КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ДАНИЛОВ Сергій Анатолійович

УДК 612.825.8:612.82+612.821.3+612.763

ОЦІНКА ВЗАЄМОЗВ’ЯЗКУ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ АСИМЕТРІЇ МОЗКУ, РІВНЯ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО РОЗВИТКУ ТА ШВИДКІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК РОЗУМОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

03.00.13 – фізіологія людини і тварин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Науковий керівник:

Доктор біологічних наук, професор

Макарчук Микола Юхимович,

завідувач кафедри фізіології людини і тварин

Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук

Лизогуб Володимир Сергійович

завідувач кафедри анатомії та фізіології людини і тварин

Черкаського національного університету ім. Богдана Хмельницького

доктор біологічних наук

Жолос Олександр Вікторович

професор кафедри біофізики

Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Провідна установа:

Національний медичний університет імені О.О. Богомольця,

Міністерство охорони здоров‘я України, м. Київ

Захист відбудеться "_15"___03_____ 2006 року о __14__ годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38

Київського національного університету імені Тараса Шевченка

(Київ, пр. акад. Глушкова, 2, біологічний факультет, ауд. 215)

Поштова адреса: 01033, Київ – 33 , вул. Володимирська, 64

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського

національного університету імені Тараса Шевченка

(01033, Київ – 33, вул. Володимирська, 58)

Автореферат розісланий "_14_"____02____ 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Цимбалюк О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. З‘ясування механізмів роботи мозку, які лежать в основі психічної діяльності – це ключова проблема сучасної психофізіології. Натепер переконливо доведено (Бехтерева Н.П., 1985; Ливанов М.Н., 1972; Лурия А.Р., 1969; Потулова Л.А., 1988; Семенович А.В., 1991; Симонов П.В., 1987; Фарбер Д.А., 1991; Хомская Е.Д., 1995), що центральною ланкою в організації роботи мозку є інтегративна діяльність ієрархічно побудованих модулів та синтез, що відбувається при різних взаємодіях цих модулів. Найвищим рівнем таких взаємодій є міжпівкульні взаємодії. Насьогодні загально прийнятою є концепція про суттєві відмінності в обробці інформації лівою та правою півкулями. При цьому стверджується (Брагина Н.Н., 1988; Егоров А.Ю., 2000), що аналіз і когнітивні операції та обробка вербальної інформації є більш властивими для лівої півкулі.

Вважається, що системи з “повною”, як власне і з відсутньою симетрією, є мало придатними для забезпечення активно–пристосувальної поведінки (Логинов А.А., 1976). Саме ж походження функціональної асиметрії, на думку деяких дослідників (Брагина Н.Н., 1988), пов‘язано з праворукістю та специфічними людськими інтелектуальними процесами або лівопівкульною локалізацією свідомості (Ротенберг В.С., 1989), чи необхідністю в просторовому розділенні функцій аналізу та синтезу.

Виникає питання, яким чином індивідуальний рівень асиметрії мозку пов’язаний з рівнем розумового розвитку? Найбільш поширеною є думка про те, що особливої різниці між рівнем інтелекту право- і ліворуких людей немає (Цицерошин М.Н., 2000), проте припущення про менші розумові здібності людей з низьким коефіцієнтом асиметрії продовжують існувати. Це не в останню чергу є наслідком високого відсотка лівшів між розумово відсталих й нездатних до читання осіб (Свидерская Н.Е., 1974; Щелбанова В.И., 1989).

Параметром, що пов’язує функціональну асиметрію мозку і розумовий розвиток людини, насамперед може бути швидкість обробки інформації. Швидкість інтеграції інформації, що паралельно обробляється, та просторовий розподіл цієї інформації мають бути вирішальними факторами для якості обробки. Швидкість же обробки інформації вважається одним із ключових факторів, які визначають рівень інтелектуального розвитку (Айзенк Г.Ю., 1995; Небылицин В.Д., 1990; Loganovskaja T.K., 1999).

Зв'язок з науковими програмами. Робота виконана в межах держбюджетних наукових тем кафедри фізіології людини і тварин біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка „Дослідження психофізіологічних механізмів розумової діяльності людини” (реєстраційний номер № 97/088) та „Визначення оптимальних режимів діяльності організму людини при різних функціональних станах за показниками основних властивостей нервової та вісцеральних систем” (№ держреєстрації 010U002475) керівник - доктор біологічних наук, професор Макарчук М.Ю.

Мета і завдання дослідження. З’ясувати роль наявності чи відсутності взаємозв’язків між функціональною асиметрією головного мозку, рівнем інтелектуального розвитку та швидкісними характеристиками обробки інформації в загальній організації фізіологічних механізмів розумової діяльності людини. Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:

1. Оцінити характер взаємозв'язків між рівнем інтелектуального розвитку, працездатністю головного мозку, швидкістю розумових процесів і розвитком аналітичного мислення у обстежуваних з різним рівнем коефіцієнту асиметрії.

2. Дослідити особливості обробки інформації у осіб з різним рівнем активаційного коефіцієнту асиметрії.

3. Проаналізувати зв’язок рівня інтелектуального розвитку та електроенцефалографічних показників асиметрії мозку у обстежуваних в стані спокою та при різних розумових навантаженнях.

4. Визначити роль функціональної асиметрії мозку в забезпеченні загальних механізмів ефективності розумової діяльності.

Об’єкт дослідження. Розумова діяльність людини.

