2015_Sbornik_materialov

БОРИСЕВИЧ И.А., МАСЛЕННИКОВА А.В., ВАРЛАМОВ А.А.

(Институт нейронаук и когнитивных исследований МГГУ им. М.А. Шолохова)

ОСОБЕННОСТИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ПРИ ПРОСЛУШИВАНИИ МАЖОРНЫХ И МИНОРНЫХ АККОРДОВ МУЗЫКАНТАМИ И ЛЮДЬМИ,

НЕ ИМЕЮЩИМИ МУЗЫКАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Во многих культурах мажорные аккорды эмоционально воспринимаются людьми как радостные, а минорные – как печальные. Такая универсальность делает исследование восприятия музыкальной гармонии важной и интересной задачей. Целью настоящей работы было психофизиологическое исследование восприятия мажорных и минорных аккордов, а также сравнение реакции профессиональных музыкантов и людей, не имеющих музыкального образования.

В эксперименте приняли участие 47 человек в возрасте от 19 до 34 лет, 24 испытуемых имели среднее или высшее музыкальное образование, 23 музыкального образования не имели. Испытуемым в случайном порядке предъявлялись мажорные и минорные аккорды с тембром фортепиано длительностью 1500 мс. Психофизиологическая реакция фиксировалась посредством записи ЭЭГ с установкой электродов в соответствии с модифицированной схемой 10–20. После удаления из записи эпох с артефактами было выполнено выделение вызванных потенциалов, а также вызванных изменений спектральной мощности (ВИСМ) по следующим диапазонам частот: тета-1 (4–6 Гц), тета-2 (6–8 Гц), альфа-1 (8–10 Гц), альфа-2 (10–13 Гц), гамма (30–45 Гц) и дельта (2–4 Гц).

Анализ полученных данных выявил у музыкантов увеличение амплитуды вызванных потенциалов n100 и n600, и уменьшение амплитуды потенциала p200 при прослушивании минорных аккордов по сравнению с прослушиванием мажорных. У людей без музыкального образования аналогичные изменения в ам-

31

плитуде были обнаружены лишь у потенциала n600. Наибольшая разница была обнаружена для центральных и теменных отведений. Достоверной разницы ВИСМ в зависимости от предъявляемых аккордов обнаружено не было ни для одной из групп. Также было выявлено, что у музыкантов амплитуда вызванных потенциалов и ВИСМ значительно выше, чем у не-музыкантов, независимо от того, какие аккорды предъявлялись.

Работа была выполнена при поддержке проекта №3013 «Комплексное исследование ЭЭГ-коррелятов избирательного внимания» в рамках базовой части государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации.

БОРИСОВА А. И.

(МГГУ им. М.А. Шолохова)

МЕЖПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ МОЗГА И ОБУЧЕНИЕ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОМУ ИСКУССТВУ

МЛАДШИХ ПОДРОСТКОВ

Цель исследования – нахождение путей успешного преодоления кризисных тенденций в развитии изобразительных способностей детей-подростков на основе индивидуально-личностного подхода, с учетом особенностей восприятия, обусловленных межполушарной асимметрией мозга. Исследования проводились на базе гимназии № 1 г. Мытищи Московской области на протяжении десяти лет в 6, 7 классах.

Основной задачей опытно-экспериментальной работы стал анализ художественного развития младших подростков в процессе обучения изобразительному искусству с учетом межполушарной асимметрии.

Численное представление интересующих нас характеристик (выявление доминирующего полушария) было получено посредством тестов и методик: тест И.П. Павлова для характеристики типов высшей нервной деятельности; тест на определение «рукости» (авторы методики Безруких М.М., Князева М.Н.); метод

32

В.Г. Степанова «Постепенного уточнения расфокусированного с помощью диапроектора изображения» для определения типа зрительного восприятия (угадывающий, детализирующий, средний).

На этапе констатирующего эксперимента было проведено исследование по восприятию произведений живописи, по выявлению различий в способах изображения, применяемых учащимися, в зависимости от ведущего полушария (метод «срезов» Е.И. Игнатьева). Используя метод изучения продуктов деятельности, мы выявили существенные различия в рисунках, способе лепки, в восприятии цвета, в передаче пропорций, симметрииасимметрии, статики–динамики, в передаче фактуры у право- и левополушарных детей. Сравнительный анализ результатов наших экспериментов дает яркую картину различий в художественном восприятии и изобразительной деятельности младших подростков в зависимости от ведущего полушарии мозга.

