МОЗГОВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ВНИМАНИЯ У ДЕТЕЙ С ТРУДНОСТМИ ОБУЧЕНИЯ. Р. И Мачинская. , О. А Семенова. , Е. В Крупская (Институт возрастной физиологии РАО, Москва), develop. physiol@inbox. ru BRAIN ORGANIZATION OF SELECTIVE ATTENTION AND VOLUNTARY REGULATION OF ACTIVITY IN CHILDREN WITH LEARNING DIFFICULTIES R. I. Machinskaya, O. A. Semenova, E. V. Krupskaya (Institute of Developmental Physiology, RAE, Moscow)
Исходные положения исследования Предмет исследования – функции программирования, регуляции и контроля деятельности – управляющие (executive) функции. Избирательное произвольное внимание – один из компонентов управляющих функций. Реализация управляющих функций обеспечивается специализированными нейрональными системами мозга, в состав которых входят глубинные регуляторные (модулирующие) структуры, находящиеся под нисходящим (top-down) контролем лобных отделов коры (А. Р. Лурия «Функциональная организация мозга» //Естественно-научные основы психологии, 1978) Фронто-таламическая регуляторная система, ключевым звеном которой являются префронтальные отделы коры и МД таламуса, объединенные двусторонними связями, участвует в обеспечении избирательности произвольной регуляции деятельности.
Почему интересно исследовать мозговую организацию управляющих функций у детей? • Морфофункциональное созревание лобных отделов мозга – ведущий биологический фактор развития когнитивной сферы в целом (Chugani, 1987; Фарбер, 1990; Case, 1992; Thatcher, 1992; Fischer, Rose, 1994; Bell, Fox, 1997 и др). • Несформированность управляющих функций, за которой может лежать морфо-функциональная незрелость регуляторных систем мозга, включающих лобные отделы, приводит к трудностям обучения (Lubar et al, 1985; Lazar, Frank, 1998; Полонская, Яблокова, 1998)
EEG signs of functional state of deep brain regulatory structures in children aged 7 - 8 Generalized group of 4 -6 Hz waves high level of activity of synchronizing brainstem systems Group of 4 -6 Hz waves in posterior locations - deficit of nonspecific activation from brainstem reticular formation Group of 4 -6 Hz waves in parietal and central locations - high level of activity of synchronizing mesoencephalic systems Group of 4 -6 Hz waves in anterior locations - changes of functional state of fronto-thalamic regulatory system
Гипотеза: Трудности обучения у детей 7 -8 лет с функциональной незрелостью фронтоталамической системы являются следствием несформированности нейрофизиологических механизмов избирательной произвольной регуляции когнитивных процессов
Комплексное исследование включало: 1. Оценку влияние незрелости ФТС на формирование познавательных функций у детей 7 -8 лет с трудностями обучения (n=37). 2. Сравнительный нейропсихологический анализ произвольной регуляции деятельности в трех группах детей: с трудностями обучения и признаками функциональной незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 1, n = 18), с трудностями обучения без признаков незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 2, n = 17), с высокой академической успеваемостью и функциональным состоянием регуляторных структур мозга, соответствующим возрастной норме (группа 3, n = 15). 3. Анализ избирательного зрительного внимания в автоматизированном психологическом эксперименте с использованием теста «Составная фигура» у детей двух групп: с функциональной незрелостью ФТС (n = 7 из группы 1) и в норме (n = 6 из группы 3). 4. Анализ мозговой организации предстимульного избирательного модально-специфического внимания у детей двух групп: с трудностями обучения и ЭЭГ признаками незрелости ФТС (n = 25), с высокой успеваемостью и отсутствием на ЭЭГ признаков незрелости ФТС (n = 25). Формирование функциональных корковых связей оценивалось по показателям когерентности ритмических составляющих альфа-диапазона ЭЭГ
Brain functional maturation and the risk of school difficulties in 7 -8 -year-old children (Bezrukikh, Machinskaya, Sugrobova, 1999) Total indexes of the risk (blocks): I - Organization of cognitive activity II - Intermodal coordination III - Visual perception Anova results
Комплексное исследование включало: 1. Оценку влияние незрелости ФТС на формирование познавательных функций у детей 7 -8 лет с трудностями обучения (n=37) 2. Сравнительный нейропсихологический анализ произвольной регуляции деятельности в трех группах детей: с трудностями обучения и признаками функциональной незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 1, n = 18), с трудностями обучения без признаков незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 2, n = 17), с высокой академической успеваемостью и функциональным состоянием регуляторных структур мозга, соответствующим возрастной норме (группа 3, n = 15). 3. Анализ избирательного зрительного внимания в автоматизированном психологическом эксперименте с использованием теста «Составная фигура» у детей двух групп: с функциональной незрелостью ФТС (n = 7 из группы 1) и в норме (n = 6 из группы 3). 4. Анализ мозговой организации предстимульного избирательного модально-специфического внимания у детей двух групп: с трудностями обучения и ЭЭГ признаками незрелости ФТС (n = 25), с высокой успеваемостью и отсутствием на ЭЭГ признаков незрелости ФТС (n = 25). Формирование функциональных корковых связей оценивалось по показателям когерентности ритмических составляющих альфа-диапазона ЭЭГ
