Автореферат (1147857), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В результатеанализа динамики изменений спектральной плотности от начала к концурешения заданий можно наблюдать общую тенденцию к снижениювысокочастотных (β1 и β2) ритмов и повышению низкочастотных (θ и Δ), чтоозначает смещение частотного спектра кривых в сторону низкочастотныхритмов ЭЭГ и отражает процесс синхронизации биоэлектрическойактивности мозга.14Как видно из рисунка 1, для второй стадии решения стимульных задачхарактерна большая спектральная мощность ЭЭГ низкочастотных θ (тета) иΔ (дельта) ритмов (F(5,48) = 21,86; p < 0,001).Рисунок 1.
Изменение спектральной мощности основных ритмов ЭЭГ в начале (красныйстолбец) и в конце (синий столбец) решения. По оси абсцисс представлены ритмы ЭЭГ, пооси ординат – показатель спектральной мощности сигнала (в мкВ2).Здесь и далее изображены «планки погрешности», в качестве меры изменчивости быливыбраны доверительные интервалы 95%.Начало решенияКонец решенияРисунок 2. Изменение спектральной мощности β2-ритма спектральной мощности в левомвисочном отведении T5. По оси абсцисс отображены показатели в начале и в концевыполнения заданий при успешных (красный столбец) и неуспешных (синий столбец)ответах, по оси ординат – спектральная мощность ЭЭГ (в мкВ2)15Было выявлено, что изменение ритма β2 значительно более выражено,когда испытуемый отвечает успешно, чем при неверном ответе (р = 0,006).На рисунке 2 иллюстрируется типичное изменение мощности β2 в начале и вконце задания при успешных и неуспешных ответах на примеретемпорального отведения T5.
Можно отметить, что при успешном ответе вначале β2 имеет большую мощность и, напротив, меньшую в конце решения.Полученные данные распределения спектральной мощности ЭЭГсвидетельствуют в пользу предположения о стадиальном характереизменений процессов синхронизации и десинхронизации ритмическойактивности. Так, преобладание на начальной стадии (начало решения)высокочастотной β2-активности (в особенности при успешном ответе)связано с тем, что данный частотный диапазон наиболее связан с активнойкогнитивной деятельностью (Ray W.J., Cole H.W., 1985).
Напротив, втораястадия обнаруживает преобладание низкочастотной ритмики, висследованиях связываемой cо внутренней переработкой информации(Harmony T. et al., 1996).В параграфе 3.2 «Исследование динамики коэффициентафрактальной размерности ЭЭГ в процессе успешного и неуспешногорешений мыслительных задач» представлены результаты сравнениякоэффициентов фрактальной размерности ЭЭГ, вычисленных с помощьюалгоритма HFD.Коэффициент фрактальной размерности (Do)1,941,921,901,881,861,841,821,801,781,761,74Fp1F7Fp2FzF3F8F4C3T3C4CzT5T4Отведение (канал ЭЭГ)PzP3T6P4O2O1Первый этапВторой этапРисунок 3.
Изменение коэффициента фрактальной размерности (D0) от первого ковторому этапу решения мыслительных задач. По оси абсцисс – отведения (каналы ЭЭГ);по оси ординат – коэффициент фрактальной размерности (D0) сигнала ЭЭГ (показатель от1 до 2)На рисунке 3 демонстрируются различия в показателях фрактальнойразмерности (D0) по каждому каналу ЭЭГ на первом и втором этапе решениязадач испытуемыми (р < 0,001). Можно наблюдать, что сложность сигналаЭЭГ (описываемая данным коэффициентом) наиболее различается вофронтальных отведениях, которые регистрируют активность префронтальной16коры. Кроме того, отчетливо наблюдается тренд снижения фрактальнойразмерности ЭЭГ на втором этапе решения.При сравнении двух групп испытуемых с различными баллами IQ (потесту «Стандартные прогрессивные матрицы») наблюдаются значимыеразличия (рисунок 4) по фронтальным (F3, F4) и височному (Т5) отведениям(F(18,72) = 8,38; p < 0,001).
Можно наблюдать инверсию в соотношениикоэффициентов фрактальной размерности, где большая сложность в левойвисочной области (которой подлежит зона Вернике, связанная с пониманиемсмыслового содержания речи и текстов) наблюдается у испытуемых группы сболее высоким IQ. И наоборот, сравнительно ниже показатели сложности влобных отведениях (на которые проецируется активность префронтальнойкоры, обеспечивающей контроль деятельности и регуляцию эмоций).коэффициент Do фрактальной размерности1,941,921,901,881,861,841,821,801,781,761,74Fp1F7Fp2FzF3F8F4C3T3C4CzT5T4PzP3T6P4O2O1отв едение (канал) ЭЭГIQ - верхние баллыIQ - средние баллыРисунок 4.
Сравнение коэффициента фрактальной размерности (D0) для двух групписпытуемых, сформированных по результатам теста «Стандартные прогрессивныематрицы» (с наиболее высокими и наиболее низкими баллами в данной выборке). По осиабсцисс представлены отведения (каналы ЭЭГ), по оси ординат – показателькоэффициента фрактальной размерности сигнала ЭЭГПри различной успешности ответов (верный и неверный ответ) длядвух групп испытуемых наблюдается различная сложность сигнала ЭЭГ, какследует из рисунка 5. Наибольшая сложность сигнала ЭЭГ наблюдается впробах, где процесс решения оканчивался неверным ответом в группеиспытуемых с большим IQ, а наименьшая – для той же группы при верномответе. Обратные результаты получены для группы менее успешныхиспытуемых.