Формирующий эксперимент предусматривал внедрение в педагогическую практику новейших методик преподавания изобразительного искусства на основе использования данных нейронаук (метод Бетти Эдвардс) и результатов нашего исследования с последующим изучением изменений, которые возникают в восприятии учащихся вследствие используемых новаций.

Мы считаем, что обучение изобразительному искусству с учетом типов функциональной асимметрии учащихся поможет учителю правильно ориентироваться в оценке изобразительной деятельности детей, определиться в содержании и методике уроков, с тем, чтобы способствовать дальнейшему развитию художественных способностей всех учащихся.

33

А.А. ВАРЛАМОВ, О.Н. ТКАЧЕНКО

(МГГУ им. М.А. Шолохова, ИВНД и НФ РАН);

Д.П. КОВАЛЬЧУК, А.В. МАСЛЕННИКОВА

(МГГУ им. М.А. Шолохова)

ВЫЗВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ АМПЛИТУДЫ АЛЬФА-РИТМА ЭЭГ: ЭФФЕКТЫ НАРУШЕНИЯ ОЖИДАНИЙ И ЗНАЧИМОСТИ СТИМУЛА

Всоответствии с современными представлениями, альфаритм ЭЭГ человека является сложным феноменом, гетерогенным по своей природе. Ранние наблюдения показали, что при возрастании когнитивной нагрузки или интенсивности потока сенсорной информации амплитуда альфа-ритма выраженно снижается. Результаты исследований последних лет, в которых использовались такие методы анализа вызванных изменений ритмической активности мозга, как вейвлет-преобразования и вызванная синхронизация/десинхронизация, показали, что на самом деле эта реакция является двухфазной: при восприятии стимула сначала наблюдается увеличение амплитуды альфа-ритма (100–500 мс с момента предъявления стимула), которое затем сменяется снижением амплитуды, более выраженным для значимых стимулов. В наших предшествующих исследованиях было показано, что раннее увеличение амплитуды альфа-ритма может являться маркером нарушения ожиданий даже для экспериментальных заданий, для которых не характерно наличие выраженной негативности рассогласования. Цель настоящего исследования – оценить вклад эффектов нарушения ожиданий и значимости стимула в каждый из компонентов двухфазной реакции альфа-ритма.

Висследовании принимало участие 26 здоровых испытуемых, им были предъявлена модифицированная звуковая одболпарадигма (частый нецелевой стимул (тон 1500 Гц) – 80%, редкий нецелевой стимул – 10% и редкий стимул-мишень – 10%). Степень отличия редких стимулов от частого была одинаковой (тон 1000 Гц или тон 2250 Гц), для половины испытуемых в качестве мишени использовался низкий, а для половины высокий стимул.

34

Результаты исследования показали, что эффект нарушения ожиданий проявляется прежде всего в достоверном увеличении амплитуды и длительности ранней синхронизации альфа-ритма, тогда как контекстная значимость стимула приводит как к достоверному увеличению ранней синхронизации альфа-ритма, так и к последующей выраженной десинхронизации. Увеличение амплитуды, связанное с эффектом нарушения ожиданий, было более выражено для правых центральных и теменных отведений, тогда как последующее снижение было более выражено для теменных и затылочных отведений билатерально. В целом результаты исследования подтверждают высокую значимость осцилляторной альфа-системы для произвольного и непроизвольного внимания и указывают на необходимость раздельного анализа раннего альфаответа, проявляющегося снижением амплитуды, и более поздней десинхронизации альфа-ритма.

Работа была выполнена при поддержке проекта № 3013 «Комплексное исследование ЭЭГ-коррелятов избирательного внимания» в рамках базовой части государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации.

ВЕРХЛЮТОВ В.М., БАЛАЕВ В.В., СОКОЛОВ П.А., КАРТАШОВ С.И., УШАКОВ В.Л., ВЕЛИЧКОВСКИЙ Ю.М.

(ИВНД и НФ РАН, НИЦ «Курчатовский институт»)

МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ СЕТИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА. МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ

Изучение сетевой структуры головного мозга на разных масштабах имеет сущностное отличие, связанное с различными методиками, используемыми для исследования разных размерностей единого явления. Масштаб определяет качественные проявления исследуемого процесса. Открытие сетей состояния покоя

35

(RSN) позволило наглядно продемонстрировать макроскопическую структуру функциональных сетей головного мозга.

Выделенные с использованием фМРТ сети можно условно разделить на сенсорные, моторные, когнитивные и нетипичные. К последним относятся дефолтная сеть, деактивирующаяся при стимуляции, и функционально ассиметричная лобно-теменная сеть, независимо работающая в каждом полушарии мозга. Остальные сети синхронизированы между полушариями и активируются при нагрузке.

