конкретных данных, в среднем простой текст воспринимался на 72.2%, а сложный - на 67.8%. При этом отмечена высокая вариативность данного показателя (У=31-33%).
Анализ индивидуальных данных в зависимости от смещения вегетативного показателя (LF/HF) при ответах на вопросы по содержанию текста (рис.1) позволил разделить детей на несколько групп: в первую вошли дети, у которых отмечается рост показателя LF/HF, по сравнению с нагрузкой (42,0% - простой, 58,0% -сложный), во вторую - дети со снижением показателя LF/HF, по сравнению с состоянием во время чтения (52,6% - простой; 31,6% - сложный), у третей группы показатель LF/HF не изменяется (5,4%; 10,4% соответственно).
А
Б
□ рост Пне изменяется Пснижение
Рис. 1. Разброс индивидуальных данных по показателю вегетативного баланса (ЬЕ/ИЕ): А - простой текст; Б - сложный текст.
Период восстановления после чтения и ответов на вопросы по содержанию текстов также различается в зависимости от сложности (табл.3). Практически все показатели сердечного ритма в первом случае (простой текст) возвращаются к исходному уровню, что не наблюдается по результатам сложного текста. Большинство временных и все спектральные показатели в абсолютных единицах ВРС на протяжении периода восстановления держатся на повышенном уровне. Сложно сказать является ли это утомлением после работы над сложным текстом? Можно предположить, что это общая утомляемость по результатам проведенного эксперимента, поскольку выявлены взаимосвязи, свидетельствующие о том, что окуло-
моторная активность при чтении сложного текста зависит от функционального состоянии детей до чтения.
Таким образом, наше предположение о том, что сложность текста существенно изменяет функциональное состояние организма первоклассника в ходе проведенного исследования подтверждается. Характер вегетативной нервной регуляции сердечного ритма при чтении текста разной сложности определяется в первую очередь индивидуальными особенностями ребенка и сформированностью навыка чтения.
Взаимосвязи показателей вегетативной нервной регуляции сердечного ритма и параметров окуломоторной активности в процессе чтения текстов различной сложности у детей 7-8 лет
Данные о связях между показателями окуломоторной активности и параметрами ВРС получены с помощью оценки корреляционной связи.
Анализ коэффициентов корреляции исследуемых показателей свидетельствует о том, что теснота корреляционных связей по своей структуре и количеству значимых коэффициентов корреляций имеет свои особенности в зависимости от сложности читаемого детьми текста (рис. 2 А, Б). А Б
Рис. 2. Взаимосвязи между показателями вегетативной нервной регуляции сердечного ритма и параметрами окуломоторной активности у детей 7-8 лет при чтении простого (А) и сложного (Б) текстов, прир<0,05.
Как видно из рис. 2 структура взаимосвязей между анализируемыми показателями при чтении простого текста характеризуется большим числом значимых связей.
При чтении и простого, и сложного текста выявлены корреляции между показателями ВРС разной природы и процентом регрессионных саккад, характеризующим объем ошибок восприятия, при этом количество и степень тесноты связей выше в случае простого текста (г=0,521-0,577 (простой); г=0,473-0,498 (сложный)).
Следует отметить, что коэффициент вариации прогрессивных саккад и амплитуда прогрессивных саккад, характеризующий объем оперативной памяти, опознание символов в случае сложного текста образует прямые связи с показателем, отражающим состояние нейрогуморального и метаболического уровня регуляции (VLF, г=0,476-0,592), а в случае простого текста - обратные (%VLF, г=-0,471) и подкрепляется влияниями парасимпатической нервной системы (ОТ, г=0,522). Большая вариативность показателя прогрессивных саккад окуломотор-ной активности отмечается при чтении сложного текста (У=42.56%).
В связи с этим вполне закономерно, что в случае сложного текста отмечается взаимосвязь с метаболическим уровнем регуляции, который играет важную роль в формировании колебаний ритма сердца в VLF диапазоне при эмоциональном возбуждении, и зависит от индивидуальных особенностей человека [11].
Анализ параметров окуломоторной активности показал, что продолжительность прогрессивных саккад меньше, чем продолжительность установочных фиксаций, совмещающих окончание поискового процесса и начало процесса восприятия текстового материала.
