Психофизиологические закономерности зрительного восприятия детей 6-8 лет

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Психофизиологические закономерности зрительного восприятия детей 6-8 лет

19.00.02 - Психофизиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Морозова Людмила Владимировна

Архангельск 2008

Работа выполнена на кафедре биологии и экологии человека

ГОУ ВПО «Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Научный консультант: доктор биологических наук, действительный член РАО Безруких Марьям Моисеевна

Официальные оппоненты:

доктор психологических наук, профессор Марютина Татьяна Михайловна

заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Шеповальников Александр Николаевич

доктор медицинских наук, профессор Гудков Андрей Борисович

Ведущая организация: Институт психологии Российской академии наук

Защита состоится « » 2008 г. в часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.191.01 при Поморском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 163045, г. Архангельск, ул. Бадигина, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Поморского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Автореферат разослан « » сентября 2008 г.

Ученый секретарь совета по защите Докторских и кандидатских диссертаций, кандидат медицинских наук, доцент Н.В. Афанасенкова

зрительный восприятие психофизиологический

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В современных условиях глобальных изменений природной среды и климата одной из основных проблем, которая возникла перед физиологами, психологами и педагогами, стал вопрос оценки и прогнозирования психофизиологического потенциала населения, который является базовым компонентом уровня здоровья и духовно-деятельностного потенциала, под которым понимается способность индивида к самореализации (В.И. Медведев, 1995). Одним из компонентов данного потенциала является психофизиологическое состояние популяции, включающее в себя оценку уровней зрелости различных психофизиологических функций, темпов их созревания и механизмов их обеспечения.

Необходимость дифференцированного подхода к обучению и воспитанию ребенка, основанного на его индивидуальных особенностях психофизиологического развития, связанных со спецификой обработки сенсорной информации определяет актуальность данного исследования.

Восприятие играет важную роль в жизни человека, в его трудовой и познавательной деятельности. Отправной точкой любого познавательного процесса, всегда является восприятие. В когнитивных процессах особо важна роль зрительного восприятия, что определяется максимальной долей зрительно воспринимаемой человеком информации в общем информационном потоке. Зрительное восприятие является индикатором многих психических процессов, отражая особенности развития высших психических функций и функционального развития мозга (Б.Г. Ананьев, 1977).

Являясь системным процессом, зрительное восприятие обеспечивается специализированным и сочетанным вовлечением в деятельность многих мозговых структур разного уровня, осуществляющих различные операции с поступившей информацией. Наряду со структурами, осуществляющими сенсорный анализ, в интегративную деятельность включены мозговые механизмы, обеспечивающие активационные процессы, мыслительные операции, механизмы памяти. Восприятие сенсорной информации, являющейся основой обучения - сложный акт, требующий для своего осуществления функциональной зрелости многих корковых структур, объединенных в единую систему. На эффективность процессов зрительного восприятия в существенной мере влияет степень сформированности и функциональное состояние мозговых регуляторных систем (Л.И. Переслени, Л.А. Рожкова, 1993, 1996; И.П. Лукашевич, Р.И. Мачинская, М.Н. Фишман, 1996; Р.И. Мачинская, М.М. Безруких, Г.А. Сугробова, 1999; Л.А. Рожкова, 2002). Исследование психофизиологических механизмов зрительного восприятия у детей с разным темпом формирования зрительного восприятия, невозможно без изучения роли в этом процессе функционального созревания мозга. Современные онтогенетические исследования (Д.А. Фарбер и соавт., 1998, 2000) свидетельствуют о различной мозговой организации одних и тех же когнитивных процессов на разных этапах онтогенеза.

Онтогенетическое изучение зрительного восприятия позволяет раскрыть закономерности формирования познавательных процессов на разных этапах возрастного развития ребенка, проанализировать их феноменологию и структуру, определить параметры и условия эффективной деятельности в реальных условиях обучения и определить соотношение факторов возрастного развития и факторов обучения. Следует отметить значительное количество исследований психофизиологических механизмов организации и реализации зрительного восприятия у детей (Д.А. Фарбер, 1970-2007; Т.Г. Бетелева, 1981-2007; M.N. Bornstein, J. Stiles-Davis, 1984; Н.В. Дубровинская, 1981, 1989, 2000; М.Н. Фишман, 1989, 1994; Р.И. Мачинская, 1994-2005 и др.), в которых показано что, в процессе индивидуального развития структуры мозга, вовлекающиеся в акт восприятия, созревают неодновременно и достигают определенного состояния, характерного для взрослых, на разных этапах онтогенеза. Следствием гетерохронности развития мозговых структур неизбежно должна явиться специфика функционирования системы зрительного восприятия в различные возрастные периоды (Д.А. Фарбер, В.В. Алферова, 1970; Т.Г. Бетелева, 1981, 1982, 1992; Д.А. Фарбер, Т.Г. Бетелева, 1985, 2005; Н.В. Дубровинская, Д.А. Фарбер, М.М. Безруких, 2000, Физиология развития ребенка, 2000).

В многочисленных исследованиях (Структурно-функциональная организация развивающегося мозга, 1990; Т.Г. Бетелева, 1983-2007; Д.А. Фарбер, 1979-2007, Р.И. Мачинская и др., 1997, и т. д.), с помощью методов ЭЭГ были раскрыты базовые механизмы системной организации интегративной деятельности мозга и их реорганизации в ходе онтогенеза у нормально развивающихся детей, показана специфика вовлечения и функционального взаимодействия мозговых структур, определяемая степенью их морфо-функциональной зрелости, характером деятельности, типом и сложностью решаемой когнитивной задачи. Вместе с тем имеется мало сведений о специфике мозговой организации когнитивной деятельности у детей при различных трудностях развития, в частности у детей с разными темпами формирования психофизиологических функций.