Мы исследовали макроскопические сети коры головного мозга человека как в покое, так и при стимуляции. Было показано, что при стимуляции и ментальной нагрузке RSN модифицируются, могут объединяться и разделяться на субсети. Динамика функциональных сетей зависела от вида и особенностей предъявляемого или воображаемого стимула.

Однако в таких экспериментах мы наблюдаем лишь метаболический след от электрических процессов в коре, которые протекают с существенно большими скоростями, чем колебания RSN (0,05-0,2 Гц). Связь ЭЭГ и RSN до сих пор не имеет полного объяснения.

Выделенные нами RSN мы сопоставили с крупными бороздами мозга и обнаружили, что зрительная, слуховая и моторная сети располагаются на стенках борозд. Ранее нами и многими другими авторами были идентифицированы электрические источники в области шпорной борозды для альфа-ритма и в области центральной борозды для мю-ритма. Источники каппа-ритма, по данным литературы, предполагаются в височной области. Мы связываем данный ритм со слуховой RSN.

В предыдущих наших работах была показана особая динамика эквивалентного электрического диполя, которую можно было объяснить распространяющимися электрическими волнами в областях коры, находящихся в бороздах и их окрестностях.

Мы предполагаем, что внутрисетевая интеграция обеспечивается корковыми движущимися волнами посредством коротких коллатеральных связей. Распространение подобных волн происходит в границах отдельных макроскопических сетей, взаимо-

36

действующих с другими сетями через дистантные соединения, которые сейчас интенсивно изучаются с построением функциональных и структурных коннектомов.

Работа поддержана РФФИ, проекты №13-04-01835, 15-29- 01344, и РНФ, проект №14-28-00234.

ВЕРХЛЮТОВ В.М., СОКОЛОВ П. А., ЗАВЬЯЛОВА В.В., УШАКОВ В.Л., ВЕЛИЧКОВСКИЙ Б.М.

(ИВНД и НФ РАН, НИЦ «Курчатовский институт»)

АНАТОМИЧЕСКОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ СЕТЕЙ СОСТОЯНИЯ ПОКОЯ И КРУПНОМАСШТАБНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СЕТЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЗАДАНИЙ

ПО ДАННЫМ ФМРТ

С момента открытия спонтанных колебаний уровня метаболизма в мозге в состоянии спокойного бодрствования (Biswal B., et al, 1985) проведено большое количество исследований сетей состояния покоя (resting state networks-RSN, Barkhof F., et al., 2014).

Одновременно развивались методы диффузионного тензорного анализа, позволяющие увидеть пучки белого вещества и получить представление о структурных сетях головного мозга. Метод графов позволил выделить наиболее насыщенные связями участки коры, которые получили название хабов, или главных узлов (rich club). Показано перекрытие функциональных сетей в состоянии покоя и хабов структурных сетей (van den Heuvel M.P., Sporns O., 2013).

В то же время взаимоотношения RSN и функциональных сетей при выполнении заданий пока мало изучены. В предыдущих наших работах были выделены крупномасштабные функциональные сети головного мозга человека при предъявлении коротких видеосюжетов и мысленном представлении тех же зрительных сцен до и после показа видеоклипов (Verkhlyutov V.M., et al.,

37

2014). Продолжая исследования, мы зарегистрировали фМРТ у 23 здоровых испытуемых в состоянии спокойного бодрствования на сканере с полем 3T. Данные проанализировали с использованием метода независимых компонент и выделили RSN.

Сравнивали групповые RSN и функциональные сети при выполнении заданий. Дополнительно исследовали ранее полученные данные по функциональным сетям (21 здоровый испытуемый) для выявления перекрывающихся сетей при разных заданиях.

При совместном анализе всего массива данных показано перекрытие функциональных сетей в покое и при выполнении заданий. Площадь перекрытий для разных сетей и разных заданий составляла от 25% до 82%. Наибольшей изменчивостью обладали сети при выполнении заданий. Они могли объединять две и более RSN. В наших экспериментах в единую сеть объединялись сенсомоторные и слуховые RSN, в то время как зрительные сети разделялись на 4 субсети, которые по-разному проявляли свою активность в покое и при нагрузках.

Работа поддержана РФФИ, проекты №13-04-01835, 15-29- 01344, и РНФ, проект № 14-28-00234.

ВИНОГРАДОВ О.Э.