В случае простого текста выявлены взаимосвязи между показателями ВРС и продолжительностью установочных фиксаций, которая отражает длительность процесса смены восприятия. Переход от графического восприятия к восприятию текстовой информации связан с очень низкочастотным показателем (%VLF, г=0,498) и образует обратную зависимость с высокочастотным г=-0,483).
Несмотря на то, что в случае сложного текста выявлено меньшее количество связей между исследуемыми показателями ВРС и движений глаз, важно отметить, что понимание сложного текста находится в прямой зависимости от функционального состояния детей до чтения (TP, SDNN, CV г=0.546 -0.560, p<0,05).
Таким образом, повышение психо- и морфолингвистической сложности текстового материала сопровождается снижением степени тесноты связей между показателями окуломоторной активности и показателями регуляции сердечного ритма, а понимание сложного текста находится в прямой зависимости от функционального состояния детей до чтения.
ВЫВОДЫ
1. На начальных этапах формирования навыка чтения влияние морфо- и психолингвистической сложности текста на параметры окуломоторной активности не существенно. Это связано с тем, что при чтении преобладающим процессом у первоклассников является установление буквенно-слоговых графемно-фонемных связей. При этом морфологические характеристики отдельных слов, построение взаимосвязей между частями предложения, общая смысловая сложность текста не влияет на скорость восприятия отдельных элементов текста и общую стратегию чтения.
2. Вегетативное обеспечение сердечного ритма в состоянии спокойного бодрствования у большинства детей 7-8 лет характеризуется преобладание влияний парасимпатической нервной системы.
3. Реакция вегетативной нервной системы детей при чтении простого текста характеризуется выраженном снижением активности парасимпатической нервной системы по данным регуляции сердечного ритма.
4. Характер вегетативной нервной регуляции сердечного ритма при чтении текста разной сложности определяется в первую очередь индивидуальными особенностями ребенка.
5. Повышение психо- и морфолингвистической сложности текстового материала сопровождается снижением степени тесноты связей между показателями окуломоторной активности и показателями регуляции сердечного ритма, а понимание сложного текста находится в прямой зависимости от функционального состояния детей до чтения.
Работа выполнена при поддержке гранта РГНФ №16-06-00799а.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Барабанщиков, В.А. Окуломоторные структуры восприятия. / В.А. Барабанщиков. - М.: Издательство "Институт психологии РАН", 1997. - 384 с.
2. Безруких, М.М. Функциональное развитие мозга. Познавательная деятельность и обучение в предшкольном и младшем школьном возрасте / М.М. Безруких // Новые исследования. - 2009. - № 2. - С. 8-9.
3. Белопольский, В.И. Взор человека. Механизмы, модели, функции. / В.И. Белопольский. - М: Институт психологии РАН, 2007. - 415 с.
4. Догадкина С.Б. Особенности вегетативной регуляции сердечного ритма у детей 8 лет / С.Б. Догадкина // Новые исследования. - 2011. - № 1 (34). - С. 101108.
5. Егоров Т.Г. Психология овладения навыком чтения / Т.Г. Егоров. - СПб.: КАРО, 2006. - 304 с.
6. Иванов, В.В. К вопросу о возможности использования лингвистических характеристик сложности текста при исследовании окуломоторной активности при чтении у подростков / В.В. Иванов // Новые исследования. - 2013. - № 1 (34).
- С. 42-50.
7. Иванов, В.В. Особенности окуломоторной активности у детей младшего школьного возраста в процессе чтения текстов различной сложности [Текст]: дис. ... кандидата биологических наук: 19.00.02: защищена 10.04.2015: утв. 17.07.2015 / В.В. Иванов. - Архангельск, 2015. - 177 с.
8. Киселева В.С. «Смешная» дислексия и ее взаимосвязь с особенностями развития кратковременной зрительной памяти и устной речи / В.С. Киселева // Сибирский педагогический журнал. - 2010. - N 4. - С. 255-266.
9. Криони, Н.К. Автоматизированная система анализа сложности учебных текстов / Н.К. Криони, А.Д. Никин, А.В. Филиппова // Вестник УГАТУ: науч. Журнал Уфимского гос. авиац. техн. ун-та. - 2008. - Т. 11, № 1 (28). - С. 101-107.