Возраст 6-7 лет рассматривается как критический и сенситивный для совершенствования механизмов зрительного восприятия, развития целостного восприятия сложных изображений и ситуаций, т.к. именно в этот период происходит интенсивное созревание межцентральных связей корковых областей и функции зрительного анализатора претерпевают существенные изменения, проявляющиеся в специализации отдельных операций зрительного восприятия (Д.А. Фарбер, 1978; Т.Г. Бетелева, 1983; В.А. Васильева, 1984; Н.Н. Зислина, 1987; Структурно-функциональная организация..., 1990, Д.А. Фарбер, Н.В. Дубровинская, 1997, Цехмистренко 2001 и др.). К началу систематического обучения в школе существенные прогрессивные преобразования претерпевают и нейрофизиологические механизмы, обеспечивающие формирование познавательной деятельности (М.М.Безруких, Д.А.Фарбер, 2000). Это, прежде всего, относится к организации системы восприятия, что позволяет рассматривать этот этап развития как крайне важный для совершенствования информационных процессов, составляющих базу когнитивной деятельности. (Т.Г. Бетелева, 1983; Д.А. Фарбер, Н.В. Дубровинская, 1988, 1991, Физиология развития ребенка, 2000).

Изложенное выше определило необходимость системного анализа психофизиологических механизмов, определяющих темп формирования и специфику реализации зрительного восприятия у детей 6-8 лет на разных уровнях: нейрофизиологическом, психофизиологическом, физиологическом (морфологическая зрелость) и поведенческом.

Цель и задачи исследования.

Цель исследования - выявить психофизиологические закономерности, определяющие темп формирования зрительного восприятия у детей 6-8 лет.

В соответствии с этой целью поставлены следующие задачи:

Изучить индивидуальные и возрастные особенности реализации структурных компонентов зрительного восприятия у детей 6-8 лет и выявить причины, детерминирующие их эффективное совершенствование.

Изучить структуру внутрисистемного взаимодействия компонентов зрительного восприятия и оценить их иерархию в системе данной психофизиологической функции.

Соотнести ЭЭГ-показатели функциональной зрелости головного мозга и темпы созревания зрительного восприятия у детей.

Выявить специфику системной организации и психофизиологического обеспечения зрительного восприятия у детей с разным темпом его созревания.

Изучить взаимосвязь функциональной асимметрии коры головного мозга (по показателям альфа-активности) и эффективности реализации и темпа формирования зрительного восприятия.

Выделить психофизиологическую структуру субтестов “Методики оценки уровня развития зрительного восприятия” и обосновать возможность использования данной методики в качестве интегративной для оценки уровня психофизиологического развития детей.

Гипотеза исследования: психофизиологические закономерности реализации зрительного восприятия и различных его компонентов на разных этапах возрастного развития имеют динамический характер и лимитируются гетерохронным созреванием структур мозга, их специализированным включением в процессы формирования зрительного восприятия, изменением этой специфики при нарушениях эффективности деятельности, особенностями совершенствования отдельных компонентов зрительного восприятия и их взаимодействием, а также зрительным опытом и обучением.

Положения, выносимые на защиту

Функциональная организация системы, обеспечивающей реализацию зрительного восприятия, имеет динамический характер и определяется, прежде всего, возрастными особенностями морфофункционального созревания мозга в целом, а также совершенствованием процессов интеграции и специализации отдельных мозговых структур.

Нейрофизиологические механизмы зрительного восприятия у детей с разным темпом формирования данной функции различны. Дети с более медленным темпом формирования зрительного восприятия характеризуются менее зрелым типом функциональной организации коры больших полушарий в процессе выполнения зрительных перцептивных заданий, более генерализованными, менее пластичными функциональными связями и менее выраженной специализацией больших полушарий головного мозга.

Совершенствование мозговой организации зрительного восприятия сопровождается увеличением степени избирательности и специфичности функционального взаимодействия корковых зон, уменьшением вовлечения правополушарных механизмов в пользу левополушарных и в свертывании роли лобных областей в сенсорном анализе признаков. У детей с низким темпом формирования зрительного восприятия реализация деятельности сопровождается увеличением пространственной синхронизации биопотенциалов в и- и в-диапазонах, охватывающее практически всю кору, что отражает значительное повышение эмоциональной активации и уровня “психического напряжения”.

Научная новизна исследования определяется реализацией системного подхода к изучению закономерностей формирования и мозгового обеспечения процесса зрительного восприятия, что выражается в отказе от строго изолированного исследования отдельных структурных компонентов, а в комплексном изучении системной организации зрительного восприятия с учетом возрастных и индивидуальных особенностей ребенка. Истоки методологии системного подхода содержатся в теоретической концепции Л.С. Выготского (1960) о комплексном и многоплановом характере онтогенеза психики ребенка, в котором сочетаются процессы органического созревания и обучения. Преимущество выбранного нами подхода - в реализации системного принципа анализа многокомпонентной иерархической структуры зрительного восприятия, позволяющего определить вклад функциональной зрелости головного мозга, внутрисистемных перестроек компонентов, факторов возрастного развития, особенностей раннего дизонтогенеза и морфологической зрелости в успешность формирования зрительного восприятия у детей.

Теоретическая и практическая значимость исследования и внедрение результатов. Полученные данные расширяют имеющиеся в возрастной физиологии представления о возрастных особенностях системной организации интегративной деятельности мозга при выполнении зрительной деятельности. Показано, что созревание корковых структур и формирование межполушарного взаимодействия являются ведущими факторами, определяющими специфические особенности внутрисистемного взаимодействия на разных этапах онтогенеза и его индивидуальную вариативность.