(ИВНД и НФ РАН; Первый Московский государственный университет им. И.М. Сеченова);

МНАЦАКАНЯН Е.В.

(ИВНД и НФ РАН; Московский научноисследовательский институт психиатрии)

ГЕНДЕРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ

СЛОВ И ПСЕВДОСЛОВ

Существует множество сообщений о гендерных различиях при решении когнитивных задач, в особенности вербальных. Тем не менее, нейрофизиологические сведения о том, где и когда эти различия имеют место, довольно противоречивы. Целью нашего

38

исследования стало изучение изменений вызванной активности мозга при зрительном распознавании слов и псевдослов мужчинами и женщинами.

Здоровые добровольцы (23 женщины, 19 мужчин) в возрасте от 20 до 30 лет должны были определить, является ли стимул на экране существующим русским словом или нет и дать моторный ответ. Стимулы – частотные существительные из 5 букв (N = 100) или псевдослова (N = 100), полученные заменой одной буквы в реальном слове, предъявлялись в случайном порядке.

При выполнении задания проводилась запись 128– канальной ЭЭГ. Усредненные зрительные ВП на слова и псевдослова анализировались отдельно для мужской и женской группы. Обработка ЭЭГ включала фильтрацию в диапазоне 0,3–30Гц, сегментацию ЭЭГ на отрезке от 100 мс до предъявления стимула до 1000 мс после него, коррекцию артефактов с помощью вейвлет-анализа независимых компонент (Costellanos, Makarov, 2006). Основываясь на пиках среднеквадратичных значений ЭЭГ, усредненных по всем испытуемым и стимулам, были выбраны 4 промежутка времени для последующего анализа (50–120 мс, 120–200 мс, 210–270 мс, 350–450 мс). Средние амплитуды ВП в этих четырех окнах для 8 регионов интереса (над усредненными левыми и правыми лобными, центральными, теменными и затылочными электродами) анализировались с помощью ANOVA со смешанным дизайном (факторы: пол, стимул, регион интереса, латеральность). Анализ поведенческих показателей (время реакции и количество ошибок) также производился с помощью ANOVA со смешанным дизайном.

Различия между группами в ранних компонентах ВП не были значимы. Мы обнаружили значимое взаимодействие стимула и пола для средней амплитуды компонента N400 (F(1, 40) = 6.3, p = 0.017). Парный анализ выявил значимо большую амплитуду N400 на слова, чем на псевдослова, только в группе женщин (p = 0.008), но не для мужчин. Результаты ANOVA не показали значимых гендерных различий топографии компонента N400. В обеих группах амплитуда ВП на слова и псевдослова различалась в окне 120-200 мс (F(1,40) = 5,05, p = 0.03). Пол не

39

оказывал значимого влияния на время реакции и количество ошибок. Испытуемые в обеих группах значительно быстрее определяли слова, чем псевдослова (p < 0.01), а также чаще ошибались, определяя псевдослова по сравнению со словами (p < 0.05).

ВЬЮШИН С.А, ПУЧКОВА А.Н.

(МГГУ им. М.А. Шолохова)

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

ИДИАМЕТРА ЗРАЧКА ПРИ УМСТВЕННОМ УТОМЛЕНИИ

Всовременной жизни всѐ сильнее распространяется операторская работа, требующая интенсивной продолжительной умственной нагрузки и постоянной сосредоточенности. Детекция утомления, вызываемого таким типом работы, представляет большой интерес. Утомление снижает функции произвольного внимания, замедляет дискриминацию стимулов и увеличивает время реакции, ухудшает способность к отслеживанию ошибок и

вцелом нарушает работу систем реагирования на стимулы. Привлекательными кандидатами на роль индикаторов ум-

ственного утомления считаются параметры глазодвигательной активности. Одним из параметров, представляющий интерес в данной области исследования, является диаметр зрачка. В ходе эксперимента испытуемые в 2 разделенных 60-минутным перерывом сессиях длительностью 90 и 40 минут решали арифметические примеры и выбирали верный ответ из 2-х предложенных. Параллельно шла фиксация результатов работы и движений глаз. В эксперименте принимали участие 18 испытуемых от 18 до 30 лет, правшей, способных читать текст с монитора без очков. Опыт проводился в районе 12 часов дня, накануне участники должны были нормально выспаться, проспав стандартное для них количество часов. Перед началом опыта и в процессе они не пили напитков, содержащих кофеин, энергетиков и т.п.

При оценке среднего времени решения примера были выявлены значимые по критерию Краскала-Уоллеса колебания

40