Предмет дослідження. Фізіологічні механізми обробки інформації у осіб з різними рівнями функціональної асиметрії мозку.

Методи дослідження. В роботі застосовували метод електроенцефалографії, комп’ютерні програми оцінки стану психофізіологічних функцій, якості та швидкості аналітичного і логічного мислення, бланковий тест IQ Айзенка, сенсомоторне визначення коефіцієнту асиметрії.

Наукова новизна одержаних результатів. В роботі вперше було проведено системний аналіз зв‘язку функціональної асиметрії мозку, швидкісних характеристик обробки інформації з рівнем розумового розвитку людини. Показано, що швидкість обробки інформації є одним найважливіших факторів, що визначають рівень інтелектуального розвитку людини. Доведено, що швидкість обробки інформації пов‘язана із організацією асиметрії мозку, а остання визначає різні стратегії підходу до здійснення розумових операцій. Встановлено, що рівень асиметрії мозку визначений за сенсомоторними показниками безпосередньо не впливає на рівень інтелектуального розвитку. Вперше доведено важливу роль функціональної асиметрії мозку у визначенні взаємоіндуктивних відносин між першою та другою сигнальними системами. У осіб, які виявляють вищий рівень інтелектуального розвитку, арифметичне розумове навантаження посилює активаційну асиметрію мозку. У осіб з низькими вихідними значеннями активаційної асиметрії та у осіб із зростаючою при розумовому навантаженні активаційною асиметрією перша та друга сигнальні системи виявляють сильну функціональну незалежність одна від одної, наслідком чого є вища ефективність розумової діяльності.

Практичне значення одержаних результатів.

Отримані результати можуть бути використані для прогнозної оцінки найбільш прийнятного характеру розумової діяльності людини при психофізіологічних дослідженнях та психофізіологічному відборі, у клініках при обстеженні людей з різними відхиленнями та порушеннями діяльності головного мозку та психічних захворюваннях, для розробки обґрунтованих рекомендацій по оптимізації режимів роботи, навчання і відпочинку, попередження певних видів захворювань, індивідуалізації лікування тощо.

Результати дисертації впроваджено в навчальний процес біологічного та психологічного факультетів Київського національного університету імені Тараса Шевченка при читанні нормативних курсів „Фізіологія вищої нервової діяльності з основами психофізіології”, Фізіологія центральної нервової системи” та ”Психофізіологія”.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведено всі експериментальні дослідження, статистична обробка результатів, їх аналіз і узагальнення. Інтерпретація отриманих результатів, основні положення, що виносяться на захист, та висновки дисертації належать автору.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представленні і обговоренні на З’їзді Українського фізіологічного товариства імені І.П.Павлова (м. Донецьк, 1998), VI Міжнародній конференції „Інформотерапія: теоретичні аспекти і практичне застосування (Київ, 1999) ІІ Українській конференції молодих вчених, присвяченій пам‘яті академіка В. В. Фролькіса (Київ, 2001), ІІІ Всеукраїнській науковій конференції “Індивідуальні психофізіологічні особливості людини та професійна діяльність” (Київ-Черкаси, 2001).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 наукових робіт, з яких 3 статті у фахових наукових виданнях та 4 тез у матеріалах вітчизняних та міжнародних конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація містить вступ, огляд літератури, методику дослідження, опис власних результатів, їх обговорення, висновки та список літератури. Текст роботи викладено на 112 сторінках машинописного тексту. Праця ілюстрована 25 таблицями та 8 рисунками. Бібліографія включає 247 джерел вітчизняної та іноземної літератури. Та додатками А на 4 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень

Експериментальна частина роботи складалася з двох етапів.

На першому етапі у дослідженні як обстежувані брали участь 82 особи обох статей віком від 19 до 24 років, студенти біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, з яких 45 чоловік були обстежені за всіма з використаних методик. У 37 інших обстежуваних визначали лише коефіцієнт інтелектуальності, швидкість аналітичного мислення та коефіцієнт асиметрії мозку.

На цьому етапі визначали стан психофізіологічних функцій, таких як працездатність головного мозку при діяльності першої (ПГМ1) та другої сигнальних систем (ПГМ2), а також визначали коефіцієнт інтелектуальності (IQ), коефіцієнт асиметрії мозку (КА), швидкість (ШАМ) та якість аналітичного мислення (ЯАМ), швидкість логічного мислення (ШЛМ).

Працездатність головного мозку (ПГМ, ум. од.) при діяльності першої і другої сигнальних систем оцінювали за модифікованою методикою М.В.Макаренка (1975).

Рівень розвитку у обстежуваних інтелекту оцінювали через визначення IQ за модифікованою методикою Г. Айзенка (1995), а ШАМ оцінювали за методикою Ульспергера П. (1990).

Рівень функціональної асиметрії мозку того або іншого обстежуваного представляли як коефіцієнт асиметрії, який розраховувався кількісно (%) на підставі здійснення обстежуваним ряду простих поведінкових реакцій (Брагина Н., Доброхотова Т.,1988).

Коефіцієнт асиметрії розраховували за формулою:

КА = [( ЕП - ЕЛ ) / ( ЕП + ЕЛ + ЕО )] х 100, % (1)

де ЕП - кількість тестів, при виконанні яких переважала права половина тіла; ЕЛ - кількість тестів, при виконанні яких переважала ліва половина; ЕО - при виконанні яких перевага не проявлялася.