В работе реализован комплексный подход к изучению психофизиологической основы зрительного восприятия у детей с учетом современного понимания особенностей формирования зрительного восприятия, как когнитивной функции, осуществляющейся при системном взаимодействии различных структур мозга. Получены данные, позволяющие определить факторы, влияющие на темп формирования данной функции. Показана значимость раннего развития, морфофункциональной зрелости, функциональной зрелости структур головного мозга для успешного формирования зрительного восприятия. Впервые показано, что снижение темпа (не нарушения) формирования зрительного восприятия необходимо рассматривать как один из вариантов онтогенетического развития, отражающего гетерохронность и неравномерность процесса созревания различных структур мозга и механизмов их интегративного взаимодействия в сочетании с влиянием комплекса психолого-педагогических факторов.

В целом совокупность выявленных в ходе исследования фактов является ярким свидетельством гетерохронии процесса формирования мозгового обеспечения психических функций и зависимости этого процесса от индивидуальных особенностей функционального созревания мозга.

Научно-практическое значение работы определяется значимостью её для теории и практики обучения, т.к. изучение нейрофизиологических механизмов зрительного восприятия позволяет выделить причины трудностей зрительного восприятия у детей, начинающих систематическое обучение, выявить психофизиологические механизмы нарушения эффективности формирования основных школьных навыков. Определение причин этих нарушений, позволяет обосновать принципы раннего прогнозирования возможных трудностей обучения, предложить варианты проведения коррекционной работы. Выявление индивидуальных особенностей и возрастных закономерностей уровня развития зрительного восприятия позволяет осуществить:

раннее прогнозирование успешности школьного обучения;

определение дефицита различных структурных компонентов зрительного восприятия;

разработку методик дошкольного компенсаторного обучения;

разработку корригирующих педагогических методик в процессе обучения.

Вместе с тем подобного рода исследования способствуют решению таких практических задач, как задачи сенсорного воспитания, терапии и компенсации различного рода дефектов анализаторов пограничного характера.

Диссертационное исследование выполнено в соответствии с НИР по тематическому плану ПГУ им. М.В. Ломоносова “Дети Севера: здоровье, рост, развитие”, проводимому по заданию Министерства образования Российской федерации (№ гос. регистрации 01.2.00.106676).

Диссертационное исследование поддержано грантом РГНФ 06-0600510а “Системная организация интегративной деятельности мозга в процессе чтения”.

Полученные результаты использованы в работе комиссии при тестировании детей перед зачислением в школу, при планировании коррекционной работы с детьми младшего школьного возраста, при организации учебной деятельности, профилактики и оздоровительных мероприятий по охране и укреплению здоровья детей, издании методических рекомендаций, учебно-методических пособий. Полученные в работе данные об особенностях формирования зрительного восприятия у детей включены в курсы лекций по возрастной физиологии и психофизиологии для студентов-биологов естественно-географического факультета и студентов факультета психологии.

Материалы диссертационного исследования используются при планировании и организации учебной деятельности и коррекционной работы с учащимися МОУ “Средняя общеобразовательная школа № 50” (акт внедрения от 10.03.2008); в преподавании курсов “Возрастная физиология”, “Физиология ВНД и сенсорных систем” и “Психофизиология” для студентов биологических и психолого-педагогических специальностей на естественно-географическом факультете и факультете психологии и социальной работы ПГУ им. М.В. Ломоносова (акты о внедрении от 01.12.2007 и 25.02.2008); при организации деятельности по переподготовке учителей начальных классов и школьных психологов в Архангельском областном институте переподготовки и повышения квалификации работников образования (акт о внедрении от 20.05.2008).

Основные положения исследования нашли отражение в методических рекомендациях для педагогов и родителей “И учимся, и играем (развивающие занятия для первоклассников)” (Архангельск, 2003), “Методические рекомендации для специалистов общеобразовательных учреждений и дошкольных образовательных учреждений: развивающие упражнения для детей старшего дошкольного и младшего школьного возраста” (Архангельск, 2003).

Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практической конференции “Развитие и здоровье детей европейского Севера: проблемы и решения” (Архангельск, 1997), на международной научно-практической конференции “Современные проблемы и перспективы развития региональной системы комплексной помощи ребенку” (Архангельск, 2000), на международной конференции, посвященной 55-летию Института Возрастной физиологии РАО “Физиология развития ребенка” (Москва, 2000), на всероссийской конференции “Здоровая образовательная среда - здоровый ребенок” (Архангельск, 2003), на международной научной конференции “Физиология развития человека” (Москва, 2004), на всероссийской конференции с международным участием “Биологические аспекты экологии человека” (Архангельск, 2004), на 1 съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005), на 2 международной конференции по когнитивной науке (Санкт-Петербург, 2006), на всероссийской научно-практической конференции “Ребенок и современный мир” (Архангельск, 2007), на XVIII, XIX, ХХ съездах физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань; 2001; Екатеринбург, 2004; Москва, 2007), на заседаниях физиологического общества им. И.П. Павлова в институте физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН (Архангельск, 2008), на заседаниях кафедры биологии и экологии человека ПГУ имени М.В. Ломоносова (2000-2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 работ, из них 7 статей в рецензируемых научных журналах и глава в коллективной монографии.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 310 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, заключения и выводов. Содержит 43 рисунка и 41 таблицу. Библиографический указатель включает 510 источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исходя из поставленных задач, исследование осуществлялось в три этапа.

I этап: анализ и оценка темпа формирования зрительного восприятия детей 6-8 лет, их соматической зрелости, а также некоторых показателей психофизиологического развития.

