Спектральные характеристики ЭЭГ студентов с различными стратегиями выполнения заданий по переработке зрительной информации

Анализ электрофизиологических, вегетативных и психологических коррелятов деятельности по переработке зрительной информации посвящено большое количество работ [1, 2, 7]. Но в этих работах не являлся предметом исследования анализ относительного вклада в интегральный результат двух его составляющих: количества просмотренного материала, определяемого быстротой включения умственных операций и числа допущенных ошибок, зависящим от тщательности выполнения этих операций. Таким образом, один и тот же результат может быть получен двумя путями: просмотром большого объема тестового материала, при большом количестве ошибок или при малом объеме, но при отсутствии или малом количестве ошибок. Скорость и качество выполнения соответствующих заданий являются основными показателями функционирования нейродинамических и психомоторных функций, а также, как показано в исследованиях [4], относительно независимы друг от друга. Ис- ходя из вышеизложенного, мы предположили, что два рассмотренных способа достижения одинакового результата могут быть опосредованы различными электрофизиологическими коррелятами.

Целью настоящего исследования явилось сопоставление психофизиологических особенностей студентов двух групп, характеризующихся различными способами достижения результатов деятельности по переработке зрительной

Методика.

В обследовании принимали участие 39 студентов мужского пола в возрасте 18-21 год не имеющих отклонений по состоянию здоровья и подписавших добровольное согласие на участие в работе. Каждому студенту предлагалось выполнить два задания на отдельных бланках. Первое задание представлял модифицированный нами тест “ Установление закономерностей” Б.Л. Покровского [5]. Студенту предлагался бланк из 5 строчек цифровых групп. Перед каждой строчкой латинскими буквами была закодирована последовательность расположения цифр в ней. Просматривая группы цифр, испытуемый должен был выделить и отметить те, которые соответствовали коду каждой строчки. Время выполнения теста составляло 60 сек. Тест рассчитан на оценку таких психологических качеств, как способность к анализу и сравнению, установление тождества и различия, умение делать логические построения, скорость переключения с одного способа умственного действия на другой, устойчивость внимания и оперативной памяти.

Вторым заданием был тест “Корректурная проба” с кольцами Ландольта, по результату которого возможно оценить скорость переработки зрительной информации (СПЗИ).

При обработке теста “Установление закономерностей” рассчитывался коэффициент успешности (КУ) по формуле:

Д - П

КУ = ----------- х С, где

Д + О

Д – количество цифровых групп, которые нужно было отметить как соответвующие коду, П – количество пропущенных, О – неверно отмеченных цифровых групп ( сумма П и О в дальнейшем рассматривалась как ошибка), С - общее количество всех просмотренных групп цифр из 30 предложенных.

СПЗИ вычисляли в битах/с по формуле:

СПЗИ = С - Ош х 8 / t, где С – общее количество просмотренных колец из 100 предложенных, Ош – количество ошибок (сумма пропущенных и неправильно отмеченных колец), t – время выполнения теста в секундах, которое в данном обследовании составляло 20 с [3].

Из представленных выше формул обработки видно, что интегральные результаты обоих тестов (как КУ, так и СПЗИ) прямо пропорциональны количеству просмотренного тестового материала (цифровых групп или колец) и обратно пропорциональны количеству допущенных при просмотре ошибок. Таким образом, одного и того же результата в обоих тестах можно достигнуть либо за счет большого количества просмотренных цифровых групп (или колец), либо за счет малого числа допущенных ошибок.

На основе анализа результативности теста “Установление закономерностей” из всех обследуемых студентов были выделены две группы испытуемых: 1-я группа (11 человек) – студенты, достигающие результата при условии отсутствия или небольшого количества допущенных ошибок (не более 1 ошибки) и прорабатывающие при этом менее 60% тестового материала; 2 -я группа (11 человек) – студенты, получающие результат теста, проработав более 90% тестового материала, но допуская при этом много (более 3-х) ошибок.

Сразу после выполнения тестов у каждого студента регистрировали ЭЭГ с помощью электроэнцефалографа MINGOGRAF EEG-21 (SIEMENS -ELEMA, Швеция) и компьютерной системы BRAINGAM монополярно по схеме “10- 20” в затылочных (О2, О1), теменных (Р4, Р3), центральных (С4, С3) и лобных (F4, F3) отведениях в состоянии спокойного бодрствования, Время регистрации составляло 30 сек при открытых и 30 сек при закрытых глазах. Референтные электроды располагались на мочке уха. Полоса фильтрации составляла 0,5-45 Гц, постоянная времени – 0,3 с. Обработку ЭЭГ проводили с использованием программного комплекса BRAINGAM.

Артефакты, возникающие при движении глаз, дифференцировали по их характерной форме и пространственному распределению и исключали из анализируемой записи с использованием возможностей программного комплекса BRAINGAM. Спектральный анализ ЭЭГ проводили с помощью Фурье-преобразования. Вычисляли спектры плотности мощности в диапазоне 0,5-45,0 Гц. Эпоха анализа составляла 4 с. Общая длина записи – 30 сек, частота оцифровки – 200 Гц. Полученные данные являлись результатом усреднения по семи последовательным эпохам. Определяли относительную мощность спектров ЭЭГ как отношение мощности соответствующих частотных диапазонов (дельта – 0,5-4 Гц; тета – 4-7 Гц; альфа - 7-13 Гц; бета – 13-35 Гц) к суммарной мощности спектра. Полученные величины рассматривали как индекс соответствующего ритма.