В дослідженнях другого етапу як обстежувані взяли участь 95 осіб обох статей віком від 19 до 24 років, студенти біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

На цьому етапі дослідження для вивчення функціональної асиметрії мозку використовували різноманітні показники електроенцефалограми, а для оцінки стану основних психофізіологічних функцій обстежених – спеціальну комп’ютерну програму, розроблену на кафедрі фізіології людини і тварин Київського національного університету імені Тараса Шевченка (Костенко С.С., Локтєва Р.К., 2000).

У обстежуваних реєстрували:

ФРНП-І – функціональна рухливість нервових процесів при пред’явленні першосигнальних подразників, мс;

ФРНП-ІІ - функціональна рухливість нервових процесів при пред’явленні другосигнальних подразників, мс;

ФРНП-(І+ІІ) - функціональна рухливість нервових процесів при одночастному пред’явленні першо- та другосигнальних подразників, мс;

ЛПлів-І – латентний період сенсомоторної реакції лівої руки при пред’явленні першосигнальних подразників, мс;

ЛПпр-І - латентний період сенсомоторної реакції правої руки при пред’явленні першосигнальних подразників, мс;

ЛПлів-ІІ - латентний період сенсомоторної реакції лівої руки при пред’явленні другосигнальних подразників, мс;

ЛПпр-ІІ - латентний період сенсомоторної реакції правої руки при пред’явленні другосигнальних подразників, мс;

ЛПлів-(І+ІІ) - латентний період сенсомоторної реакції лівої руки при одночасному пред’явленні першо- і другосигнальних подразників, мс;

ЛПпр-(І+ІІ) - латентний період сенсомоторної реакції правої руки при одночасному пред’явленні першо- і другосигнальних подразників, мс.

Як і на попередньому етапі у всіх обстежуваних табличним способом визначали коефіцієнт інтелектуальності за модифікованою методикою Г. Ю. Айзенка.

Реєстрацію ЕЕГ проводили у частини обстежуваних як на першому, так і на другому етапі роботи. На першому етапі ЕЕГ реєстрували у 35 обстежуваних лише в стані функціонального спокою. На другому етапі у 60 інших обстежуваних ЕЕГ реєстрували за умов, коли обстежувані виконували розумове завдання: усний рахунок та уявляли й утримували в пам’яті яскравий образ. При цьому обстежуваному заборонялось цей образ вербалізувати.

Реєстрацію ЕЕГ проводили за допомогою електроенцефалографічного комплексу ЕЕГ-8S (MEDICOR, Венгрія) і програмно-обчислювального комплексу “NEUROTOOLS” фірми Medsoft Labs (Україна), створеного на базі ІВМ 386sх. Аналізували ЕЕГ восьми симетричних точок півкуль мозку: лобних (Fs, Fd), скроневих (Ts, Td), тім’яних (Ps, Pd), потиличних (Os, Od) за міжнародною схемою 10-20%. У якості референтного використовувався об’єднаний вушний електрод. Частота дискретизації дорівнювала 50 Гц. При аналізі спектрального складу ЕЕГ використовували швидке перетворення Фур‘є: епоха аналізу складала 5.12 с, епоха усереднення – 1/2 эпохи. Обчислювалась спектральна потужність альфа – ритму, бета – ритму, тета - ритму та дельта – ритму. ЕЕГ реєстрували в темному екранованому приміщенні. Обстежуваний знаходився в зручному положенні напівлежачи з закритими очима.

За даними ЕЕГ обчислювали коефіцієнти активації (ка) для окремих часток як співвідношення потужності бета- і альфа-ритмів. А для визначення організації асиметрії мозку використовували два показники: активаційний коефіцієнт асиметрії мозку (АКА ) та градієнт асиметрії (ГА) для кожної ділянки. АКА розраховували за формулою:

АКА = (каFs+каTs+каPs+каOs)/(каFd+каTd+каPd+каOd) x 100, (2)

де ; ка - коефіцієнт активації для відповідних ділянок лівої (s) та правої півкулі (d);

ГА, наприклад, для лобних ділянок розраховували за формулою:

ГАF=kaFs-kaFd (3)

При статистичній обробці результатів обчислювали коефіцієнт кореляції Пірсона, вибіркові кореляційні відношення, критерій Блекмана для оцінки лінійності зв‘язку, коефіцієнти варіації; достовірність різниці між показниками оцінювали за t-критерієм Стьюдента в разі потреби оцінка характеру розподілу даних проводили візуально за гістограмами. Факторний аналіз використовувли для визначення структури взаємозв‘язків між показниками ЛП реакції, отриманих в різних тестах.

Всі обрахунки та обробку даних проводили із застосуванням пакету статистичних програм “Statistica for Windows, StatSoft, Inc.”.

Результати досліджень та їх обговорення

Взаємозв'язок асиметрії, інтелектуального розвитку і здатності до аналітичного мислення. Одним із основних завдань даної роботи було з’ясування особливостей розумової діяльності осіб з різними профілями латеральності. З цією метою на основі величини коефіцієнту асиметрії всіх обстежуваних нами було поділено на дві групи. До першої групи (n=55) нами були віднесені особи з вираженою асиметрією (КА ? 50 %), у другу (n=27) - з невираженою (КА < 49 %). Такий розподіл показав, що обстежувані цих груп достовірно відрізнялися не лише за коефіцієнтом асиметрії, а й за швидкістю логічного мислення та працездатністю головного мозку при дії другосигнальних подразників (рис. 1).