Массовое обследование детей проводилось в рамках мониторинга психофизиологического и морфофункционального развития детей дошкольного и младшего школьного возраста, проводимого кафедрой биологии и экологии человека Поморского государственного университета по заказу Департамента образования, культуры и спорта г. Архангельска 2002-2006 гг. В ходе данного обследования были получены экспериментальные данные об уровне развития зрительного восприятия, морфофункциональной зрелости по показателям зубного возраста, раннего развития, особенностях межполушарного взаимодействия и других психофизиологических показателях развития детей.

Школьники, принимавшие участие в исследовании, обучались по традиционной программе массовой общеобразовательной школы. Всего обследовано 1541 ребенок (780 мальчиков, 761 девочка).

II этап: оценка функциональной зрелости головного мозга и анализ количественных показателей ЭЭГ покоя (закрытые глаза) у детей 7 лет с разным темпом формирования зрительного восприятия (n=139 человек).

Все обследованные дети были практически здоровы, не имели в анамнезе хронических или острых заболеваний ЦНС, а также выраженных отклонений психоневрологического статуса. Все испытуемые были праворукими. Обследования проводились с письменного согласия родителей, педагогов и устного согласия самих детей.

III этап: выявление особенностей нейрофизиологического обеспечения зрительной деятельности у детей 7 лет, с разным темпом формирования зрительного восприятия (n=107 человек).

Зрелость зрительного восприятия. Уровень развития зрительного восприятия и отдельных его компонентов проводили по “Методике оценки уровня развития зрительного восприятия детей 5-7,5 лет” М. Безруких, Л. Морозовой (1996). Практическая направленность, простота проведения и обработки, а также возможность диагностики трудностей зрительного восприятия обусловили выбор данной методики. Данная методики верифицирована и достаточно широко применяется при психофизиологическом обследовании детей.

Методика состоит из шести субтестов, каждый из которых направлен на определение уровня развития одного из структурных компонентов зрительного восприятия:

субтест 1. Зрительно-моторная координация (зрительно-моторная интеграция.

субтест 2. Фигурно-фоновое различение (помехоустойчивость восприятия.

субтест 3. Постоянство очертаний (константность восприятия).

субтест 4. Положение в пространстве (зрительно-пространственное восприятие).

субтест 5. Пространственные отношения (зрительно-пространственное восприятие).

субтест 6. Комплексный субтест (зрительно-пространственный анализ-синтез).

Все задания выполнялись графически каждым ребенком в ходе индивидуального тестирования. Результаты выполнения каждого задания оценивались в баллах, затем баллы суммировались для оценки качества выполнения каждого субтеста и всей методики в целом. Первичные результаты теста показывают качество выполнения заданий детьми разного возраста. По результатам выполнения всего теста в целом дети были разделены на 3 группы: 1 - темп формирования зрительного восприятия средний; 2 - темп формирования зрительного восприятия ниже среднего; 3 - темп формирования зрительного восприятия низкий.

Функциональная зрелость мозга и его отдельных систем оценивалась с помощью структурного визуального анализа ЭЭГ по автоматизированной системе “ЭЭГ-эксперт” И.П. Лукашевич, Р.И. Мачинской и М.Н. Фишман, (1994), которая позволяет оценить основные критерии соответствия уровня развития электрической активности головного мозга возрастным нормативам.

Биологическая зрелость (по зубному возрасту). Простота и удобность такой оценки биологической зрелости и определила выбор данного метода. При определении зубного возраста в первом детстве принимались во внимание, как сроки прорезывания постоянных зубов, так и количество молочных и постоянных зубов. Индивидуальные данные ребенка сравнивались со стандартами для соответствующего хронологического возраста (с учетом этнотерриториальной группы), что позволяло сделать вывод о замедленном или ускоренном развитии (В.А Доскин, 1997).

Регистрация электроэнцефалограммы. ЭЭГ регистрировалась с помощью компьютерного электроэнцефалографа “Neuroscop-416” производства НПФ “Биола” (Россия) непрерывно, монополярно от симметричных отведений затылочных (О₁, О₂), теменных (Р₃, Р₄), центральных (С₃, С₄), лобных (F₃, F₄), передне-височных (T₃, T₄) и затылочно-теменно-височных (TPO _dex/sin) отведений левого и правого полушарий с раздельными ушными индифферентными электродами. Локализация отведений определялась по международной системе “10-20”, для TPO - по методу Т.Г. Бетелевой (1983).

ЭЭГ регистрировали в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами. В ходе эксперимента детям предлагалось спокойно смотреть перед собой, без постановки какой-либо зрительной задачи (готовность к зрительной деятельности) и выполнить пробу на зрительно-пространственное восприятие (аналогично субтесту 4), где ребенку было необходимо найти среди предложенных фигур эталонную, заданную на образце.

Компьютерная обработка электроэнцефалографических данных осуществлялась методом спектрально-корреляционного анализа (Быстрое Преобразование Фурье) (В.Д. Труш 1978, F.H. Lopes da Silva 1993) при помощи программы Neroscope 5.1. В анализ включались минутные отрезки фоновой записи ЭЭГ с предварительно удаленными артефактами. Подвергнутые компьютерной математической обработке данные были представлены в виде относительных (нормированных на общую энергию) значений спектральной мощности (ОСМ) в частотных диапазонах тета - (4-7 Гц), альфа 1 - (7,5-9,5Гц), альфа 2 - (9,5-10,7Гц) альфа 3 - (10,7-12,7Гц) и бета - (13-20 Гц). Границы диапазонов были выбраны в соответствии с доминирующими в данной возрастной группе пиковыми значениями анализируемых частотных диапазонов ЭЭГ при качественном анализе кривых оценок спектральной мощности. Основным анализируемым параметром пространственно-временной организации ЭА был максимум оценки функции КОГ ритмических составляющих альфа-диапазона ЭЭГ. С целью приближения распределения анализируемых переменных (максимумов оценок КОГ) к нормальному использовалось Z-преобразование Фишера. Рост КОГ для пары отведений рассматривался как показатель усиления функционального взаимодействия между соответствующими областями коры.