10. Кутузов, А.Б. Методики определения сложности текста в рамках переводческого анализа / А.Б. Кутузов // Вестник Нижегородского государственного лингвистического университета им. Н.А. Добролюбова. Лингвистика и межкультурная коммуникация. - Вып. 4. - Нижний Новгород: НГЛУ, 2009. - С. 30-36.
11. Машин В.А. Психическая нагрузка, психическое напряжение и функциональное состояние операторов систем управления // Вопросы психологии. - 2007.
- № 6. - С. 86.
12. Михайлов, В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения / В.М. Михайлов. - Иваново: Иван. гос. мед. академия, 2002. - 290 с.
13. Оборонева, И.В. Автоматизированная оценка сложности учебных текстов на основе статистических параметров: дис. ... канд. пед. наук / И.В. Оборнева. -М., 2006. - 120 с.
14. Плахова Т.Н. Особенности дошкольного читательского опыта детей с дислексией // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. - 2009. - Т. 15, N 2. - С. 325-329.
15. Пономарева, Т.А. Срочная адаптация системы кровообращения детей младшего школьного возраста к работе на компьютере. Автореф. дис. ... канд. биол. наук / Т.А. Пономарева. - М., 2005. - 20 с.
16. Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка / Под ред. Д.А. Фарбер, М.М. Безруких. - М.: Изд-во МПСИ; Воронеж: Изд-во НПО "МОДЭК", 2009. - 432 с.
17. Шварков, С.Б. Синдром вегето-сосудистой дистонии у детей и подростков: дис. ... докт. мед. наук / С.Б. Шварков. - М., 1993. - 264 с.
18. Carpenter, P.A. Lexical retrieval and error recovery in reading: A model based on eye fixations / P.A. Carpenter, M. Daneman // Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior. - 1981. - Vol. 28. - P. 138-160.
19. Dietrich A, Rosmalen J., Althaus M., van Roon A., Mulder L. et al. Reproducibility of heart rate variability and baroreflex sensitivity measurements in children/ Biol Psychol. - № 1. - Р. 71-78.
20. Dillon, A. Reading from paper versus screens: a critical review of the empirical literature / A. Dillon // Ergonomics. - 1992. - Vol. 35(10). - P. 1297-1326.
21. Dyson, M.C., Haselgrove, M. The influence of reading speed and line length on the effectiveness of reading from screen / M.C. Dyson, M. Haselgrove // International Journal of Human Computer Studies. - 2001. - Vol. 54(4). - P. 585612.
22. McConkie, G.W. et al. Children's eye movements during reading / G.W. McConkie, D. Zola, J. Grimes, P.W. Kerr, N.R. Bryant, P.M. Wolf // Vision and visual dyslexia. Eds. J. F. Stein. - London: Macmillan Press, 1991. - P.251-262.
23. Pollatsek, A. Eye movements and lexical access in reading / A. Pollatsek, K. Rayner // Comprehension processes in reading. Eds. M. Coltheart. - Hillsdale, NJ: Erlbaum, 1990. - P.43-164.
24. Rayner, K. Eye movements in Reading and Information Processing: 20 Years of Research / K. Rayner // Psychological Bulletin. - 1998. - Vol. 124/3. - P.372-422.
25. Rayner, K. Models of the reading process / K. Rayner, E.D. Reichle // Wiley Interdiscip Rev. Cogn. Sci. - 2010. - Vol. 1, № 6. - P.787-799.
26. Sandercock G. Normative values, reliability and sample size estimates in heart rate variability / G. Sandercock // Clinical Science (London). - 2007. - Vol.113, №3. -P. 129-130.
27. Siegenthaler, E., Wurtz, P., Groner, R. Improving the Usability of E-Book Readers / E. Siegenthaler, P. Wurtz, R. Groner // Journal of usability studies. -2010. - Vol. 6, Issue 1. - P. 25-38.
28. Straker L. Children's Posture and Muscle Activity at Different Computer Display Heights and During Paper Information Technology Use / L. Straker, R. Burgess-Limerick, P. Pollock et al. // Human Factors. - 2008. - Vol.50. - №1. - P. 49-61.
29. Talwar R.A Study of Visual and Musculoskeletal Health Disorders among Computer Professionals in NCR Delhi / R. Talwar, R. Kapoor, K. Puri et al. //Indian Journal of Community Medicine. - 2009. - Vol. 34, lsue 4. - P. 326-328.