Рис. 1. Рівень інтелекту, працездатності головного мозку, якості аналітичного мислення та швидкості логічного і аналітичного мислення у осіб з високими (група 1) та низькими значеннями коефіцієнту асиметрії мозку (група 2);

* - p<0,05; ** - p<0,01 – у порівнянні з групою 2.

Цікавим було також з’ясувати, наскільки пов’язаними є між собою рівень загального інтелектуального розвитку та характер мислення у обстежуваних з різним рівнем функціональної асиметрії. Проведений кореляційний аналіз показав, що між коефіцієнтом інтелектуальності та швидкістю аналітичного мислення в цілому по вибірці існує як лінійна, так і нелінійна кореляція (табл.1). При цьому, як видно з табл.1, нелінійна кореляція (кореляційне відношення) є дещо вищою, ніж лінійна. Крім того у загальній групі цей зв'язок має лінійний характер, тоді як у групах з різною вираженістю функціональної асиметрії він перестає бути лінійним.

Що стосується зв'язку між коефіцієнтом інтелекту та якістю аналітичного мислення, то він також існує, причому, як і в першому випадку, такий зв’язок сильніше проявляється у осіб з невираженою асиметрією мозку.

Зв'язок рівня інтелектуального розвитку, працездатності головного мозку і швидкості розумових операцій. Зважаючи на наявність зв’язку між IQ та коефіцієнтом асиметрії мозку, такі дані вказують на можливе існування певної групи осіб, у яких такий зв’язок особливо виражений. При розподілі і аналізі обстежуваних груп за різницею в коефіцієнті асиметрії мозку, такої групи обстежуваних нами виявити не вдалося. Тому ми спробували розділити загальну вибірку обстежуваних за рівнем їхньої інтелектуальності. За рівнем розвитку інтелекту ми поділили обстежуваних на три групи.

Таблиця 1.

Кореляційні зв‘язки (r) і кореляційні відношення () між швидкістю і якістю аналітичного мислення, рівнем інтелекту та коефіцієнтом асиметрії в цілому по вибірці, у осіб з високими (Група 1) та низькими (Група 2) значеннями КА мозку

Примітка. Залежні показники в кореляційних відношеннях вказані другими; значення коефіцієнтів кореляції у затемнених комірках – p<0,01; в не затемнених - p<0,05

До першої (І, n=17) групи нами були віднесені обстежувані з показником IQ<89, до другої (ІІ, n=36) – з IQ ~ 96-112, до третьої (ІІІ, n=29) – з IQ>120. Такий поділ ґрунтувався на тому, що за цим показником групи вірогідно відрізняються одна від одної (р<0,01). Виявилося, що обстежувані цих груп достовірно відрізнялися між собою і за показниками швид

Рис. 2. Швидкість і якість аналітичного мислення та коефіцієнт асиметрії у осіб з різним коефіцієнтом інтелектуальності

(* - p<0,05; ** - p<0,01 – у порівнянні з групою ІІІ; + - p<0,05; ++ - p<0,01 – у порівнянні з групою ІІ).

У обстежуваних всіх груп, поділених за величиною IQ, кореляційний аналіз показав наявність зв’язку між коефіцієнтом асиметрії та коефіцієнтом інтелектуальності (табл.2.). У групі з середніми показниками IQ цей зв’язок носить лінійний характер (r=-0,38; =0,38), що є свідченням того, що в цій групі у обстежуваних із зменшенням КА збільшується IQ.

На відміну від обстежуваних попередньої групи, в групі обстежуваних з низьким IQ залежність між цими показниками нелінійна (=0,6; р<0,05). Така залежність свідчить про те, що серед обстежуваних цієї групи більш високі показники IQ мають обстежувані з низькою або, навпаки, високою асиметрією мозку. В групі обстежуваних з високим IQ, згідно наших даних, також існує нелінійна залежність між цими показниками (=0,62; р<0,05).

Однак така залежність має складну форму, і може свідчити про те, що більш високі показники IQ слід очікувати у обстежуваних з середнім рівнем асиметрії або навіть нижчим за середній. Виявлені закономірності цілком обґрунтовано дозволяють припустити, що рівень інтелектуального розвитку тісно пов'язаний і може зумовлюватись такими психофізіологічними показниками, як швидкість розумових дій і працездатність головного мозку при дії першо- та другосигнальних подразників.

Таблиця 2.

Кореляційні зв‘язки (r) і кореляційні відношення () швидкості і якості аналітичного мислення, рівня інтелекту та коефіцієнту асиметрії у осіб з низьким (Група І), середнім (Група ІІ)та високим (Група ІІІ) IQ

Примітка. Залежні показники в кореляційних відношеннях вказані другими. Значення коефіцієнтів кореляції в затемнених комірках – p<0,01; в не затемнених - p<0,05.

Рівень інтелектуального розвитку та електроенцефалографічні показники асиметрії мозку. З метою визначення організації функціональної асиметрії мозку та її зв’язку з станом психофізіологічних функцій всіх обстежуваних за активаційним коефіцієнтом асиметрії нами було поділено на дві групи. До першої групи нами були віднесені обстежувані, активаційний коефіцієнт асиметрії мозку (АКА) у яких був більшим 100 ум. од., а до другої групи - особи, АКА у яких був меншим 100 ум. од.