Уровень функциональной асимметрии коры головного мозга определяли с помощью анализа асимметрии активности альфа-диапазона (Князева, 1990, 1991). Показатель альфа-асимметрии определялся как разница ОСМ между отведениями обоих полушарий.

Дополнительно, для выявления параметров психофизиологического статуса детей и факторов, определяющих темп формирования зрительного восприятия, в ходе мониторинга был использован ряд методик. Анализ особенностей раннего развития детей, проводился с помощью анкет, разработанных в НИИ возрастной физиологии РАО. Анкета “Особенности раннего развития ребенка” заполнялась в ходе интервьюирования родителей и включала поэтапный анализ развития ребенка до школы: 1 блок - течение беременности и родов, наличие наследственных факторов, особенности морфофункционального и психофизиологического развития ребенка до года; 2 блок - морфофункциональное и психофизиологическое развитие ребенка до 3 лет; 3 блок - особенности развития ребенка в предшкольный период - до 7 лет. Выявление степени зрелости бимануальных движений осуществлялось с помощью комплекса диагностических упражнений для рук “Пальцы” и “Ладошки”, что может служить свидетельством зрелости межполушарного переноса и межполушарных связей. Для оценки показателей наглядно-образного мышления нами были использованы прогрессивные матрицы Д. Равена (Raven Proqressive Matrices). Для диагностики способности к обобщению на наглядно-образном уровне мышления использовался тест “Четвертый лишний“. Изучение скорости и точности обработки информации проводилось с помощью теста Тулуз-Пьерона, который является одним из вариантов “корректурной пробы” и отличается рядом преимуществ: независимость от культурной принадлежности, уровня речевого развития, вербального и социального интеллекта. Организация произвольной деятельности и умение действовать строго по образцу оценивалось с помощью методики “Графический диктант” (Л.А Венгер, 1994). В рамках мониторинга особое внимание было уделено изучению речевого развития, которое проводилось с использованием методик Л.А. Ясюковой (1999), Т.А. Фотековой (2000), Т.Н. Овчинниковой (1994).

Математический и статистический анализ результатов исследования, проводился с применением пакета прикладных программ Microsoft Excel, SPSS 11,5 для Windows.

В статистическую обработку результатов входил анализ распределения значений признаков (средние величины) и изменчивость относительно среднего (стандартные отклонения).

В связи с тем, что многие исследователи математических методов анализа данных, говорят о высокой устойчивости t-критерия Стьюдента и АNOVA, и возможности их применения к дисперсиям, не подчиняющимся законам нормального распределения (А.Д. Наследов, 2007), мы посчитали возможным не проводить проверку гипотез о нормальности распределения. Во всех случаях статистического анализа различий в переменных с помощью дисперсионных методов применялся тест на эквивалентность дисперсий (Levene's test).

Сравнение двух выборок проводилось с применением t-критерия Стьюдента (Student). Дисперсионный анализ проводился с использованием процедуры сравнения средних значений выборок АNOVA с вычислением общего уровня значимости различий (р-уровень значимости критерия Фишера). Для идентификации пар выборок, отличающихся друг от друга средними значениями, использовались методы парных сравнений post hoc: для гомогенных дисперсий использовался критерий Бонферрони (Bonferroni); в случаях, когда дисперсии не являлись гомогенными, использовали критерий Джеймса-Хоула (Games-Howell).

В тех случаях, когда не выполнялись основные предположения, лежащие в основе параметрических методов сравнения, были использованы непараметрические методы: для оценки общегрупповых различий - критерий Краскала-Уоллеса (Kruskal-Wallis H), двух зависимых выборок - z-критерий Вилкоксона (Wilcoxon), двух независимых выборок - критерий U-Манна-Уитни (Mann-Whitney).

Для выявления достоверности различий двух и более параметров в группах испытуемых использовались методы общей линейной модели (General Linear Model) и многофакторный дисперсионный анализ (МANOVA), которые позволяют оценить не только главные эффекты факторов, но и их взаимодействие.

Для исследования структуры взаимосвязей изучаемых переменных применялся корреляционный и факторный анализ. Корреляционный анализ проводился с вычислением линейной корреляции Пирсона или ранговой корреляции Кендалла. Факторный анализ проводился с применением варимаксимального нормализованного вращения, в анализ включались переменные с нагрузкой более 0,5.

По результатам всех статистических методик различия считались достоверными при величине уровня значимости p<0,05, эти данные анализировались в работе.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Психофизиологический анализ формирования системы зрительного восприятия детей у 6-8 лет

Одной из актуальных задач психофизиологии и возрастной физиологии является определение уровня психофизиологического развития ребенка по показателям зрелости когнитивных функций. Для максимально достоверной оценки биологического возраста и темпа формирования ребенка желательно использовать несколько показателей в их сочетании, однако на практике при массовых обследованиях о биологической зрелости чаще судят по каким-то отдельным показателям, более информативно отражающим тот или иной аспект развития ребенка.