Для статистической обработки использовали пакет STATISTIКA v.5. Учитывая ограниченный размер выборки (11 случаев в 1-й и 11 случаев во 2й группе) при сравнении показателей, полученных для студентов выделенных групп, использовали тест ANOVA – Kruskall – Wallis H тест. Значимость отличий отмечалась для случаев, когда p<0,05 и для этих случаев в тексте статьи приведены значения χ2 и р. Число степеней свободы везде равно 1 и не приводится.

Результаты и обсуждение.

Анализ результативности выполнения теста “Установление закономерностей” показал, что КУ у студентов выделенных групп не различался (19,2 + 1,8 и 19,5 + 0,87). Испытуемыми 1-й группы по сравнению со 2-й было допущено меньше ошибок (0,25 + 0,13 и 4,27 + 0,57, χ ²=22,00, р=0,0001) и просмотрено меньше цифровых групп (19,2 + 2,1 и 28,6 + 0,6, χ ²=4,7003, р=0,0302).

СПЗИ у студентов двух групп не различалась и была равна соответственно 2,85 + 0,24 бит/c и 2,95 + 0,34 бит/с. При этом испытуемыми 1 группы по сравнению со 2-й, было сделано меньше ошибок (0,63 + 0,27 и 1,73 + 0,4), но просмотрено меньшее количество знаков (60,18 + 5,1 и 73,00 + 4,7). Таким образом, один и тот же результат студенты 1-й группы получали за счет малого количества ошибок, просматривая меньшее количество колец, а студенты 2-й группы – за счет большого количества просмотренных колец, делая при этом много ошибок.

Выделение групп студентов с различными способами выполнения теста “Установление закономерностей” проводилось нами на основании относительного преобладания одного из двух факторов (тщательности либо скорости), определяющих интегральную эффективность деятельности. Анализ результативности теста “Корректурная проба”, конечный результат которого также зависит от тщательности и скорости, показал, что способ его выполнения у студентов каждой из выделенных групп сохранился таким же, который наблюдался при выполнении первого теста. Таким образом, можно предположить, что способ выполнения тестов подобного типа является устойчивой индивидуальной характеристикой испытуемого.

Анализ спектральных характеристик ЭЭГ зарегистрированной после выполнения тестов выявил между студентами выделенных групп ряд отличительных особенностей, которые проявились в затылочных областях коры головного мозга (таблица 1).

Как видно из табл. 1 достоверные различия между студентами выделенных групп отмечались только по величине тета индекса правого ( χ ²=4,54,р=0,033) и левого ( χ ²=2,93, р=0,031) затылочных отведений, которая была выше у студентов 1-й группы. Достоверных различий по величинам дельта, альфа и бета индексов между студентами 1й и 2-ой групп не зарегистрировано. В ряде исследований отмечалась высокая выраженность тета активности в ситуации повышенного внимания [6, 9]. Полагают, что роль лимбикоталамокортикально-го тета ритма состоит в избирательной обработке значимой информации и одновременной защите этой обработки от интерференции, что можно интерпретировать как процессы селекции мишени внимания [8]. Принимая во внимание способ выполнения заданий (тщательная работа с минимальным количеством ошибок), а также более высокий тета индекс ЭЭГ в затылочных областях коры, следует предположить большую активацию механизмов внимания именно у студентов 1-ой группы.

Возможно предположить, что тщательность в выполнении задания, у студентов 1-й группы обусловлена опорой в большей степени на осознаваемое решение задачи, быстрота же, характерная для студентов 2-й группы, может быть интерпретирована как опора в большей степени на интуитивный тип выполнения заданий.

Выводы.

• 1.    Выделены группы студентов, отличающиеся различными способами достижения одинакового результата целенаправленной деятельности по переработке зрительной информации.

• 2.    Студенты, получающие результат за счет тщательности работы, отличаются большей относительной спектральной мощностью тета-ритма ЭЭГ затылочных областей коры.

  Таблица 1

  Значения дельта, тета, альфа и бета -1 индексов (М + m) правого (О2) и левого (О1) затылочных отведений ЭЭГ при открытых глазах у студентов 1 и 2 групп

  Диапазоны ЭЭГ	дельта		тета		альфа		бета-1
  Отведения ЭЭГ	О1	О2	О1	О2	О1	О2	О1	О2
  1 группа	43,2 + 5,4	44,8 + 6,1	11,0 + 1,1	10,1 + 0,7	32,4 + 4,8	32,7 + 6,0	13,4 + 2,4	12,5 + 1,9
  2 группа	43,6 + 5,1	40,0 + 4,8	8,2 + 0,8	7,7 + 0,9	37,5 + 6,6	38,6 + 7,1	10,7 + 1,6	13,6 + 2,6
  p=	-	-	0,031	0,033	-	-	-	-