Наоборот, при верном ответе в данной группе сложностьсигнала ЭЭГ выше, чем при неверном (р = 0,005).17Обобщая полученные данные, можно отметить инверсионный характерсвязи сложности сигнала ЭЭГ и успешности понятийного мышления, где дляболее успешных испытуемых характерны меньшие показатели коэффициентафрактальной размерности ЭЭГ. Данную закономерность можно связывать и сменьше общей активацией мозга в процессе решения задач, чтосоответствуетсовременнымработам,подтверждающимгипотезунейроэффективности (Neubauer A.
C., Fink А., 2009; Dunst B. et al., 2014;Schultz D.H. et al., 2016).1,90коэффициент фрактальной размерности(D0) сигнала ЭЭГ1,891,881,871,861,851,841,831,821,811,801,79Ве рхние баллыСре дние баллыIQРисунок 5. Сравнение коэффициента фрактальной размерности (D0) для двух групписпытуемых, сформированных по результатам теста «Стандартные прогрессивныематрицы» (с наиболее высокими и наиболее низкими баллами в данной выборке) приразличной успешности ответов (красным отмечены успешные, а синим – неуспешныеответы).
По оси абсцисс представлены показатели для испытуемых с верхними исредними баллами по тесту, по оси ординат – показатель коэффициента фрактальнойразмерности сигнала ЭЭГВ параграфе 3.3 «Сопоставление показателей спектральноймощности и фрактальной размерности ЭЭГ» содержит сравнение данных,полученных при изучении спектральной мощности и фрактальнойразмерности сигнала ЭЭГ, и обсуждение полученных результатов. Какуказано выше, характеристики смещений спектра частот ЭЭГ могутрассматриваться с позиций синхронизации и десинхронизации сигнала (гдедесинхронизированная ЭЭГ состоит в преобладании колебаний в полосахвысокой частоты – β и γ, а синхронизированная, наоборот, в низкочастотныхполосах – θ и Δ).
С другой стороны, коэффициент фрактальной размерностисигнала ЭЭГ описывает сложность сигнала, вклад в которую вноситвозникновение высокочастотной ритмики ЭЭГ (Вассерман Е. Л. с соавт.,182004; Слезин В.Д. с соавт., 2007), следовательно, синхронизированная ЭЭГсоответствует меньшей фрактальной размерности временного ряда, адесинхронизованная ЭЭГ – большей (Меклер А.А.,2004). Следовательно, дваиспользуемых метода анализа ЭЭГ могут быть сопоставимы, а их совместноеиспользование позволяет описать изменения активации головного мозга нетолько с точки зрения ритмо-волновых изменений, но с учетом характерасложности сигналов ЭЭГ.Параграф 3.4 «Динамика активации вегетативной нервнойсистемы при успешных и неуспешных решениях мыслительных задач»описывает наблюдаемые в процессе понятийного мышления вегетативныесдвиги по сравнению с фоновыми показателями функционального состояниявегетативной нервной системы.При анализе амплитуды КГР получены значимые различия случаевразной успешности ответов.
На рисунке 6 показано, что характеристикиамплитуды КГР больше при неверном ответе (p < 0,001).Поскольку амплитуда кожно-гальванической реакции традиционно влитературе связывается с показателями эмоционального состояния впроцессе когнитивной нагрузки (Van den Heuvel E., 2009; Nourbakhsh N. et al,2012; Durantin G.,2014), можно предположить наличие связи успешностирегуляции вегетативного состояния и успешности ответа испытуемого.850Показатель А.
Амплитуда КГР (мВ)800750700650600550500450400350НеверноВерноОтветРисунок 6. Сравнения показателя А (средняя амплитуда КГР в мВ) при различнойуспешности ответов («верно» и «неверно»). По оси абсцисс показаны два случая ответа(верный и неверный), по оси ординат – показатель амплитуды КГРПомимо этого, наблюдаются различия в показателях вариабельностисердечного ритма – R-R интервалах (рисунок 7). Можно наблюдать, что посравнению с фоновой записью отклонения при неверном (неуспешном)19ответе больше. Показатели вариабельности сердечного ритма такжесвязываются в исследованиях с реакцией на субъективно высокуюкогнитивную нагрузку (Segerstrom et al.,2007; Luque-Casado et al., 2015), чтоуказывает на менее оптимальное состояние вегетативной нервной системы ипереживание большей когнитивной нагрузки испытуемым при неверномрешении.
При верных ответах отклонение амплитуды КГР от фоновыхпоказателей, напротив, меньше, что может говорить о меньшейвовлеченности в процесс решения базовых в эволюционном плане процессовэмоциональной и вегетативной регуляции (р < 0,001).Полученные данные о состоянии вегетативной нервной системы приразличной успешности ответов позволяют предположить, что успешнуюмыслительную деятельность сопровождает более слаженная активациявегетативной нервной системы, что сочетается с результатами соотношенияуспешности решения и активации головного мозга.Рисунок 7. Сравнения отклонения R-R интервалов от фонового показателя при различнойуспешности ответов («верно» и «неверно»). По оси абсцисс показаны два случая ответа(успешный и неуспешный), по оси ординат – показатель отклонения R-R интервала, какиндикатора вариабельности сердечного ритма, где нулевая точка – отсутствие отклоненияВ параграфе 3.5 «Взаимосвязь успешности решения мыслительныхзадач испытуемым с оценкой понимания им инструкции к заданию»приводятся данные о корреляционных связях успешности ответовиспытуемых и оценки понимания инструкции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