Сложная познавательная деятельность ребенка в любом ее варианте дает возможность оценить сформированность комплекса когнитивных процессов, являющихся составной частью (компонентами) этой деятельности. Использование “Методики оценки уровня развития зрительного восприятия детей 5,0-7,5 лет” (М.М. Безруких, Л.В. Морозова, 1996), позволяет оценить не только уровень развития зрительного восприятия и отдельных его компонентов у детей разного возраста, но и учесть степень сформированности комплекса познавательных функций (когнитивных операций), составляющих основу психофизиологической структуры каждого субтеста, анализ которой был предложен Т.Б. Глезерман (1983) и модифицирован нами (табл. 1).

Многокомпонентная структура всех субтестов делает данную методику весьма информативной и дает возможность судить о большом числе показателей психофизиологической деятельности ребенка, позволяя оценить их соответствие или несоответствие нормативным данным для каждой возрастной группы (т.е. соответствие паспортному возрасту). В связи с тем, что выполнение задания каждого субтеста определяется сформированностью многих функций, то нарушаться оно может как от недостаточности одной из них, так и при совокупном, комплексном дефиците или несформированности различных психофизиологических функций. Важно отметить, что изменение эффективности и качества выполнения того или иного субтеста может произойти и за счет факторов, непосредственно не входящих в его психо-физиологическую структуру, таких как уровень развития вербальной деятельности, сформированность произвольной организации и регуляции деятельности, эффективность произвольного зрительного внимания, умение контролировать и корректировать текущую деятельность

Таблица 1

Психофизиологическая структура деятельности, составляющая основу субтестов “Методики оценки уровня развития зрительного восприятия”

Использование уровня развития зрительного в качестве интегративного показателя психофизиологической зрелости определяет та роль, которую зрительное восприятие играет в познавательной деятельности человека. Отправной точкой любого познавательного процесса, всегда является восприятие, у человека 90% информации поступает посредством ЗВ. Зрительное восприятие является индикатором многих психических процессов, отражая особенности развития высших психических функций и функционального развития мозга (Б.Г. Ананьев, 1977). Особенно высока значимость зрительного восприятия как компонента невербального интеллекта для детей (Т.М. Марютина, 1987; Н.М. Зырянова, 1991; М.М. Безруких, Д.А. Фарбер, 2000). Задержки в развитии зрительного восприятия могут лежать в основе трудностей формирования школьно-значимых функций и навыков (М.М. Безруких, 1991-2007, И.В. Прищепова, 1998, С. Von Karolei, 2001, В.Н. Кирой с соавт. 2002, T.V. Akhutina, 2001, Л.В. Соколова, 2005, О.Ю. Крещенко, 2003).

Для подтверждения интегративной значимости уровня зрелости ЗВ в оценке психофизиологического статуса детей нами был проведен факторный и корреляционный анализ, в который были включены более ста показателей психофизиологического развития детей 6-8 лет, оцененных при массовом обследовании детей (n=1541) в рамках мониторинга. Результаты факторного анализа свидетельствуют о ведущем вкладе уровня развития зрительного восприятия в психофизиологическое развитие детей. Генеральный фактор, составивший 20,00% дисперсии, включает только показатели развития зрительного восприятия. Так, для психофизиологического статуса ребенка значимые нагрузки имеет уровень развития зрительного восприятия в целом, уровни развития зрительного анализа-синтеза, зрительно-пространственного восприятия, зрительно-моторной интеграции и константности восприятия. Корреляционный анализ также выявил взаимосвязи между уровнем развития зрительного восприятия и другими компонентами психофизиологического статуса детей.

Сложная психофизиологическая структура компонентов, ведущая роль зрительного восприятия в психофизиологическом статусе детей, множественные взаимосвязи с другими показателями развития и влияние на успешность формирования многих когнитивных функций позволяют нам использовать “Методику оценки уровня развития зрительного восприятия” как интегративную, для оценки психофизиологической зрелости детей.

Результаты нашего исследования показали, что проблемы формирования системы зрительного восприятия весьма актуальны для детей исследованных возрастных групп. Анализ данных в группах с полугодовым интервалом выявил тенденцию (р>0,05) к улучшению качества выполнения заданий на зрительное восприятие при переходе к более старшему возрасту. Так, средняя сумма баллов за выполнение всех субтестов методики у детей 6,5 лет составляет 73,4±10,1 балла из 101 возможного, у детей 7 лет - 76,9±10,6, у детей 7,5 лет - 78,2±10,4. Это позволяет говорить о совершенствовании системы зрительного восприятия на данном возрастном отрезке, однако темпы совершенствования у детей разных возрастных групп отличаются. Так, нами выявлено достоверное снижение темпов формирования зрительного восприятия при переходе к более старшему возрасту у всех детей, у мальчиков и девочек. Эту тенденцию подтверждает и то, что количество детей, с более низкими темпами формирования зрительного восприятия достоверно увеличивается (p<0,05) с 23% в 6,5 лет до 38% в 7,5 лет (рис. 1).

Рис. 1 Количество детей (в %) 6,5-7,5 лет с разным темпом формирования зрительного восприятия:

Эффективность формирования отдельных компонентов зрительного восприятия позволяет более четко представить гетерохронность созревания системы зрительного восприятия. Наши данные свидетельствуют, что наряду с процессом возрастного совершенствования всех компонентов зрительного восприятия, отмечается тенденция к замедлению темпов их формирования при переходе к более старшему возрасту (рис. 2).

Рис. 2 Качество (в баллах) выполнения субтестов детьми 6,5-7,5 лет. Обозначения: непрерывная линия - средний балл; прерывистая линия - возрастной норматив

До 41% детей 6-7 лет имеют ниже среднего и низкий темпы формирования зрительно-моторных интеграций (субтест 1), до 39 % детей - константности восприятия (субтест 3) и до 40% детей - зрительного анализа-синтеза (субтест 6).