Компоненты функций программирования, регуляции и контроля деятельности, анализируемые в ходе нейропсихологического обследования Компоненты Проявления дефицита I – Избирательное реагирование на существенные для реализации задач деятельности стимулы и подавление непосредственных реакций Импульсивность как нарушение избирательного характера деятельности (эхо ответы и опережающее поведение) II – Переключение с одного элемента программы на другой инертность элемента (персеверация) III – Переключение с одной программы на другую трудности переключения на другую программу – усиленное инертное влияние стереотипов IV – Устойчивое следование усвоенной программе неустойчивость программы – подверженность внешним или внутренним побочным влияниям V – Выделение и учет ряда опорных элементов программ, задаваемых инструкцией трудности выполнения программ VI – Создание собственной стратегии деятельности трудности создания стратегии деятельности VII – Контроль за протеканием собственной деятельности трудности самоконтроля программы сложных
Пробы нейропсихологического исследования, в которых был проанализирован уровень сформированности различных компонентов функций программирования, регуляции и контроля деятельности 1. Конфликтная проба (реакция выбора) 2. Динамический праксис 3. Графическая проба 4. Оценка и воспроизведение ритмов (по образцу и речевой инструкции) 5. Копирование фигуры Тейлора 6. Запоминание двух групп по 3 слова 7. Тактильное узнавание фигур 8. Рассказ по серии сюжетных картинок ( «Лягушки и цапля» ) 9. Пересказ рассказа ( «Галки и голуби» )
Results of neuropsychological study Group 1 - children with learning difficulties and EEG signs of fronto-thalamic regulatory system (FTS) functional immaturity Group 2 - children with learning difficulties but without EEG signs of FTS functional immaturity Group 3 - norm Components of executive functions deficits I - impulsiveness II - rigidity in reproducing program elements III - problems with switching to new programs IV - instability of program execution V - problems with execution of complex programs VI - problems with creation of performance strategy VII - problems with self-control
Neuropsychological study of executive functions deficits in 7 -8 -year-old children. Results of nonparametric statistics
Комплексное исследование включало: 1. Оценку влияние незрелости ФТС на формирование познавательных функций у детей 7 -8 лет с трудностями обучения (n=37). 2. Сравнительный нейропсихологический анализ произвольной регуляции деятельности в трех группах детей: с трудностями обучения и признаками функциональной незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 1, n = 18), с трудностями обучения без признаков незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 2, n = 17), с высокой академической успеваемостью и функциональным состоянием регуляторных структур мозга, соответствующим возрастной норме (группа 3, n = 15). 3. Анализ избирательного зрительного внимания в автоматизированном психологическом эксперименте с использованием теста «Составная фигура» у детей двух групп: с функциональной незрелостью ФТС (n = 7 из группы 1) и в норме (n = 6 из группы 3). 4. Анализ мозговой организации предстимульного избирательного модально-специфического внимания у детей двух групп: с трудностями обучения и ЭЭГ признаками незрелости ФТС (n = 25), с высокой успеваемостью и отсутствием на ЭЭГ признаков незрелости ФТС (n = 25). Формирование функциональных корковых связей оценивалось по показателям когерентности ритмических составляющих альфа-диапазона ЭЭГ
Visual attention study. Hierarchical stimuli
Visual attention study. Hierarchical stimuli. Results of individual statistics (RM ANOVA) in two groups of children aged 7 -8. Variables – Reaction Time (RT) in situation of hierarchical letters recognition. Within subject factors: situation (Global, local); stimulus (same, different, neutral) Number of children with significant results Factors Groups Control (n=6) FTS im. (n=7) situation stimulus 3 7 3 Situation x stimuli 4 All children with EEG signs of FTS functional immaturity demonstrated RT significant differences depending on factor “situation” with longer RT in situation of local aspect recognition All children of control group demonstrated RT significant differences depending on factor “stimulus” (main effect or effects interaction) with shorter RT in situation of “same” stimuli recognition.