Такий розподіл обстежуваних показав, що хоча ці дві групи обстежуваних достовірно відрізнялися за АКА достовірних відмінностей між цими групами за електрофізіологічними показниками потужності ритмів правої та лівої півкулі, потужністю ритмів електроенцефалограми, а також за співвідношенням потужності римів лівої й правої півкулі не існує. Однак результати наших досліджень також показали, що сумарна потужність ритмів в лівій півкулі є вищою, ніж в правій в обстежуваних обох груп. Причому така асиметрія потужності ритмів була найбільшою для повільних ритмів ЕЕГ. При цьому переважання потужності повільних ритмів у лівій півкулі досягало свого максимуму в обстежуваних з низьким АКА.

Виявлені нами кореляційні зв’язки між ФРНП при пред’явлені першосигнальних подразників та співвідношенням потужності дельта- та альфа-ритмів у загальній групі, потужності альфа-ритму в обстежуваних першої групи, дельта та тета-ритмів у обстежуваних другої групи загалом можуть свідчити про те, що для швидкості обробки першосигнальної інформації, як більш детермінованої, так і взагалі для швидкості розповсюдження збудження вкрай важливою є низька міжпівкульна асиметрія потужності дельта- та альфа-римів.

Таблиця 3.

Значущі кореляційні зв’язки між досліджуваними показниками в цілому по виборці (1) (n=35), у осіб з високим (2) (n=16) та низьким (3) (n=19)показниками АКА

Примітка. ГАF, ГАP, ГАO, ГАT- коефіцієнти асиметрії F (лобної), P (тім’яної), О (потиличної), Т (скроневої) ділянок; kaFs, kaFd, kaPs, kaPd, kaOs, kaOd, kaTs, kaTd - коефіцієнти активації відповідних зон реєстрації ЕЕГ. Значення коефіцієнтів кореляції в затемнених комірках – p<0,01; в не затемнених - p<0,05.

Отже ми бачимо, по-перше, що за окремими ритмами ЕЕГ можна прогнозувати успішність виконання лише тих тестів, при виконанні яких обстежувані мусять оперувати з певними детермінованими ознаками. В нашому випадку такою є ФРНП при пред’явленні пешросигнальних подразників. По-друге, між двома групами обстежуваних існує принципова різниця. Так для групи обстежуваних з низькими значеннями АКА більш важливим для роботи з першосигнальними подразниками є характер розподілу повільних ритмів. Все це дає можливість пов’язувати міжпівкульну асиметрію з швидкістю обробки інформації. В той же час для більш складної психічної діяльності важливими є явища десинхронізації і складні взаємовідносини високочастотних ритмів.

Розрахунок градієнту асиметрії для окремих ділянок виявився більш продуктивним, ніж порівняння сумарної активності обох півкуль. Зокрема проведений нами кореляційний аналіз виявив значущі зв‘язки між градієнтами асиметрії, розрахованими для кожної точки відведення ЕЕГ та такими психофізіологічними показниками як ФРНП-І, ФРНП-(І+ІІ) та IQ (табл. 4). Найбільшу кількість зв‘язків стан психофізіологічних функцій виявив з градієнтом асиметрії тім‘яної ділянки (ГАР). Рівень інтелекту (IQ) та показник ГАР виявляли зв‘язок лише при поділі обстежуваних на групи за величиною АКА. При цьому слід відмітити, що якихось достовірних кореляційних зв’язків між ГА окремих зон кори та ФРНП-ІІ нами виявлено не було.

Детальний аналіз отриманих результатів показав, що в обстежуваних з високим рівнем асиметрії цей зв‘язок був негативним (r = -0.6; р<0.05), а в обстежуваних з низьким АКА, навпаки, він був позитивним (r = 0.69; p<0.01). Крім того, нами виявлена достовірна кореляція (r = -0,47; р<0.05) між коефіцієнтом активації тім‘яної ділянки правої півкулі (kaPd) та IQ в обстежуваних з низькими значеннями АКА. Наявність зв‘язків між рівнем інтелекту та рівнем активності в тім‘яних частках може бути пов‘язаним з їх участю в міжаналізаторному синтезі (Лурия А.Р., 1969), компонент якого в загальному рівні активації зазвичай вище в стані функціонального спокою.

Крім того, слід пам‘ятати про участь тім‘яної частки в реалізації найбільш латералізованих мовних функцій. Крім вище наведених значущих зв‘язків між IQ та електроенцефалографічними показниками, нами показано, що в групі обстежуваних з високим показником асиметрії мозку існує досить високий значущий зв’язок (r = 0.74; p<0.01) між IQ та градієнтом асиметрії потиличної ділянки (ГАО). Звертає на себе увагу велика кількість кореляційних зв’язків між ФРНП-(І+ІІ) та коефіцієнтами активації по всіх зонах реєстрації ЕЕГ у осіб з низьким АКА.

