CC BY
26УДК 612.86/87\004.58.613.865
© 2011 Л.Н. Гондарева, А.Б. Ивочкин, Е.В. Кологреева
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ИНФОРМАЦИИ НА ВЕРОЯТОНСТНУЮ НЕЙРОДИНАМИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ ЭЭГ ПОЛУШАРИЙ И УМСТВЕННУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ
Исследование нейродинамической структуры ЭЭГ у студентов естественных и математических специальностей показало, что особенности нейродинамической структуры ЭЭГ имеют непосредственное отношение к умственной работоспособности (УР) и характеризуются половым диморфизмом. Высокая УР наблюдается у математиков, причем у юношей уровень УР сопровождается высокой активностью альфа-ритма. Уровень УР у девушек-математиков поддерживается за счет концентрации внимания и памяти, а также активации тета-ритма, что свидетельствует об энергетической информационной мобилизации. У биологов УР в целом ниже, чем у математиков. У девушек УР поддерживается за счет высокой пропускной способности мозга и концентрации внимания. У юношей биологов пониженная УР сопровождается высокой бета-активностью и снижением активности тета-ритма, что говорит об умственном напряжении.
Ключевые слова: нейродинамическая структура ЭЭГ, вербальная и знаково-символьная информация, умственная работоспособность.
Несмотря на многочисленные исследования нейрофизиологических и нейродинамиче-ских особенностей умственной деятельности, индивидуальный подход остается недостаточно разработанным. По данным многих авторов, отмечается влияние качества информации в зависимости от ее вида и пола [8, 3]. Отмечается, что женщины лучше воспринимают вербальную (речевую) информацию, а мужчины - знаково-символьную, математическую информацию. Эти же авторы связывают левое полушарие преимущественно с переработкой вербальной информации, а правое - с переработкой знаково-символьной математической информации. Качество умственной деятельности, включающее в себя стадии переработки информации, оперативной памяти, внимания, принятия решения имеет выраженную индивидуальную зависимость.
При умственной деятельности происходит активация различных участков коры и подкорковых образований, что проявляется в изменении структуры ЭЭГ. Известно, что ЭЭГ не только отражает нейродинамические процессы мозга, но и является активным регулирующим механизмом, обеспечивающим сенсорную и сенсомоторную интеграцию, регуляцию кортикальной возбудимости, поиск необходимых паттернов при обработке и кодировании информации, обеспечении интегративной деятельности мозга [1, 5, 9]. В настоящее время считается, что альфа-активность различных зон коры полушарий, безусловно, связана с памятью, вниманием, интеллектуальной деятельностью и умственной работоспособностью [7, 10]. Общеизвестно значение альфа-ритма как надежного индикатора функционального состояния мозга. Приведенные данные свидетельствуют о важной роли альфа-ритма ЭЭГ, хотя многие авторы учитывают соотношение всех ритмов.
Целью нашей работы является изучение половых особенностей нейродинамической структуры ЭЭГ обоих полушарий и сопоставление показателей внимания, памяти, пропускной способности мозга с умственной работоспособностью студентов при вербальном и знаково-символьном воздействии информации.
Объем и методы исследований. Обследованы 26 студентов естественных и математических специальностей Ульяновского государственного университета. Из них 15 биологов (6 юношей, 9 девушек) и 11 математиков (5 юношей, 6 девушек). Обследовались студенты однократно в течение семестра. У всех испытуемых проводили запись ЭЭГ в лобнозатылочном отведении справа и слева. Психофизиологическое обследование включало определение кратковременной и долговременной памяти на числа и слова (КПч, КПс, ДПч, ДПс), образно-пространственной кратковременной памяти (ОПП) [6]. Определяли у испытуемых процессы восприятия информации и ее скорости переноса в зрительном анализаторе, рассчитывали пропускную способность (S) в битах/с, индекс внимания (ИВ), показатель внимания (ПВ), умственную работоспособность (УР) по корректурной пробе, использовалась буквенная таблица Анфимова [4].
Обработку ЭЭГ проводили методом комбинаторного анализа, который состоит в анализе статистических закономерностей перехода волн ЭЭГ в другие и определения вероятности этих переходов [2]. По каждому из основных нейроритмов (бета-, альфа-, тета-) подвергали анализу сумму вероятностей взаимного следования бета-, альфа-, тета-волн в ЭЭГ правого и левого полушария ^ß, ра, р9), а также сумму вероятностей следования бета-, альфа, тета-волн после любого из перечисленных нейроритмов ЭЭГ правого и левого полушария (i) (piß, pia, pi9).
Результаты и их обсуждение. Из полученных данных следует, что при сравнительном анализе у испытуемых юношей математиков с преимущественным предъявлением знаковосимвольной информации наблюдается высокая умственная работоспособность. Пропускная способность мозга у них низкая. У девушек-математиков умственная работоспособность ниже, чем у юношей, но пропускная способность мозга выше и достигает 11,2±3,9. По суммарной вероятности взаимодействия и взаимоследования бета-, альфа- и тета-волн в ЭЭГ правого и левого полушарий можно заключить, что наибольшая активность альфа-ритма наблюдается у юношей математиков (р<0,05 для Pij).
Наблюдается тенденция роста представительства бета-волн у молодых людей. Показатели Pij выше, чем у девушек (р<0,05). Суммарная тета-активность выше у девушек (Р9=0,28±0,07 Pij=0,18±0,05), чем у юношей (р9=0,34±0,03 и Pij=0,29±0,03). Анализируя показатели памяти и внимания у этих групп выявлено, что память (КПс,ч; ДПс,ч; ОПП) и внимание (ИВ, ПВ) у девушек математиков несколько выше, чем у юношей.
