CC BY
66
УДК 612.821: 159.9.019.43-053.5+616-0728(045)
ГРИБАНОВ Анатолий Владимирович, доктор медицинских наук, профессор, директор Института развития ребенка Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор 266 научных публикаций, в т. ч. 7монографий
РЫСИНА Наталья Николаевна, аспирант кафедры физиологии и патологии развития человека Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор 10 научных публикаций
ДЖОС Юлия Сергеевна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры физиологии и патологии развития человека Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Автор 36 научных публикаций.
ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНЧЕСКОГО РЕАГИРОВАНИЯ В ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ СРЕДЕ ДЕТЕЙ 8-11 ЛЕТ
С ДИСКАЛЬКУЛИЕЙ*
В статье представлены данные о стратегиях выбора и временных параметрах процесса принятия решения у детей с дискалькулией в условиях непосредственного реагирования. Изучение вызванной биоэлектрической активности мозга позволило выявить особенности процессов восприятия информации, ее обработки и принятия решений у этих детей.
Дети, дискалькулия, принятие решения, поведенческое реагирование, вызванные когнитивные потенциалы
Введение. Нарушения счета и счетных операций на начальной стадии обучения математике принято называть дискалькулией. В исследованиях, посвященных дискалькулии, подчеркивается большая стойкость этих нарушений, сложность патогенеза и трудность преодоления [1-4]. Решение задач, по нашему мнению, является детерминированной ситуацией с необходимостью своевременного анализа и непосредственного реагирования, для этого требуется выработка определенной стратегии [5]. Поскольку процесс принятия решения могут
характеризовать поведенческие реакции, его изучение возможно с помощью поведенческого реагирования. Это, в свою очередь, позволит глубже понять структуру принятия решения у детей с дискалькулией, оценить их когнитивные тенденции и нейродинамические характеристики с тем, чтобы своевременно осуществлять направленное развитие адаптационных механизмов. Целью настоящей работы явилось изучение характерных особенностей поведенческого реагирования детей с дискалькулией в детерминированной среде.
* Работа выполнена при поддержке аналитической ведомственной программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)» № 2.2.3.3/9711.
© Грибанов А.В., Рысина Н.Н., Джос Ю.С., 2011
Методика. В исследовании принимали участие школьники начальных классов общеобразовательных школ городов Архангельска, Новодвинска, Северодвинска. Всего было обследовано 213 детей в возрасте от 8 до 11 лет.
Обследование детей проводилось с письменного согласия родителей в стандартных условиях: в первой половине дня, при хорошем самочувствии обследуемых, со стандартизированной словесной инструкцией, предварительной демонстрацией и пробой каждого задания по методике.
На первом этапе с помощью нейропсихо-логической диагностики сформированности счетных операций [6-8] анализа школьных тетрадей и табелей успеваемости была выявлена группа детей с признаками дискальку-лии. Диагноз дискалькулия выставлялся после комплексного обследования специалистами: психологом, неврологом, психотерапевтом, руководствуясь диагностическими критериями DSM-4 и в соответствии с МКБ-10.
В результате были выделены две группы детей:
1 группа (контрольная): дети без проявления трудностей в освоении стандартного уровня программы обучения математике - 103 человека (53 мальчика и 50 девочек);
2 группа (основная): дети со стойкими трудностями освоения стандартного уровня программы обучения математике (дискальку-лией) - 110 человек (60 мальчиков и 50 девочек). Дети, не успевающие по математике, в группу не включались.
На втором этапе в обеих группах изучалось поведенческое реагирование в детерминированной среде с помощью тестовой компьютерной системы (ТКС) «Бинатест-К», разработанной в НИИ медицинского приборостроения РАМН (Москва). Комплекс включает в себя персональный компьютер; пульт испытуемого (ПИ), на котором расположены электропроводящие сенсорные кнопки; щуп контактный стимульный. Прибор «Бинатест» позволяет оценить показатели перестройки стратегий принятия решения в условиях выбора, характеризующие стереотипию и вариатив-
ность целенаправленной деятельности человека [9, 10].
В качестве экспериментальной модели поведения в аппарате реализована ситуация выбора из двух альтернативных реакций. Ребенку предлагается как можно быстрее и правильнее реагировать на предъявляемый световой стимул соответствующим нажатием на левую или правую кнопку. Именно такая ситуация выбора позволяет наиболее отчетливо оценить механизмы поведенческого реагирования [8, 11-13]. Режим «Управляемый выбор» обеспечивает возможность оценки общей скорости и успешности реагирования, позволяет дифференцировать зависимость допускаемых ошибок от предыдущих действий испытуемого, дает качественную и количественную характеристику стратегий выбора, вызывающих наибольшие трудности [9, 14].