Електроенцефалографічні показники асиметрії мозку при різних видах психічної діяльності. На сьогоднішній день існує дуже багато робіт, в яких вказується на відмінності в роботі лівої і правої півкулі при різних видах психічної діяльності (Будохска В., 1990; Костандов Э.А., 1998; Русинов B.C., 1987; Свидерская Н.Е., 1974; Gevins A., 1995; Herrmann D.J., 1976 Heinemann L.G., 1971). В цих роботах чітко висловлюється думка про те, що ліва півкуля більше пов’язана з виконанням вербально-логічних функцій, а права - з обробкою інтуїтивно-образної інформації. Тому, у нашому дослідженні як модель психічної діяльності було використано два різних види завдань. Перше завдання це усна про себе лічба арифметичної прогресії двозначного числа, яке оцінювалося нами як вид вербально-логічної діяльності. Другим видом навантаження в наших дослідженнях було створення обстежуваним в уяві яскравого образу. Головним в цьому завданні було постійне утримання в пам’яті заданого образу і поступове додавання до нього деталей. Обстежуваний мусив створювати цей образ якомога більш емоційним і при цьому обстежуваному заборонялось цей образ вербалізувати. Як і в попередньому випадку, всіх досліджуваних нами було поділено на дві групи. До першої групи нами були віднесені особи, АКА яких був більшим 100 ум. од., а до другої групи – осіб з АКА меншим 100 ум. од. Аналіз отриманих результатів стану психофізіологічних функцій показав, що обстежувані обох груп вірогідно не відрізнялися між собою. Достовірна різниця між обстежуваними цих груп виявлялася лише за показником АКА, тоді як за іншими ЕЕГ показниками в стані спокою різниці нами не виявлено.

Рис.3. Коефіцієнти активації різних ділянок мозку у обстежуваних з АКА >100 ум.од. (А) та обстежуваних з АКА < 100 ум.од. (Б) в стані спокою та при усній лічбі і уявленні образу.

* - p<0,05 – у порівнянні зі станом спокою.

Слід зазначити, що обидва завдання у обстежуваних другої групи викликали сильнішу активацію порівняно з обстежуваними першої групи, у яких такі зміни активації виявились не достовірними, а під час виконання арифметичного завдання у обстежуваних з високим АКА коефіцієнт активації лівої лобної зони відведення навіть зменшувався порівняно з станом спокою (рис. 3, А).

У осіб з низьким АКА коефіцієнти активації лобних ділянок достовірно зростали під час виконання як першого, так і другого завдання (рис. 3, Б). Також цікаво, що при цьому менше змінювалася активація правої півкулі, тоді як активація лівої півкулі вірогідно зростала в більшості випадків. Це може бути пов’язано із самим поділом обстежуваних на групи, оскільки показники активації правої півкулі в цій групі обстежуваних були вищими ще в стані спокою, що відповідало значно меншому показнику АКА. Зрозуміло, що саме активація лівої півкулі має більший резерв для зростання при психофізіологічному навантаженні.

Таблиця 5

Значущі кореляційні зв’язки (r) між ЕЕГ показниками, рівнем інтелектуального розвитку і латентними періодами сенсомоторних реакцій в стані спокою та при розумовому навантаженні у обстежуваних загальної групи, обстежуваних з високим (група 1) та низьким АКА (група 2)

Примітка. (kaFs, ... , kaTd) - коефіцієнти активації зон реєстрації ЕЕГ у стані спокою; (kaFs2, ... , kaTd2) - коефіцієнти активації зон реєстрації ЕЕГ при усному рахунку; (kaFs3, ... , kaTd3) - коефіцієнти активації зон реєстрації ЕЕГ при уявленні образу. Значення коефіцієнтів кореляції в затемнених комірках – p<0,01; в не затемнених - p<0,05.

Зважаючи на те, що всі показники асиметрії ЕЕГ в нашому дослідженні розраховувалися як співвідношення коефіцієнтів активації, в першу чергу цікавим буде розглянути зв’язки між психофізіологічними показниками і показниками активації для різних ділянок мозку (табл.5). При цьому слід зауважити, що серед перших кореляційні зв’язки утворювали лише латентні періоди сенсомоторних реакцій лівої та правої рук при пред’явлені першосигнальних подразників (ЛПЛІВ-І, ЛППР-ІІ).

Загальний рівень активації є тим фоном, на якому розгортаються всі без винятку психічні процеси і, відповідно, інтелектуальна діяльність. На доказ цього служать дані про тісний зв’язок рівня інтелектуального розвитку та рівня активації ЦНС (Свидерская Н.Е., 1987). Так, в загальній групі існує кореляційний зв’язок між показником IQ та коефіцієнтом активації правої тім’яної ділянки (kaPd) (r=0,27; p<0,01). А це, в свою чергу, підтверджує наші попередні результати, в яких виявлена найбільша кількість значущих кореляційних зв’язків між різними показниками, отриманими для тім’яних ділянок, та рівнем інтелекту, а також іншими пов’язаними з ними показниками. В обстежуваних з низьким АКА досліджувані показники загалом пов’язані між собою подібно до обстежуваних загальної вибірки. Однак, у обстежуваних цієї групи нами виявлений значущий зв’язок між показником активації потиличної ділянки під час усної лічби (каОd2) та рівнем інтелекту (r=0,46; p<0,01), що може вказувати на особливості обробки такої інформації особами з низьким рівнем АКА.

Кореляційний аналіз результатів показав наявність зв’язку між рівнем IQ і ЛПЛІВ-ІІ (r=-0,41; p<0,01). Наявність подібного зв’язку може свідчити про те, що для інтелектуальної діяльності, напевно, більш важливим є якість виконання неспецифічної діяльності, якою для правої півкулі є обробка вербальної інформації.

При цьому слід звернути увагу і на те, що цей показник не має значущих зв’язків з показниками ЛП в інших тестах.

