Контрастная чувствительность зрительной системы у лиц с фиксированным и мобильным полезависимым когнитивным стилем

Когнитивные стили как индивидуальноспецифические способы восприятия и обработки информации об окружающем мире [1] за более чем полвека изучения прочно вошли в комплекс методик психометрической оценки личности. Одним из наиболее изученных стилей является когнитивный стиль полезави-симость-поленезависимость. Он отражает способность индивида воспринимать и интерпретировать визуальные стимулы, будучи подверженным в той или иной степени влиянию контекста, то есть демонстрирует степень зависимости от объектов в поле зрения.

Полезависимые индивиды в процессе восприятия и анализа информации отдают предпочтение целостному восприятию, тогда как поленезависимые склонны выделять отдельные элементы из контекста [2]. Эти различия оказывают влияние на спектр когнитивных процессов, в том числе решение специфических интеллектуальных задач и социальное взаимодействие [3–7]. Современные представления о когнитивном стиле по-лезависимость-поленезависимость претерпели эволюцию от биполярной к квадриполярной структуре, согласно которой между крайними полюсами выделяют два промежуточных – мобильный полезависимый и мобильный поленезависимый стили, также качественно отличающихся своими характеристиками от предыдущих двух.

Одной из актуальных задач в исследовании когнитивного стиля полезависимость-поленезависимость является задача выявления связи между степенью зависимости от поля и нейрофизиологическими процессами, в том числе активностью нейронных сетей, обеспечивающих работу механизмов глобального и локального анализа зрительной информации [8].

Обзор литературы

Понятие о механизмах глобального и локального анализа зрительной информации в головном мозге отражает подход к интерпретации принципа обработки зрительных стимулов. Механизм глобального анализа ориентирован на целостное восприятие объектов, локального анализа – на детальное выделение их элементов [9]. Исследования в области нейропсихологии [10] и когнитивной психологии [11] указывают на то, что предпочтение контексту или деталям, которое человек отдаёт в процессе восприятия и анализа зрительной информации, связано с особенностями функционирования зрительных путей мозга.

Эти особенности можно рассмотреть с двух позиций. С точки зрения когнитивной психологии механизмы глобального и локального анализа информации обеспечиваются системами «Где?» и «Что?» [12–15]. В нейрофизиологии механизмы глобального и локального анализа информации связывают с активностью крупномасштабных нейронных сетей, берущих начало от ганглиозных клеток сетчатки с проекциями через таламус к нейронам зрительной коры головного мозга, откуда, соответственно, к нейронам дорзального и вентрального корковых потоков [16, 17]. Нейроны дорзального и вентрального потоков обеспечивают передачу информации из затылочных областей коры головного мозга к префронтальной коре, осуществляющей произвольный контроль поведенческих реакций (рис. 1).

Нейроны дорзального потока связаны с крупными ганглиозными клетками периферии сетчатки, магноклетками, которые специфичны к восприятию низких пространственных частот [17, 18]. Пространственная частота отражает количество перепадов (циклов) изменений яркости на единицу угла зрения, измеряется в циклах на градус (цикл/град) и определяет контрастную чувствительность зрительной системы – показателя, который является фундаментальной характеристикой визуального восприятия. Дорзальный поток ассоциирован с обработкой информации о контурах, движении и расположении объекта в пространстве, связан с реакцией на быстрое изменение яркости, а также участвует в управлении движениями глаз [17–19]. Нейроны вентрального потока получают информацию от мелких ганглиозных клеток центра сетчатки, парвоклеток, которые специфичны к восприятию высоких пространственных частот. Этот путь связан с процессом распознавания формы и цвета изображения, представлением об объекте.

Результаты единичных исследований свидетельствуют о взаимосвязи когнитивного стиля полезависимость-поленезависимость с работой механизмов глобального и локального анализа [8]. Работа этих механизмов, в свою очередь, обеспечивается активностью крупномасштабных нейронных сетей дорзального и вентрального потоков. Однако эти результаты отличаются противоречивостью, что требует дальнейшего изучения вопроса.

Цель настоящего исследования – сравнить показатели контрастной чувствительности зрительной системы у лиц с фиксированным и мобильным полезависимым когнитивным стилем.

Рис. 1. Пути передачи зрительной информации из затылочных областей к префронтальной коре: D. – по дорзальному и V. – вентральному потокам Fig. 1. Transmission of visual stimuli from the occipital regions to the prefrontal cortex through D. – the dorsal and V. – ventral pathways

Гипотеза исследования – лица с фиксированным полезависимым когнитивным стилем отличаются более высокими, по сравнению с участниками, обладающими мобильным полезависимым когнитивным стилем, показателями контрастной чувствительности в диапазоне низких пространственных частот, что является свидетельством доминирования у них стратегии глобального анализа зрительной информации.