Зрительное восприятие - многокомпонентная система и, зачастую, нарушение одного компонента не приводит к снижению темпа формирования всей системы благодаря компенсаторным механизмам. Если же низкие темпы формирования отмечены у нескольких компонентов, это может привести к сложным, трудно компенсируемым трудностям зрительного восприятия, наглядно-образного и наглядно-логического мышления и обучения ребенка. Согласно нашим данным количество детей, со средним (соответствующим возрастным характеристикам) темпом формирования всех изучаемых компонентов зрительного восприятия составляет 29,14±2,45%. У 24,48±2,37% детей отмечен более низкий темп формирования одного компонента, у 19,88±2,44% - двух компонентов, у 26,5±2,6% - трех и более компонентов.

Одной из задач исследования было изучение взаимосвязей компонентов зрительного восприятия и построение их иерархии в системе данной психофизиологической функции. Для этого были использованы два метода обработки материала: корреляционный и факторный анализы.

На исследуемом возрастном промежутке нами отмечено снижение количества корреляционных связей между компонентами зрительного восприятия при переходе к более старшему возрасту: в 6,5 и 7 лет - по 8 связей, в 7,5 лет - 4 связи из 15 возможных, что свидетельствует о совершенствовании системы зрительного восприятия. Функция, выработанная до автоматизма, характеризуется вовлечением минимального количества высокоспециализированных нейронов и максимальной концентрацией возбуждения в них (Фарбер, 1979). Согласно этому, возраст 7,5 лет можно рассматривать как период совершенствования системы зрительного восприятия и перехода ее на новый качественный уровень.

Рис. 3 Факторная модель системы зрительного восприятия детей 6,5-8 лет: Обозначения:

1 - зрительно-моторная интеграция;

2 - помехоустойчивость восприятия;

3 - константность восприятия;

4 - зрительно-пространственное восприятие;

5 - зрительно-пространственное восприятие;

6 - зрительно-пространственный анализ-синтез.

Результаты факторного анализа показали, что во всех исследуемых возрастных группах компоненты зрительного восприятия формируют два главных фактора (рис. 3), составивших от 53,40% до 57, 6% дисперсии выборки в разных возрастных группах:

· генеральный фактор: значимые весовые нагрузки в котором имеют уровни развития зрительного анализа-синтеза, зрительно-пространственного восприятия (5 субтест) и зрительно-моторной интеграции. Данные компоненты зрительного восприятия имеют максимально сложную психофизиологическую структуру и сходные функции, определяющие их эффективность: зрительно-моторная интеграция, нервно-мышечная регуляция и контроль движений, зрительно-пространственная деятельность (умение решать перцептивные задачи), пространственный анализ-синтез, конструктивное мышление. Следует отметить и длительное созревание этих компонентов зрительного восприятия в восходящем онтогенезе (Т.Г. Бетелева, 1981, Д.А. Фарбер, Т.Г. Бетелева, 2005). Нельзя исключить, что общность структуры определяет и их одновременное совершенствование.

· фактор 2 включает показатели помехоустойчивости и константности зрительного восприятия. Данные компоненты также объединяют сходные специфические функции, образующие их структуру: константность зрительного восприятия, помехоустойчивость зрительного восприятия, избирательность и оценка зрительной информации, зрительно-пространственная деятельность, зрительная память. Константность и помехоустойчивость, по мнению ряда исследователей, являются функциями обеспечивающими адекватность зрительной деятельности на ранних этапах возрастного развития (Р.И. Говорова, 1968, А.С. Пахомова, 2000). Общность структуры и ранее совершенствование, по-видимому, и позволили данным компонентам стать единым комплексом в системе зрительного восприятия.

Анализ корреляционных и факторных моделей у детей 6,5-7,5 лет с разным темпом формирования системы зрительного восприятия позволяет увидеть особенности внутрисистемных перестроек в этих группах (рис. 4.).

Корреляционные модели детей со средним темпом формирования зрительного восприятия, отличаются минимумом связей, системообразующей во все исследуемые возрастные периоды у детей с темпом формирования зрительного восприятия, соответствующим возрастным нормативам является связь: зрительно-моторные интеграции - зрительно-пространственный анализ-синтез. На возрастном этапе 6,5-7 лет высокую значимость также имеет связь помехоустойчивость - константность зрительного восприятия. Факторный анализ также подтверждает высокую значимость данных связей, они имеют весомую нагрузку в факторной структуре зрительного восприятия во всех исследуемых возрастных группах.

При анализе корреляционных и факторных моделей детей с низким темпом формирования зрительного восприятия, выявляется иная картина. Корреляционные модели свидетельствуют о вовлечении большего числа внутрисистемных связей в зрительную деятельность, что характеризует данную систему, как “незрелую” и менее эффективную. Однако нельзя не отметить минимизацию взаимодействия компонентов в системе зрительного восприятия с увеличением возраста, т.е. происходит совершенствование системы, однако несколько иными механизмами и, возможно, за счет других адаптивных резервов.

Рис. 4.Структурная корреляционная модель системы показателей зрительного восприятия у детей с разным темпом его формирования: 1 - зрительно-моторная интеграция; 2 - помехоустойчивость восприятия; 3 -константность восприятия; 4 - зрительно-пространственное восприятие; 5 - зрительно-пространственные отношения; 6 - зрительно-пространственный анализ-синтез. Обозначения: непрерывные линии - положительные связи, прерывистые - отрицательные

Качественно отличается у детей данной группы и системообразующие элементы: максимальное количество связей отмечено у константности зрительного восприятия. Факторный анализ также подтверждает значимость данного компонента в системе зрительного восприятия детей с более низкими темпами формирования зрительного восприятия, особенно в 6,5-7 лет: константность имеет значимые нагрузки и входит в генеральный фактор системы зрительного восприятия. Анализируя факторные модели системы зрительного восприятия у детей с низким темпом его формирования следует отметить, что только к 7,5 годам они достигают такой же структуры, какая остается неизменной у детей с 6,5 до 7,5 лет со средним темпом формирования зрительного восприятия.