Взагалі на відміну від попередньої частини роботи (n=35) в якій ми розглядали показники часу експозиції, показники ЛП реакції виявилися менш пов’язаними між собою. Виходячи з даних кореляційного аналізу ми можемо зробити висновок (табл.3), що рухливість нервових процесів при пред‘явленні різних подразників по суті є одним фактором. В той час, при використані факторного аналізу нами встановлено, що в обстежуваних з високим АКА ЛП сенсомоторних реакцій поділяються і включають три різних фактори: це першосигнальні подразники, другосигнальні подразники і складні реакції вибору.

Можна припустити, що для виконання завдань з цих трьох груп тестів формується своя функціональна система, кожна з яких характеризує рівень функціональних можливостей саме при виконанні відповідного завдання.

Для обстежуваних з низькими АКА характерними є виокремлення не трьох, а двох факторів: ЛП реакції при пред‘явленні першосигнальних подразників і ЛП реакції в інших тестах. Виходячи з цього, можна стверджувати, що для обстежуваних першої групи різницю між завданнями обумовлює лише їх складність, тоді як для другої групи принципове значення має саме характер виконуваного завдання.

Існування суттєвих відмінностей між організацією зв‘язків і відсутність значущих відмінностей між абсолютними значеннями показників при поділі вибірки на групи за показником активаційного коефіцієнту асиметрії вказує на необхідність пошуку такого розподілу вибірки на групи, якій би одночасно вказував на характер змін АКА при різних розумових навантаженнях і показував, яка стратегія таких перебудов передбачає вищу ефективність розумової діяльності.

Такий розподіл виникає при поділі обстежуваних, виходячи не з абсолютних значень АКА, а з напрямку його змін при виконанні розумових навантажень. Виходячи з цього критерію, всі обстежувані були поділені нами на дві групи. До першої нами були віднесені обстежувані, у яких показник АКА зменшувався під час виконання арифметичного завдання. До другої групи ввійшли особи, в яких цей показник зростав під час виконання арифметичного завдання. Відразу звертає на себе увагу те, що обстежувані цих груп достовірно відрізнялися (p<0,05) за показниками інтелектуального розвитку - відповідно IQ дорівнював 81,71 ± 5,44 в першій та 109,50 ± 7,18 в другій групі.

Факторний аналіз (рис.4- рис.5) показав, що, як і попередній розподіл вибірки на групи, так і цей, дають однакову картину в обстежуваних з високим АКА та із зростанням АКА при арифметичному навантаженні. Тоді як для обстежуваних з низькими значеннями АКА та із збільшенням АКА при арифметичному навантаженні факторний аналіз виявляє лише два фактори: першосигнальні подразники та всі інші тести, в яких використовуються вербальні подразники. Результати аналізу зв’язків в групах із змінами АКА під час розв’язання арифметичних завдань показали, що характер зв’язків майже повністю повторює відповідні результати в групах осіб з АКА менше і більше 100.

Таблиця 6.

Середньостатистичні дані основних досліджуваних показників у осіб зі зменшенням АКА (група 1) та зростанням АКА (група2) порівняно із станом спокою під час виконання арифметичних операції

Примітка. ** - P<0.01 – у порівнянні з групою 2.

Таким чином хоча вихідне значення асиметрії активації мозку, важливе для розумової діяльності, принципове значення має характер змін активаційної структури електричної активності мозку. Арифметичне завдання, яке ми використовували при записі ЕЕГ, носить характер серійної лічильної операції, яка показує здатність до довільного прискорення інтелектуальної діяльності. Схожі завдання використовувала в своїй роботі Хомська (1988), яка показала перевагу у виконанні таких завдань особами з сильним правим домінуванням за сенсомоторними показниками.

Треба сказати, що хоча ми і не можемо остаточно стверджувати про прямий зв’язок інтелекту і профілю латерализації, все ж треба визнати, що результати отримані нами багато в чому повторюють результати Хомської і її співробітників. Тому зростання АКА при виконанні подібного арифметичного завдання може переконливо свідчити про сильне домінування лівої півкулі і одночасно більш високі значення IQ. Виходячи з результатів факторного аналізу, ми можемо чітко сказати, що в даному випадку перевагу мають особи з вираженою дихотомією – перша сигнальна система - друга сигнальна система. Разом з тим слід сказати, що більшість уявлень про відмінності в роботі лівої і правої половин мозку дуже спрощенні або взагалі не мають достатнього обґрунтування (Ротенберг В.С., 1989). Виокремлення лівої і правої півкуль за якістю вербальне – невербальне має якнайповніше фактичне і історичне підтвердження (Спрингер С.,1983, Чайченко Г.М.,1993).

Рис. 4. Розподіл факторної ваги часу сенсомоторних реакцій при пред’явленні першо- та другосигнальних подразників в групі із зменшенням АКА при розв’язанні арифметичного завдання. Виділення: Головні компоненти. Обертання: Варимакс нормалізований

Примітка. I- ЛПлів-І, II - ЛПпр-І, III- ЛПлів-ІІ, IV- ЛПпр-ІІ, V- ЛПлів-(І+ІІ),VI- ЛПпр-(І+ІІ).