Материалы и методы

В исследовании приняли участие 63 испытуемых (21 мужчина, 42 женщины, средний возраст – 35 ± 7,92 года) – сотрудники инжиниринговых компаний. Настоящее исследование было проведено в соответствии с принципами биомедицинской этики, сформулированными в Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующих обновлениях. Протокол исследования был одобрен Этическим комитетом НМИЦ ПН. им. В.М. Бехтерева (№ЭК-И-120/19 от 24.10.2019). Испытуемые были разделены на две группы в соответствии с их когнитивным стилем, по степени зависимости от поля: полезависимые (n = 40) и мобильные полезависимые (n = 23).

Когнитивный стиль полезависимость-поленезависимость определяли с помощью методики «Включенные фигуры» [20]. Рассчитывали индекс полезависимости: при значениях индекса от 2,5 до 1,5 испытуемого относили к мобильному полезависимому стилю (мПЗ), при значениях индекса от 1,5 и меньше – к фиксированному полезависимому стилю (фПЗ).

Контрастную чувствительность зрительной системы оценивали методом визоконтра-стометрии [21] с использованием программного обеспечения, разработанного С.И. Ляпуновым (Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН). На экране монитора HP Pavilion Aero 13-be0822nw (61R48EA) AMD Ryzen 7 (размер экрана: 13.3", частота обновления 60 Гц) на фоне маски в виде аддитивного белого шума предъявляли элементы Габора с пространственной частотой 0.4, 1.0 и 8.0 цикл/град, которые в случайном порядке выводили слева или справа от центра экрана (рис. 2). Расстояние от испытуемого до экрана монитора составляло 53 см, положение головы испытуемого фиксировали с помощью лобно-подбородной подставки.

К низким пространственным частотам относили 0,4 цикл/град, средним – 1,0 цикл/град, высоким частотам – 8,0 цикл/град. Контрастную чувствительность в диапазоне низких пространственных частот рассматривали как свидетельство активности дорзальной системы и, соответственно, механизма глобального анализа; в диапазоне высоких пространственных частот – активности вентральной системы и механизма локального анализа. Средние пространственные частоты (1 цикл/град) обрабатываются нейронами как дорзального, так и вентрального потоков.

Задача испытуемого состояла в том, чтобы нажать на правую кнопку мыши, когда стимул, по мнению испытуемого, отсутствовал, а левую – когда испытуемый замечал появление стимула в любой части экрана.

Для контроля факторов, которые могли оказать влияние на результаты исследования, использовали тест В.В. Бойко (1996) «Диагностика уровня эмоционального выгорания» [22] и «Шкалу депрессии Бэка, BDI» в адаптации Н.В. Тарабриной для скрининга на наличие признаков пограничных или психических расстройств.

Рис. 2. Демонстрация процедуры предъявления стимулов Fig. 2. Stimulus presentation design

распределения оценивали с помощью теста Шапиро – Уилка, для оценки формы распределения дополнительно использовали тест Колмогорова – Смирнова. Сравнение групп выполняли, используя непараметрический критерий U-тест Манна – Уитни. В качестве дополнительного метода проверки статистической значимости использовали пермутаци-онный тест (тест перестановок). За критерий статистической значимости приняли p < 0,05.

Результаты

В обеих группах распределение данных не соответствовало нормальному виду, в связи с этим для сравнительного анализа использовали медиану как более устойчивый к выбросам и асимметрии распределения показатель.

Контрастная чувствительность в группе испытуемых с фиксированным полезависимым когнитивным стилем (фПз) в диапазоне низких пространственных частот составила 24,71 ± 18,19, средних частот – 31,04 ± 19,51, высоких пространственных частот – 8,68 ± 5,14; в группе лиц с мобильным полезависимым стилем (мПЗ) соответственно 17,21 ± 10,19, 26,91 ± 20,93 и 11,51 ± 7,55 (рис. 3).

Статистический анализ данных свидетельствует о значимо более высоких значениях контрастной чувствительности в диапазоне низких пространственных частот у испытуемых с фиксированным полезависимым когнитивным стилем (р = 0,014). В диапазоне средних пространственных частот статистически значимых различий не выявлено. В диапазоне высоких пространственных частот контрастная чувствительность незначительно выше у лиц с мобильным полезависимым когнитив- ным стилем (p = 0,09), что позволяет говорить о тенденции к различиям.