При сравнительном анализе у студентов естественных специальностей с преимущественным предъявлением вербальной информации показано, что умственная работоспособность у девушек выше, чем у юношей, причем у юношей естественников наблюдается самый низкий показатель умственной работоспособности по сравнению с другими группами. Пропускная способность у девушек выше (13,3±2,63), чем у юношей (10,8±1,99). По суммарной вероятности взаимодействия и взаимоследования бета-, альфа- и тета-волн в ЭЭГ правого и левого полушарий показано, что у девушек биологов наблюдается низкая альфа-активность ра=0,47±0,02, у юношей альфа-активность выше ра=0,55±0,04.
Уровень Pij одинаков как у юношей, так и у девушек. P и Pij у юношей естественных специальностей выше, чем у девушек. Наблюдается рост активности тета-ритма, причем эти отличия достоверны (р<0,05). Pij у девушек выше (0,17±0,02), чем у юношей (0,13±0,02). По показателям памяти и внимания у этих групп выявлено, что КПс, ч, ДПс,ч, ОПП, ИВ, ПВ у
девушек естественных специальностей лучше, чем у юношей, но показатель ДПс у девушек ниже, чем у юношей.
Также был проведен сравнительный анализ вышеуказанных показателей отдельно в группе юношей и в группе девушек математического и экологического факультетов. Так у юношей-математиков наблюдаются более высокие показатели умственной работоспособности, чем у юношей естественных специальностей, причем эти отличия достоверны (р<0,05). Показатели пропускной способности мозга у биологов выше, чем у математиков (р<0,01). По суммарной вероятности взаимодействия и взаимоследования бета-, альфа- и тета-волн в ЭЭГ правого и левого полушарий показано, что активность бета-ритма у экологов выше, отличия достоверны (р<0,05). Показатель альфа-активности у юношей математиков выше, чем у биологов. Наблюдается рост Ру у математиков, отличия достоверны (р<0,05). У студентов-математиков показатели тета-ритма (Р9=0,28±0,07 и Ру=0,18±0,05) выше, чем у юношей-экологов (Р9=0,15±0,02 и Ру=0,13±0,02). По показателям памяти и внимания выявлены следующие отличия. У юношей-биологов выше КПс, ДПс, ДПч, ИВ, ПВ, а студентов-математиков выше ДПс и ОПП.
При сравнении групп девушек математиков и экологов обнаружено, что показатель умственной работоспособности у математиков выше, чем у экологов. Показатели пропускной способности мозга у экологов выше (13,3±2,63), чем у математиков (11,2±3,9). По суммарной вероятности взаимодействия и взаимоследования бета-, альфа- тета-волн показано, что у девушек экологов наблюдается тенденция активации бета-ритма, у них выше Ру (р<0,01). Повышена альфа-активность у математиков, показатель Ру у математиков выше, чем у биологов. Уровень тета-активности у девушек отличается по показателю Ру, у математиков он выше (р<0,01). У девушек математиков наблюдаются высокие показатели КПс, ч, ДПс, ОПП, ПВ. У студенток-биологов выше ДПч и ИВ.
Выводы
1. При сравнительном анализе всех исследуемых групп показано, что высокая умствен-
ная работоспособность наблюдается у юношей математиков на фоне высокой альфа-активности и уровня ОПП, но при этом пропускная способность мозга, память и внимание невысоки.
2. На втором месте по показателю умственной работоспособности находятся девушки
математики, у которых отмечается высокий уровень тета-активности, что свидетельствует об энергетической информационной мобилизации. Активность бета-ритма значительно ниже. Пропускная способность мозга и ПВ, ОПП, ДПс, КПс, КПч выше, чем у юношей. Повышены ПВ, ОПП, ДПс, КПс, КПч.
3. На третьем месте по показателю умственной работоспособности находятся девушки
экологи, но у них самая низкая альфа-активность. Пропускная способность мозга у них самая высокая, что сопровождается концентрацией внимания и повышением тета-активности.
4. Самая низкая умственная работоспособность наблюдается у юношей биологов, альфа-
активность у которых выше, чем у девушек, но Ру низкая. Показатели бета-ритма и Ру высокие, что говорит о неспецифической активации коры, повышении кортикального тонуса, увеличении тревожности. Уровень тета-активности при повышенном уровне активации коры свидетельствует о возрастающем умственном напряжении, ухудшении функционального состояния и работоспособности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адрианов О.С. Ассоциативные системы мозга и экстрополяционное поведение. М, 1987. С.24-52.
2. Бекшаев С.С., Василевский Н.Н., Суворов Н.Б. Комбинаторный подход к анализу взаимной статистической зависимости ритмом ЭЭГ // Адаптивные реакции мозга и прогнозирование. Л, 1978. С.117-123.
3. Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедетер Л. Мозг, разум, поведение. Пер. с англ. М.: Мир. С. 173-194.
4. Горшков С.И. и др. Методики исследования в физиологии труда. М.: Медицина. С.9.
5. Данилова Н.Н. Функциональное состояние: механизмы и диагностика. М,1985. 387 с.
6. Ильюченок Р.Ю. Память и адаптация. Новосибирск, 1979. 46с.
7. Каиманн Р. Здоровье, развитие, личность. М.: Медицина, 1990. 161 с.
8. Коновалов В.Х., Отмахова Н.А. Особенности межполушарных взаимодействий при запечатлении информации // Вопросы психологии. 1984. Т.4 . С. 96-102.
9. Ливанов М.Н. Пространственная организация процесса головного мозга. М.: Медицина, 1972. 156 с.
10. Мальцева И.В., Маслабоев И.В. Параметры альфа-ритма и продуктивность запоминания // Физ.чел. 1996. Т.22. №3. С.11-18.