Але оскільки відмінності між обстежуваними з різними профілями асиметрії в наших дослідженнях виявляються переважно в особливостях обробки вербальної інформації, то для нас принципове значення має факт більшої автоматизації в роботи лівої півкулі при такій діяльності. Тому звичайно кращою стратегією при такому типі навантаження буде переважаюче збільшення активації в лівій півкулі. Відповідно ми можемо говорити не про зв‘язок домінування лівої півкулі із кращими показниками інтелектуального розвитку, а зв‘язок розумових здібностей із здатністю обирати і використовувати відповідну стратегію обробки інформації. Тому результати, отримані нами при розподілі обстежуваних за характером змін АКА при уявлені образу не показують значущого переважання в результатах інтелектуальної діяльності. людини.

Рис. 5. Розподіл факторної ваги для тестів на визначення ЛП реакції при пред’явленні першо та другосигнальних подразників в групі із збільшенням АКА при розв’язанні арифметичного навантаження. Виділення: Головні компоненти. Обертання: Варимакс нормалізований

Примітка. I- ЛПлів-І, II - ЛПпр-І, III- ЛПлів-ІІ, IV- ЛПпр-ІІ, V- ЛПлів-(І+ІІ), VI- ЛПпр-(І+ІІ).

В першу чергу це зумовлено відсутністю чітких дихотомій за психічними властивостями, які мають значення для виконання такого навантаження. При виконанні такого роду роботи більше значення мають індивідуальні особливості людини

ВИСНОВКИ

1. Між функціональною асиметрією мозку, рівнем інтелектуального розвитку та швидкісними показниками розумової діяльності існує складний взаємозв’язок та взаємозалежність. Зокрема у обстежуваних з середніми значеннями коефіцієнту інтелекту зв‘язок рівня асиметрії та рівня інтелектуального розвитку є лінійним, тоді як у осіб з низьким та високим коефіцієнтом інтелекту цей зв’язок є нелінійним і для його об’єктивізації слід розраховувати вибіркові кореляційні відношення.

2. У осіб як з високим, так і низьким рівнем сенсомоторної асиметрії швидкість та якість аналітичного мислення тісно пов’язана з рівнем інтелектуального розвитку. При цьому у осіб з низьким рівнем сенсомоторної асиметрії працездатність головного мозку при діяльності другої сигнальної системи корелює з рівнем інтелектуального розвитку та є вірогідно нижчою порівняно з особами з високою асиметрією.

3. Величина активаційного коефіцієнту асиметрії може служити одним із об’єктивних критеріїв оцінки ефективності розумової діяльності обстежуваних. Ключовим фактором при цьому виступає градієнт асиметрії тім‘яних ділянок, оскільки він виявляє сильні зв’язки з рівнем інтелекту та функціональною рухливістю нервових процесів в групах обстежуваних, як з високим, так і низьким рівнем активаційного коефіцієнту асиметрії, причому значення коефіцієнтів кореляції в цих групах протилежні.

4. У осіб з високою активаційною асиметрією та у осіб, у яких арифметичні навантаження зменшують таку асиметрію, сенсомоторні реакції на першо-, другосигнальні, та поєднання першо- і другосигнальних подразників формують окремі функціональні системи, наслідком чого є переважання серед таких обстежуваних осіб із нижчим рівнем інтелектуального розвитку. Тоді як у осіб з низькою активаційною асиметрією та у осіб, у яких арифметичні навантаження підвищують таку асиметрію, сенсомоторні реакції на першо-, другосигнальні, та поєднання першо- і другосигнальних подразників формують дві функціональні системи, кожна з яких спеціалізована до обробки вербалізованої чи не вербалізованої інформації, наслідком чого є переважання серед таких обстежуваних осіб із вищим рівнем інтелектуального розвитку

5. Обстежувані з високим і низьким значенням активаційного коефіцієнту асиметрії та із його зменшенням чи зростанням при розв‘язанні арифметичного завдання використовують різні стратегії обробки інформації., що базуються на різниці в характері взаємодії першої та другої сигнальних систем дійсності. Тому ефективність розумової діяльності може бути пов’язана з функціональною асиметрією мозку через взаємодію першої та другої сигнальних систем дійсності, що виявляється у їх взаємоіндуктивних відносинах.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Данилов С.А., Чайченко Г.М. Залежність рівня інтелектуального розвитку від швидкості розумових процесів та функціональної асиметрії мозку// Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Біологія.- Випуск 28. -1998. -с.41-44

2. Чайченко Г.М., Томіліна Л.Г., Данилов С.А., Стрілецький Г.І Психофізіологічні основи інтелектуальної діяльності людини//Фізіол. журнал. –1998. – Т.44, №3. –С.93.

3. Данилов С.А., Макарчук М.Ю Оцінка зв‘язку рівня інтелектуального розвитку та електроенцефалографічних показників асиметрії.- Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Біологія. -Випуск 32. -2000.-с34-36

4. Данилов С.А., Макарчук М.Ю. Зв‘язок рівня інтелектуального розвитку та ЕЕГ-показники асиметрії мозку.- Вісник Черкаського держуніверситету ім. Богдана Хмельницького-.2000.-вип.22.-с.20-24

5. Данилов С.А., Макарчук М.Ю Зв‘язок рівня інтелектуального розвитку та електроенцефалографічних показників асиметрії. - Матеріали ІІ Української конференції молодих вчених, присвяченої пам‘яті академіка Володимира Веніаміновича Фролькіса (Київ 13 квітня 2001 року) -К.: Ін-т Геронтології АМНУ.-2001.-137с. С.30

6. Данилов С.А., Макарчук М.Ю. Інтелект, швидкість обробки інформації та функціональна асиметрія мозку. – VII Міжнародна конференція інформотерапія: теоретичні аспекти і