Обсуждение

Полученные результаты демонстрируют значимые различия в показателях контрастной чувствительности между группами испытуемых с фиксированным и мобильным полезависимым когнитивным стилем. Участники с фиксированным полезависимым стилем показали более высокие значения контрастной чувствительности в диапазоне низких пространственных частот. Также на уровне тенденции наблюдались различия контрастной чувствительности в диапазоне высоких пространственных частот. Установленные различия рассматриваются нами как свидетельства разной степени акцента на глобальную обработку зрительной информации лицами с фиксированным и мобильным полезависимым когнитивным стилем, как свидетельства различий в восприятии и анализе информации на нейрофизиологическом уровне.

С позиции нейрофизиологии глобальная обработка (восприятие низких пространственных частот) преимущественно обеспечивается магноклеточной системой, тогда как локальный анализ деталей (восприятие высоких пространственных частот) – парвоклеточ-ной системой [17, 18, 23]. Таким образом, фиксированный полезависимый когнитивный стиль может быть ассоциирован с более активной работой магноклеточного канала по сравнению с мобильным полезависимым стилем. Магноклеточная система известна своей высокой временной чувствительностью и, соответственно, способностью быстро переда-

35.00

I—

O 30.00

X

§ 25 00

I- и 20.00

I—

“ 15.00

T

10.00

X I ra 5.00

CL

I 0.00 x

■ фПЗ мПЗ

0.4           1            8

Пространственная частота, цикл/град

Рис. 3. Контрастная чувствительность у лиц с фиксированным и мобильным полезависимым когнитивным стилем

Fig. 3. Visual Contrast Sensitivity in Individuals with Fixed and Mobile Field-Dependent Cognitive Styles вать информацию из затылочных во фронтальные зоны коры головного мозга. Она играет ключевую роль в восприятии низких пространственных частот и обработке глобальных характеристик зрительных сцен [18, 24]. Преимущество испытуемых с фиксированным когнитивным стилем в диапазоне низких пространственных частот может свидетельствовать о большей эффективности интеграции информации. Результаты участников с мобильным стилем, продемонстрировавших меньшую чувствительность к низким пространственным частотам, согласуются с предположением об ином балансе глобального и локального механизмов анализа информации за счёт меньшей активности системы глобального анализа и, соответственно, меньшего вовлечения дорзального потока.

Таким образом, выявленные закономерности можно рассматривать как проявление взаимосвязи когнитивного стиля полезависи-мость и нейрофизиологически обусловленных особенностей восприятия и анализа информации головным мозгом. Ранее когнитивный стиль полезависимость-поленезависимость в основном рассматривался в рамках когнитивных стратегий [25], но наши результаты добавляют нейрофизиологический аспект: стратегии переработки информации, по-видимому, отражают различия в балансе активности магно- и парвоклеточных каналов. Это открывает перспективы интеграции психофизиологических показателей (таких как контрастная чувствительность) в исследовании когнитивных стилей, что способствует уточнению их теоретической модели.

Применение контрастной чувствительности в качестве объективного показателя дает возможность рассматривать полезависимость как когнитивно-нейрофизиологический феномен, а не только психологическую характеристику. Дальнейшие исследования могут уточнить, является ли доминирование той или иной зрительной системы устойчивой особенностью или может изменяться в зависимости от задач, контекста и тренировки.

Интересным направлением может стать исследование динамики взаимодействия магно- и парвоклеточной систем при выполнении когнитивных задач разного уровня сложности и в разных условиях стимуляции (динамические сцены, слабое освещение, шумовые фоны).

Эти наблюдения согласуются с классическими представлениями об индивидуальных различиях в когнитивных стилях и их отражении в особенностях зрительной обработки [25], а также с современными исследованиями, рассматривающими когнитивный стиль как фактор, отражающий нейрофизиологические процессы восприятия.

Заключение

В проведённом исследовании показано, что различия в степени выраженности полеза-висимости являются отражением особенностей взаимодействия крупномасштабных нейронных сетей, обеспечивающих механизмы глобального и локального анализа информации. Измерения контрастной чувствительности выявили достоверные различия в зрительном восприятии между лицами с фиксированным и мобильным полезависимым когнитивным стилем. Использование контрастной чувствительности как объективного показателя работы нейрофизиологических механизмов зрительного восприятия позволяет углубить понимание полезависимости как когнитивнонейрофизиологического феномена. Полученные данные подчёркивают необходимость интегративного подхода в изучении когнитивного стиля, объединяющего когнитивные, сенсорные и нейрофизиологические уровни анализа. Перспективными направлениями дальнейших исследований могут стать сопоставление этих результатов с другими показателями зрительного восприятия, изучение динамики чувствительности в разных возрастных и клинических группах, а также оценка влияния стиля полезависимости на зрительную обработку при изменённых условиях стимуляции (например, динамических или временных параметров).