Следует отметить, что выявленный нами неоднозначный характер возрастной динамики внутрисистемного взаимодействия компонентов зрительного восприятия, существенные различия этого процесса в группах детей с разным темпом совершенствования зрительного восприятия подтверждают один из основных принципов функционирования и созревания функциональных систем в постнатальный период - принцип системогенеза. Также подтверждается один из общих принципов формирования функциональных систем в онтогенезе по П.К. Анохину (1975) - принцип гетерохронией закладки и гетерохронного созревания компонентов функциональной системы.

Итак, анализ психофизиологической структуры взаимодействия компонентов ЗВ позволяет сделать вывод о высокой значимости для эффективного формирования системы зрительного восприятия прогрессивных внутрисистемных перестроек: снижения генерализации возбуждения центральной нервной системы при переходе к более старшему возрасту, уменьшения числа отрицательных связей между элементами системы, формирование системообразующих комплексов между компонентами, имеющими общность психофизиологической структуры и сходными по времени формирования в онтогенезе. Максимальное значение для эффективности реализации зрительного восприятии на возрастном отрезке 6,5-7,5 лет имеют взаимосвязи: константность - помехоустойчивость ЗВ; зрительно-моторные интеграции - зрительный анализ-синтез.

Факторы, определяющие темп формирования зрительного восприятия.

Внешние причины, определяющие темп формирования зрительного восприятия у детей 6-8 лет могут быть достаточно вариативны, мы остановимся на лишь некоторых из них.

Во-первых, многие исследователи, в качестве доминирующей причины снижения темпа формирования зрительного восприятия, выделяют функциональную незрелость головного мозга, которая может проявляться в задержке формирования корковой ритмики и дисфункции регуляторных структур, что определяет характер корково-подкорковых взаимовлияний (Л.И. Переслени, Л.А. Рожкова 1993, 1996, И.П. Лукашевич, Р.И. Мачинская, М.Н. Фишман, 1996, М.М. Безруких, Р.И. Мачинская, Г.А. Сугробова, 1999, Л.А. Рожкова, 2002, Н.К. Корсакова, Ю.В. Микадзе, Е.Ю. Балашова, 2001, Р.И. Мачинская, 2001).

Во-вторых, нельзя исключать действие экстремальных климато-экологических факторов региона, которые имеют полифункциональное влияние на становление всех систем организма ребенка. Так, многие исследователи отмечают, что уровень физической зрелости во многом определяет становление когнитивных функций и интеллектуального развития ребенка в целом (G. Harrison, 1977).

В-третьих, факторами, определяющими успешность формирования системы зрительного восприятия, исследователи называют особенности раннего развития ребенка, которые определяют и функциональную зрелость мозга и, следовательно, становление высших психических функций.

Нами отмечено снижение темпа формирования большинства исследуемых компонентов зрительного восприятия при переходе к школьному возрасту. Нельзя исключить, что причинами такого резкого ухудшения показателей зрительного восприятия является стресс, обусловленный началом систематического обучения ребенка и трудностями адаптации к школе.

Для оценки функциональной зрелости головного мозга у детей 7 лет с разным темпом формирования зрительного восприятия нами были обследованы 107 праворуких, практически здоровых первоклассника 7-7,5 лет (61 мальчик и 46 девочек). Проведенный нами дисперсионный анализ ANOVA не выявил значимого влияния (р>0,05) пола ни на один показатель функциональной зрелости коры и регуляторных структур мозга. Это дало возможность в настоящем исследовании при проведении статистических процедур в дальнейшем не учитывать влияние пола. Для сопоставления темпов формирования зрительного восприятия в целом и отдельных его компонентов с уровнем функционального развития мозга, исследуемые дети были разделены на три группы: первую группу составили 68 детей (48,9±4,2%) со средним темпом формирования зрительного восприятия, вторую группу составили 49 детей (35,3±4,1%) с темпом формирования зрительного восприятия ниже среднего, третью группу- 22 ребенка (15,8±3,1%) с низким темпом формирования зрительного восприятия.

Одним из параметров ЭЭГ, отражающих состояние коры головного мозга, а для детей ? уровень развития электрической активности (ЭА) коры, является характер б-ритма. Частота встречаемости различных вариантов характера альфа-ритма у детей выделенных групп различна (p<0,05) (рис. 5). У 72,58±5,67% детей первой группы преобладал характерный для этого возраста дезорганизованный, заостренный ритм с частотой 8-10 Гц, представленность регулярного альфа-ритма (8,07±3,46%) в том же частотном диапазоне не имеет достоверных различий с другими группами (11,77±5,53% во второй группе и 0% в третьей группе). У 55,88±8,52% детей с темпом формирования зрительного восприятия ниже среднего также преобладал дезорганизованный альфа-ритм, однако в значительном числе случаев (32,35±8,02%) на ЭЭГ отмечалось наличие альфа-ритма сниженной частоты (6-8 Гц) или полиритмия. В группе с низким темпом следует отметить преобладание альфа-ритма сниженной частоты (6-8 Гц) и полиритмии (84,62±10,01%), что может свидетельствовать о функциональной незрелости коры головного мозга.