На третьем этапе нами было проведено исследование зрительных когнитивных вызванных потенциалов (ВП) у 45 детей с трудностями обучения математике и 48 детей без отклонений в психической сфере. Для регистрации, обработки и анализа зрительных когнитивных ВП применялся комплекс компьютерный многофункциональный «Нейрон-Спектр-4/ВПМ» (ООО «Нейрософт», Иваново). Активные электроды накладывались в соответствии с международной схемой «10-20», монополярно в 16 стандартных отведениях - лобных (FP1, FP2, F3, F4, F7, F8), центральных (С3, С4), височных (Т3, Т4, Т5, Т6), теменных (Р3, Р4), затылочных (О1, О2). Референтные электроды располагались на мочках ушей. В исследовании использовалась «odd-ball» парадигма, в которой значимые стимулы составляют 30%, а незначимые - 70% от общего числа предъявлений. Эпоха анализа - 750 мс.
Полученные данные были обработаны на персональном компьютере с помощью пакета прикладных статистических программ SPSS 15 for WINDOWS. Вычислялась одномерная описательная статистика для каждого из исследуемых показателей, производилась оценка распределения признаков на нормальность. Достоверность различий проводилась с использо-
ванием критерия ^Стьюдента при нормальном распределении данных. В тех случаях, когда распределение не соответствовало критериям нормальности, применяли непараметрический критерий и Манна-Уитни. Для установления степени соответствия между наблюдаемыми и ожидаемыми значениями применялся критерий независимости х2 Пирсона. При сравнении двух зависимых выборок использовался критерий Вилкоксона. Взаимосвязи изучаемых переменных оценивались с помощью корреляционного анализа Спирмена.
Результаты и их обсуждение. Отсутствие статистически достоверных различий между мальчиками и девочками по показателям поведенческого реагирования и вызванных потенциалов головного мозга позволило объединить обследованных детей в возрастные
группы: 8-9 лет (57 детей с дискалькулией и 48 детей контрольной группы) и 10-11 лет (58 детей с дискалькулией и 57 детей контрольной группы).
Успешность выполнения задания оценивалась по доле ошибок, стратегия принятия решения анализировалась по характеру ошибок при различной направленности подачи стимула Общее количество ошибок (табл. 1) у детей 8-9 лет с дискалькулией в 2,2 раза выше по сравнению с детьми контрольной группы (6,70±1,84 и 3,11±1,04 соответственно), хотя достоверности различий не получено. С возрастом, то есть в 10-11 лет, общее количество ошибок в обеих группах снижается до 3,83±1,02 и 1,30±0,37 соответственно (р=0,013), но разница между основной и контрольной группами увеличивается до 2,9 раз.
Таблица 1
КОЛИЧЕСТВО ОШИБОК (%) ПРИ ПОВЕДЕНЧЕСКОМ РЕАГИРОВАНИИ ДЕТЕЙ В РЕЖИМЕ «УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫБОР» (М ± ОД
Показатель Возраст, лет Контрольная группа, п=102 Основная группа, п=105
Общий уровень ошибок 8-9 3,11±1,04 6,70±1,84
10-11 1,30±0,37 3,83±1,02*
Ошибки при подаче стимула ЛК 8-9 0,51±0,20 1,08±0,33
10-11 0,25±0,07 0,66±0,18
Ошибки при подаче стимула ПК 8-9 0,46±0,15 0,97±0,24
10-11 0,18±0,07 0,57±0,15**
Ошибки при повторе стимула ЛК 8-9 0,04±0,03 0,19±0,07
10-11 0,02±0,02 0,09±0,04
Ошибки при повторе стимула ПК 8-9 0,00±0,00 0,25±0,10**
10-11 0,02±0,01 0,14±0,07
Ошибки при смене стимула с ЛК на ПК 8-9 0,46±0,15 0,72±0,17
10-11 0,16±0,06 0,43±0,09**
Ошибки при смене стимула с ПК на ЛК 8-9 0,46±0,20 0,89±0,29
10-11 0,23±0,07 0,57±0,17
Примечание. Звездочкой справа обозначена достоверная разница в показателях между контрольной и опытной группой (* - р<0,05; ** - р<0,01).
Обращает на себя внимание значение стандартной ошибки (т), которое практически во всех случаях у детей основной группы, особенно у 8-9-летних, значительно больше, чем в контрольной группе, что указывает на более низкую стабильность показателей поведенческого реагирования.