Visual attention study. Hierarchical stimuli. Results of group statistics (Independent Samples T-Test) Variables: Dif(Sit) = RT(Local) – RT(Global) Dif(Stim 1) = RT(Different) – RT(Same) Dif(Stim 2) = RT(Different) - RT(Neutral) Dif(Stim 3) = RT(Neutral) – RT(Same) P=0, 008
Комплексное исследование включало: 1. Оценку влияние незрелости ФТС на формирование познавательных функций у детей 7 -8 лет с трудностями обучения (n=37). 2. Сравнительный нейропсихологический анализ произвольной регуляции деятельности в трех группах детей: с трудностями обучения и признаками функциональной незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 1, n = 18), с трудностями обучения без признаков незрелости ФТС на ЭЭГ (группа 2, n = 17), с высокой академической успеваемостью и функциональным состоянием регуляторных структур мозга, соответствующим возрастной норме (группа 3, n = 15). 3. Анализ избирательного зрительного внимания в автоматизированном психологическом эксперименте с использованием теста «Составная фигура» у детей двух групп: с функциональной незрелостью ФТС (n = 7 из группы 1) и в норме (n = 6 из группы 3). 4. Анализ мозговой организации предстимульного избирательного модально-специфического внимания у детей двух групп: с трудностями обучения и ЭЭГ признаками незрелости ФТС (n = 25), с высокой успеваемостью и отсутствием на ЭЭГ признаков незрелости ФТС (n = 25). Формирование функциональных корковых связей оценивалось по показателям когерентности ритмических составляющих альфа-диапазона ЭЭГ
Definitive type of brain organization of prestimulas voluntary attention (adults) Results of task vs. background (A) and correct vs. erroneous (B) group statistics. Lines connect pairs of leads, where significant (p<0, 05) enhancement of alpha COH were observed In LH alpha Coh enhancement was selective and modality-dependent (red lines) and could be observed only in the series with contralateral stimuli presentation. In RH alpha Coh enhancement was diffuse and modality-independent (blue lines). It took place in both series of stimuli presentations. Changes of alpha rhythm synchronization in R and L Hs in the series with contralateral stimuli presentation were significantly more pronounced in situations preceding correct performance of the task.
Brain organization of selective voluntary attention in children aged 7 -8. Selective functional coupling of cortical areas with foci in modality specific zones during prestimulas period of tactile (left) and auditory (right) attention in both hemisphere А – relevant signals are addressed to the left hemisphere. B – relevant signals are addressed to the right hemisphere. Lines connect pairs of leads, where significant (p<0, 05) changes of alpha COH were observed increased alpha COH during effective attention comparing with ineffective
Brain organization of selective voluntary attention in 7 -8 - year-old children with EEG signs of fronto-thalamic regulatory system functional immaturity • Lack of selective modality depended effective functional connections in both hemispheres • Lack of connections fronto-vertex • Bilateral modality independent changes of alpha coherence with foci in posterior zones are essential for correct task performance A - relevant stimuli are addressed to the left hemisphere B - relevant stimuli are addressed to the right hemisphere
Заключение üФункциональное созревание фронто-таламической регуляторной системы мозга является существенным фактором формирования управляющих функций у детей 7 -8 лет üСпецифической особенностью детей 7 -8 лет с незрелостью фронтоталамической системы является дефицит функций программирования, регуляции и контроля деятельности. Наиболее существенные отклонения отмечаются для тех компонентов произвольной организации деятельности, которые связаны с ее избирательностью как при реализации текущих задач, так и при создании стратегии деятельности üПроведенные нами электрофизиологические исследования позволили предположить, что в основе обнаруженных отклонений в формировании управляющих функций у детей с трудностями обучения лежит незрелость нейрофизиологических механизмов избирательного вовлечения в деятельность различных областей коры, как в процессе ее реализации, так и при подготовке к ней
Роль фронто-таламической регуляторной системы в формирование избирательных функциональных объединений корковых областей в предстимульный период произвольного внимания
Скачать презентацию МОЗГОВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ВНИМАНИЯ
755c2a280fb763d641f488a554082858.ppt