Характер ошибок проявлялся в импульсивном реагировании и склонности повторять предыдущую программу действия без адекватного анализа изменившихся условий, что в свою очередь указывает на функциональную недостаточность контроля деятельности (трудности произвольного переключения с одной программы на другую, зрительно-моторной координации). Повышение качества реагирования связано морфофункциональным созреванием регуляторных систем головного мозга ребенка.
Количество ошибок при подаче стимула на правую и левую кнопки статистически достоверно не отличалось при сравнении контрольной и основной групп 8-9 лет (р>0,05) и между основными группами 8-9 и 10-11 лет (р>0,05). Ошибки реагирования при подаче стимула ПК достоверно чаще (р=0,009) проявлялись у детей с дискалькулией в возрасте 10-11 лет. Характерным оказалось то, что дети 8-9 лет основной группы достоверно чаще (р=0,007) ошибались при повторе стимула ПК, а дети 10-11 лет той же группы достоверно чаще (р=0,009)
ошибались при смене стимула с левой на правую кнопку.
Ошибки при повторе и смене стимула чаще совершали дети с дискалькулией обеих возрастных групп. Точность выполнения теста при смене направления подачи стимула оказывалась значительно меньше, чем при повторе стимула. Данная особенность характерна в большей степени для детей с дискалькулией. Важно отметить, что большинство ошибок у детей с дискалькулией связано с правосторонней подачей стимула.
Таким образом, в группе детей с дискаль-кулией показатели, отражающие точность реагирования на только что поданный стимул, были значительно ниже по сравнению с показателями контрольной группы вне зависимости от возраста. Причиной этому могут быть замедления и/или трудности восприятия и обработки информации (на стадии афферентного синтеза), клинически проявляющиеся в более низком уровне произвольного внимания и контроля деятельности, а так же в более низкой способности адаптироваться к изменяющимся условиям среды.
Характерной чертой детей с дискалькулией в условиях непосредственного реагирования является увеличение времени для принятия решения. Важно отметить общую тенденцию для детей данного возраста - с взрослением время для принятия решения о непосредственном реагировании сокращается (табл. 2).
Таблица 2
ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (МС) ПОВЕДЕНЧЕСКОГО РЕАГИРОВАНИЯ ДЕТЕЙ В РЕЖИМЕ «УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫБОР» (М ± М)
Показатель Возраст, лет Контрольная группа, п=102 Основная группа, п=105
Время выбора ответа 8-9 897,00±33,26 997,55±41,47*
10-11 790,33±18,68 832,22±26,29
Время повтора при успехе 8-9 906,33±41,63 1029,68±46,79*
10-11 805,40±21,81 914,33±28,16
Время повтора при ошибке 8-9 231,22±62,23 452,44±105,77
10-11 229,02±63,19 365,10±71,35
Окончание табл. 2
Время смены при успехе 8-9 902,35±30,79 978,02±42,80
10-11 785,68±20,46 821,33±27,12
Время смены при ошибке 8-9 208,35±62,26 297,08±68,71
10-11 69,18±30,32 247,71±53,26**
Примечание. Звездочкой справа обозначена достоверная разница в показателях между контрольной и основной группой (* -р<0,05; ** - р<0,01).
Детям 8-9 лет с дискалькулией по сравнению с контрольной группой необходимо достоверно больше времени для принятия решения (997,55±41,47 мс и 897,00±33,26 мс соответственно, р=0,030), эта же тенденция сохраняется и при сравнении групп 10-11 лет (832,22±26,29 мс и 790,33±18,68 мс соответственно, р=0,199). Снижение темпа принятия решения и отреа-гирования, возможно, обусловлено функциональной недостаточностью ассоциативных связей, затрудняющих процессы переработки информации.
Следует отметить, что в среднем максимальное время 1029,68±46,79 мс в 8-9 лет и 914,33±28,16 мс в 10-11 лет используется детьми с дискалькулией для повторного выбора на фоне успеха, а наименьшее временя (297,08±68,71 мс и 247,71±53,26 мс соответственно) - на смену выбора в ситуации ошибки. Среднее время повтора выбора в ситуации ошибки практически в 2-2,5 раза меньше, чем среднее время повтора выбора в ситуации успеха и в контрольной и в основной группе независимо от возраста.
Дети с дискалькулией обеих возрастных групп на фоне успеха достоверно дольше принимали решение (р<0,001) о повторе и смене предыдущей реакции, чем на фоне ошибки. Такая же тенденция отмечалась и в контрольных группах. Однако, сравнительный анализ временных параметров реагирования в зависимости от субъективного переживания успеха и неуспеха выявил, что среди детей с дискальку-лией процент детей, затрачивающих большее время на принятие решение о повторе или смене программы действия в ситуации ошибки значительно выше, чем среди детей, не испытыва-
ющих трудности по математике. У детей 10-11 лет данная тенденция переходит в статистическую достоверность (р<0,05). Детей с равными временными характеристиками при повторе выбора на фоне ошибки и успеха не встречалось, так же как и детей с равным временным параметром смены выбора на фоне ошибки и успеха. То есть, по сравнению с контрольной группой и независимо от возраста, процент детей, находящихся в состоянии фрустрации при дискалькулии выше, что свидетельствует о недостаточной вариативности и приспособляемости их поведения. Более быстрое принятие решения об изменении программы реагирования, возможно, связано со стремлением быстрее исправить ошибку, принять другое, верное решение. Следует учесть, что во время тестирования в режиме «Управляемый выбор» с заданными условиями основная психофизиологическая нагрузка ложится на механизмы произвольного внимания и зрительно-моторного реагирования, которые у детей с дискаль-кулией находятся на недостаточном уровне развития или искажены в онтогенезе. Это подтверждается данными литературы и собственными исследованиями когнитивной сферы детей младшего школьного возраста и ее особенностями при дискалькулии [15-19].
Для оценки функционального состояния головного мозга во время принятия решения о непосредственном реагировании проводилась регистрация когнитивных вызванных потенциалов. Анализ скоростно-временных реакций позволяет говорить о том, что у детей с трудностями освоения стандартного уровня по математике увеличено время реакции (р=0,037) при исследовании зрительных когнитивных ВП.
Дети этой группы статистически чаще (р=0,02) допускают ошибки, выражающиеся в ложных нажатиях на незначимые стимулы, в то время как достоверных отличий по количеству пропусков на значимый стимул между группами не выявлено.
Время реакции с увеличением возраста уменьшается. Данные взаимосвязи выявлены у детей с дискалькулией (г, = -0,38, р=0,04) и детей контрольной группы (г, = -0,45, р=0,01). По времени реакции можно судить о силе нервной системы [20]. С возрастом нервная система приобретает все большую силу и устойчивость при предъявлении большого количества раздражителей. Уменьшение времени реакции также может свидетельствовать об улучшении характеристик сенсомоторной деятельности ребенка в связи с возрастным созреванием.
При анализе параметров ранних компонентов ВП статистически значимых отличий между группами не получено. Это свидетельствует об отсутствии различий процесса отбора целевого стимула у детей с дискалькулией. Ранние компоненты ВП характеризуют чисто сенсорную часть, связанную с физическими параметрами стимула и специфической и неспецифической активацией специализированных систем обработки информации.
При изучении латентности интервала №Р300 и латентности компонента Р300 было выявлено статистически значимое увеличение показателей латентных периодов во всех регистрируемых отведениях. Достоверных отличий в возрастных группах не отмечено. Полученные результаты свидетельствуют о трудностях окончательной идентификации стимула, требующей сравнения его с образцом в памяти (изменение латентности интервала ЮР300) и принятия решения в отношении связанного с ним действия (игнорирование, запоминание, движение, согласованное с инструкцией) у детей основной группы. Данные механизмы опосредованы избирательностью внимания.
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что увеличение латентности компонента Р300 происходит за счет увеличения ла-
тентности интервала №Р300. Таким образом, начало процесса принятия решения у детей с дискалькулией задержано по времени, из-за необходимости более длительного опознания (извлечения из памяти) зрительного стимула.
Необходимо обратить внимание на увеличение латентного периода компонента Р300 во всех областях коры больших полушарий у детей основной группы (см. рисунок). Данные изменения у детей дискалькулией могут быть обусловлены замедленным темпом морфофункционального созревания корковых структур, относящихся к опознанию, селективности внимания, запоминанию значимого стимула в серии незначимых стимулов и принятию решения.
270
лобная центральная теменная височная затылочная
Области
I дети с дискалькулиеи
□ контрольная группа
Распределение латентности Р300 по областям головного мозга
Заключение. Поведенческое реагирование детей 8-11 лет с дискалькулией характеризуется увеличением времени принятия решения, снижением точности реагирования. Увеличение количества допускаемых ошибок происходит при повторах стимулов и при их смене, а также как в ситуации успеха, так и в ситуации фрустрации, при этом ситуация смены стимула является для детей с дискалькулией более сложной. Увеличение времени реакции сопровождается увеличением латентности интервала ЮР300 и латентности компонента Р300 во всех регистрируемых отведениях у детей с дискалькулией. Для этих детей характерно
обычное начало идентификации стимулов, в то время как начало процесса принятия решения задержано во времени, из-за необходимости более длительного опознания (извлечения из памяти) стимула. У детей с дискалькулией вы-
явлены нарушения исполнительного контроля и трудности интеграции информации, что проявляется в низкой эффективности принятия решений и наличием большого количества ошибок при выполнении проб.
Список литературы
1. ГермаковскаА. Коррекция дискалькулии у школьников с тяжелыми нарушениями речи: автореф. дис. ... канд. пед. наук. СПб., 1992.
2. Лалаева Р.И., Гермаковска А. Особенности симультанного анализа и синтеза у младших школьников с тяжелыми нарушениями речи // Дефектология. 2000. № 4. С. 17-20.
3. Цветкова Л.С. Нарушение и восстановление счета при локальных поражениях мозга. М.; Воронеж, 2003.
4. Magne O. Att Lyckas Med Matematik I Grundskolan. Lund, 1998.
5. Грибанов А.В., Рысина Н.Н. Поведенческое реагирование детей с дискалькулией // Экология человека. 2011. № 3. С. 56-60.
6. БизюкА.П. Компендиум нейропсихологического исследования: метод. пособие. СПб., 2005.
7. Вассерман Л.И., Дорофеева С.А., МеерсонЯ.Л. Методы нейропсихологической диагностики. СПб., 1997.
8. Матвеев Е.В., Надеждин Д.С. Системные вопросы проектирования приборов и комплексов для психофизиологических обследований // Мед. техника. 1994. № 4. С. 31-34.
9. Комплекс для психофизиологических исследований компьютерный КПФК-99 «Психомат»: рук-во по эксплуатации. М., 2006.
10. Базовый ряд автоматизированных приборов для оценки функций центральной нервной системы человека / Е.В. Матвеев, Д.С. Надеждин, Л.Н. Зуев, П.В. Чупров // Мед. техника. 1986. № 6. С. 48-50.
11. Иорданова Ю.А. Поведенческое реагирование детей 7-10 лет и его особенности при синдроме дефицита внимания с гиперактивностью: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Архангельск, 2007.
12. Надеждин Д.С. Системные основы анализа последовательности структур поведенческих актов в приборе «Бинатест» // Мед. техника. 1994. № 4. С. 34-37.
13. Матвеев Е.В. Применение экспериментальной модели пространственно-временного прогнозирования для построения инструментальных средств оценки высшей нервной деятельности человека // Мед. техника. 1997. № 6. С. 12-15.
14. Грибанов А.В., Канжин А.В., Иорданова Ю.А. Исследование поведенческого реагирования у детей при синдроме дефицита внимания с гиперактивностью с помощью программно-аппаратных комплексов «Бинатест», SVET // Мед. техника. 2008. № 2. С. 35-38.
15. Кругликов Р.И. Взаимодействие нейрохимических систем мозга в процессах обучения и памяти // Успехи физиол. наук. 1994. Т. 25, № 3. С. 61.
16. Рысина Н.Н. Особенности межполушарного взаимодействия у детей 8-11 лет с дискалькулией // Актуальные проблемы физиологии человека на севере: материалы I регион. молодеж. науч.-практ. конф. Архангельск, 2010. С. 94-97.
17. СиротюкА.Л. Нейропсихологическое и психофизиологическое сопровождение обучения. М., 2003.
18. Magne O. Literature on Special Educational Needs in Mathematics: A Bibliography with Some Comments // Educational and Psychological Interactions, 124. Malmo, 2003.
19. Understanding Dissociations in Dyscalculia - A Brain Imaging Study of the Impact of Number Size on the Cerebral Networks for Exact and Approximate Calculation / R. Stanescu-Cosson, P. Pinel, P.F. Van De Moortele et al. // Brain. 2000. 123. P. 55-2240.
20. Канжина Н.Н., Грибанов А.В. Аудиомоторные реакции у детей младшего школьного возраста с различным уровнем тревожности // Экология человека. 2009. № 10. С. 19-22.
Gribanov Anatoly, Rysina Natalia, Dzhos Yulia
FEATURES OF BEHAVIORAL RESPONSE IN DETERMINISTIC ENVIRONMENT IN CHILDREN AGED 8-11 WITH DYSCALCULIA
The article presents data on the strategies of choice and temporal parameters of the decision making process in children with dyscalculia in conditions of immediate response. The study of induced bioelectrical brain activity made it possible to reveal the features of perception, information processing and decision-making processes in these children.
Контактная информация: e-mail: [email protected]
Рецензент - Волокитина Т.В., доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой физиологии и патологии развития человека Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова
