Особенности функционального состояния мозга младших школьников

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 15Следующая ⇒

Информативным показателем, характеризующим функциональные возможности мозга ребенка к началу обучения, является формирование в ЭЭГ покоя альфа-ритма как доминирующей формы активности. Структурный метод анализа ЭЭГ по совокупности признаков показал, что у большинства нормально развивающихся и хорошо успевающих школьников 7-8 лет альфа-ритм с ведущей частотой 9 Гц носит регулярный характер (рис. 25). Регулярный характер альфа-ритма отражает качественные перестройки структурно-функциональной организации мозга в направлении усиления роли нейронного аппарата коры в корково-подкорковом взаимодействии. Морфологической основой является формирование корковых нейронных сетей, обеспечивающих межцентральную интеграцию в состоянии относительного покоя. Появление регулярного ритма определяет оптимальную готовность к сканированию информации и организации деятельности.

Важной особенностью младших школьников является большой индивидуальный разброс темпов развития, достигающий на этом возрастном этапе 1—1, 5 лет. Хотя у большинства детей существенные сдвиги в формировании альфа-ритма происходят от 5 к 7 годам, у некоторых признаки его становления как показателя созревания нейронного аппарата коры больших полушарий к 7 годам не

Рис.25. Характеристика основного ритма ЭЭГ в трех возрастных группах детей с хорошей успеваемостью и при трудностях обучения. По вертикальной оси - частота встречаемости различных вариантов альфа-ритма.\

проявляются, характеристика этого ритма соответствует таковой 5-6-летних. Дети с отставанием в развитии коры больших полушарий испытывают трудности в процессе обучения. Подробно вопрос о трудностях обучения будет рассмотрен в главе 17.

Периоды структурно-функциональных перестроек характеризуются пластичностью, высокой чувствительностью (сенситивностью) к внешним воздействиям и требуют больших энергетических затрат, что приводит к напряжению гомеостатических механизмов адаптации. Следствием этого является нестабильность показателей функционирования коры больших полушарий первоклассников в течение года (рис. 26), особенно выраженная у незрелых детей. К концу младшего школьного возраста, к 9-10 годам, функциональное состояние стабилизируется, и основные характеристики альфа-ритма остаются постоянными на протяжении учебного года.

Зрительное восприятие

Прогрессивное созревание нейронного аппарата коры больших полушарий, ее проекционных и ассоциативных отделов создает предпосылки для перехода системы восприятия на качественно иной уровень функционирования. Отдельные корковые зоны как компоненты системы начинают специализированно участвовать в осуществлении различных зрительных операций.

В отличие от 3—4-летних детей, ВП которых имеют сходную конфигурацию и реактивность в проекционной и заднеассоциативных отделах коры, ВП в 6-7-летнем возрасте при сохранении сходства в их конфигурации существенно отличаются по реактивности к характеристикам стимула. Зрительная проекционная кора, нейронный аппарат которой настроен на прием и анализ физических характеристик стимула, преимущественно включается в операцию выделения контурно-контрастных границ, базирующуюся на функционировании рецептивных полей, ответственных за эту операцию. Это проявляется в избирательном увеличении в затылочной коре сенсорно-специфического компонента ВП (позитивность Р130) в ответ на предъявление черно-белого рисунка шахматного поля по сравнению с диффузным засветом экрана (рис.27).

При предъявлении более сложных изображений, например, схематического изображения лица, тот же позитивный компонент максимально увеличивается в ВП височно-теменно-затылочной ассоциативной зоны.

Рис.26. Динамика частотного спектра ЭЭГ детей 7-8 лет (I класс) и 9-10 лет (III класс) в течение учебного года. Отмечается стабилизация параметров альфа-ритма к 9-10-летнему возрасту.

Рис27. Специализация каудальных областей коры в зрительном восприятии. Максимальные изменения позитивности ВП затылочной области в ответ на шахматный рисунок (I), височно-теменно-затылочной - на схематическое изображение лица ( III). На II - достоверные изменения амплитуды компонентов ответа на структурированные изображения по сравнению с засветом экрана.

У части детей этого возраста специализация заднеассоциативных областей выражена сильнее. В ВП височно-теменно-затылочной области начинает доминировать по амплитуде и обнаруживать максимальную реактивность другой, характерный для более старших детей и взрослых, компонент - N200. С этим компонентом связываются более сложные операции, включающие сличение со следами в памяти.

Переход системы восприятия на качественно иной уровень организации существенно расширяет возможности анализа и опознания зрительных стимулов. Это коррелирует с психофизиологическими исследованиями времени реакции выбора сигнального стимула из различного числа альтернатив. Показано, что у детей 6-7 лет могут быть выработаны эталоны для опознания стимулов значительной сложности - таких, как набор хаотично расположенных черных и белых квадратов (вероятностные текстуры), несмотря на то, что с такими изображениями ребенок не сталкивался в индивидуальном опыте. Такая операция не осуществлялась в 3-4 летнем возрасте.

Анализ ССП при предъявлении задач, требующих опознания и категоризации объекта, показал, что в отдельные операции процесс восприятия в 7-летнем возрасте и в особенности с 9-10 лет специализированно вовлекаются не только заднеассоциативные, но и переднеассоциативные отделы коры - лобные области, с которыми связана оценка значимости стимула и его классификация.

Специализация проекционных, заднеассоциативных и переднеассоциативных областей в осуществлении операций сенсорного анализа, запечатлевания, опознания, классификации обеспечивает высокую разрешающую способность перцептивной функции, возможность восприятия новых сложных объектов и выработки соответствующих эталонов, что способствует значительному обогащению индивидуального опыта.

Этап перехода системы восприятия на другой уровень организации рассматривается как сенситивный период для развития информационных процессов, составляющих основу познавательной деятельности.

Качественные изменения системы восприятия коррелируют с существенными преобразованиями нейронной организации, как проекционной зоны, так и ассоциативных областей коры, где к 7 годам отмечены дифференцировка формы и увеличение размеров нейронов III ассоциативного слоя. Значительные изменения претерпевает фиброархитектоника - увеличивается ширина пучков, усложняются горизонтальные связи. Об интенсивном созревании нейронного аппарата коры больших полушарий к 7-8 годам свидетельствуют данные, полученные при изучении локального церебрального метаболизма с помощью позитронно-эмиссионной топографии. В возрасте от 3 до 8 лет интенсивность метаболизма более чем вдвое выше, чем у взрослых, в то время как в 1-2 года она достигает уровня взрослого и после 9 лет значительно снижается. Столь высокий метаболизм в диапазоне от 3 до 8 лет авторы объясняют увеличением числа синаптических контактов. Другое возможное объяснение состоит в повышении уровня обмена нуклеиновых кислот пирамидных нейронов к 7 годам.

. Несмотря на прогрессивное развитие, система восприятия 7-8-летних детей не достигает еще зрелого типа

(функционирования и к началу обучения в школе ее возможности довольно ограничены). Так, запоминание и опознание геометрических фигур в этом возрасте осуществляется по типу взрослого, а идентификация и различение букв еще затруднены и требуют вовлечения более сложных механизмов. Инвариантность опознания в перцептивной сфере достигает высокого уровня к 6 годам, а затем начинается дифференцирование этой способности в отношении сенсорных СТИМУЛОВ, С ОДНОЙ СТОРОНЫ, И СМЫСЛОВЫХ знаковых символов (буквенных и цифровых), - с другой. Сохраняющаяся в 7-8-летнем возрасте высокая недифференцированная инвариантность опознания становится помехой для идентификации некоторых букв и цифр, значение которых меняется при поворотах справа налево, сверху вниз (Р, Ь) и зеркальном вращении. В то же время это не касается букв симметричной конструкции (Н, А, 3) или заглавных и строчных (А и а), сохраняющих свое значение.

Одной из причин трудностей идентификации букв может быть недостаточная сформированность их эталонов в перцептивной памяти. Возможность сличения букв с перцептивным эталоном ускоряет процесс их опознания, что важно для выработки навыка чтения. Несформированность механизмов запечатлевания букв необходимо учитывать при использовании скоростного критерия чтения.

Вторая причина связана с возрастными особенностями процесса категоризации зрительных стимулов. Достигая определенной степени зрелости к 7 годам, механизмы категоризации в этом возрасте еще отличаются от свойственных взрослым.

У взрослых показано наличие двух принципов разделительного анализа, лежащего в основе категоризации: анализ, основанный на полном описании всех признаков объекта, и/или на выборе определенного информативного разделительного признака. Первый из этих способов - глобальное описание - связывается с правым полушарием, второй - с функциями левого.

Категоризация на основе полного описания является более простым процессом. Имеются данные, что в раннем возрасте ведущая роль в зрительном восприятии принадлежит правому полушарию, что и обеспечивает свойственный этому возрасту способ классификации. Категоризация, в основе которой лежит выбор ведущего разделительного признака, требует сопоставления разных характеристик объекта, выделения значимой при игнорировании других, незначимых для данной задачи. Этот тип категоризации, осуществляющийся с участием левого полушария, реализуется на более поздних этапах развития.

В возрасте 6-7 лет правое полушарие, как и у взрослых, осуществляет полное описание объектов. Для левого полушария характерны определенные возрастные особенности: на данном этапе развития при категоризации оно функционирует подобно правому.

Механизмы, обусловливающие присущую взрослым полушарную дихотомию процесса категоризации, созревают в течение длительного периода индивидуального развития за пределами младшего школьного возраста.

Внимание и мотивация

Особенности познавательной деятельности на данном этапе развития во многом определяются спецификой мозговой организации внимания, которая на протяжении младшего школьного возраста претерпевает значительные изменения.

В 7-8 лет механизмы внимания, как непроизвольного, преобладающего в этом возрасте, так и произвольного, носят черты незрелости. Реакция активации в электроэнцефалограмме в ответ на новый стимул проявляется как в виде зрелой формы (десинхронизация альфа-ритма), которая в этом возрасте отличается меньшей длительностью и большим латентным периодом по сравнению с детьми 9-10 лет, так и в виде ее онтогенетического варианта (усиление тета-активности). Последнее свидетельствует о том, что активация, направленная на оценку информационной составляющей среды, еще недостаточно сформирована и сохраняется роль непосредственной привлекательности стимула и его эмоциональной окраски в процессе внимания.

Такая активация не стимулирует и не облегчает в полной мере дальнейшего углубленного анализа нового стимула. Она направлена скорее на непосредственную оценку его эмоциональной значимости, удовлетворяя потребность ребенка во впечатлениях.

С 9-10 лет непроизвольное внимание организуется по типу взрослого - реакция активации на новый стимул проявляется в виде длительной и генерализованной десинхронизации альфа-ритма. «Распад» сложившейся в состоянии покоя системы создает оптимальные условия для формирования новых функциональных объединений и тем самым облегчает анализ информации в коре больших полушарий.

На протяжении младшего школьного возраста интенсивно формируются механизмы произвольного внимания. К концу дошкольного периода, по мере прогрессивного созревания лобных областей появляется возможность управления активационными влияниями в соответствии с задачей. Ребенок начинает осуществлять простейшее планирование своих ближайших действий и подчиняться инструкции взрослого, не всегда совпадающей с его собственными желаниями. Однако эта возможность носит еще нестойкий характер, и произвольная деятельность, организованная с помощью внимания, легко вытесняется интересными занятиями, непосредственно привлекающими ребенка.

Анализ пространственной синхронизации основного ритма ЭЭГ с использованием оценки функции Ког показал, что в ситуации предстимульного внимания, направленного на решение сенсорных задач разной модальности (слуховой, тактильной, зрительной), предъявляемых изолированно в левое и правое полушарие, формируются функциональные объединения корковых областей с фокусом взаимосвязанной активности в проекционных корковых зонах - височной при слуховой задаче, центральной - при тактильной, затылочной - при зрительной (рис. 28). Такая организация активности мозговых структур при внимании в период, предшествующий деятельности, создает оптимальные условия их избирательного вовлечения в решение конкретной модально специфичной задачи, тем самым, определяя его успешность.

На этом этапе онтогенеза мозговое обеспечение предстимульного внимания еще существенно отличается от зрелого типа особенностями внутриполушарной организации. У детей младшего школьного возраста, включая 9—10-летних, отсутствует свойственная взрослым полушарная дихотомия (см. гл. 7) - модально специфичные функциональные объединения у взрослых, характерные только для левого полушария, у детей формируются билатерально, и правое полушарие включается в организацию произвольного направленного внимания аналогично левому. В этом, так же как и в мозговой организации процесса восприятия, проявляется несформированность функциональной специализации полушарий.

Рис.28. Функциональные объединения областей коры при селективном внимании, обеспечивающем правильное решение перцептивной задачи у детей 7-8 лет в норме и при функциональной незрелости лобно-таламической системы, приводящей к трудностям обучения. Обозначения как на рис.15.

Наличие избирательных функциональных объединений структур мозга, адекватных выполняемой задаче, в ситуации произвольного внимания свидетельствует о становлении управляемых влияний лобной коры на компоненты регуляторной системы мозга. Подтверждением этому является отсутствие такой организации у части 7-8-летних детей с признаками функциональной незрелости лобно-таламической регуляторной системы, что указывает на несформированность механизмов избирательного произвольного внимания в этой группе (см. рис. 28).

К 9-10 годам, по мере дальнейших прогрессивных структурных преобразований в различных областях коры и их возрастающей специализации, совершенствуются механизмы произвольного внимания. Регуляторная система обеспечивает не только избирательное вовлечение корковых зон в деятельность, но и оказывает облегчающие влияния на отдельные операции, осуществляющиеся при их участии. Произвольное внимание, направленное на выделение значимого стимула, приводит к дифференцированному облегчению в каждой корковой зоне тех компонентов ВП, которые в наибольшей степени отражают ее функциональную специализацию. Так, в зрительном ВП проекционной области при произвольном внимании по сравнению с ситуацией спокойного наблюдения максимально увеличивается компонент, отражающий анализ сенсорных характеристик стимула. В ВП ассоциативных областей облегчаются более поздние фазы ответа, связанные с опознанием, оценкой значимости, принятием решения (см. рис.24).

Формирующееся на протяжении младшего школьного возраста произвольное внимание, создающее возможность избирательного в пространстве и во времени облегчающего влияния на области коры больших полушарий, обеспечивает эффективность решения различных задач. Этот этап развития можно рассматривать как сенситивный период формирования произвольности.

Используя потребность в положительном эмоциональном подкреплении, создавая условия привлекательности познавательной деятельности, взрослый может использовать высокую пластичность мозга для развития внимания к учебному материалу и направить его в русло учебной мотивации.

Память

С началом школьного обучения возникает необходимость произвольного запоминания учебного материала. Возможность восприятия и запоминания возрастающего объема информации, его структурирования в соответствии со значимостью и смыслом обеспечиваются включением в процесс запоминания новых механизмов структурно-функциональной организации мозга, способных осуществить эти операции.

Перестройки системы зрительного восприятия к началу школьного обучения облегчают процесс выработки эталонов на ранее незнакомые сложные стимулы. Тем не менее, в 6-7 лет формирование эталонов - процесс более длительный, чем к концу младшего школьного возраста. Существенно отличается, и объем кратковременной памяти: значения безошибочно воспроизводимого максимального тестового ряда у детей 7 лет составляют 5, 4 символа, в 10 лет 6, 4 символа, приближаясь к показателям взрослого.

Важнейшим фактором, обеспечивающим произвольное запоминание, является и становление на этом этапе онтогенеза регуляторных мозговых механизмов, избирательно облегчающих последовательно осуществляющиеся операции по отбору, осмыслению и запечатлению информации.

Переключение системы памяти на другой уровень - от непосредственного запоминания, свойственного дошкольникам, к запоминанию, опосредованному конкретными смысловыми задачами в младшем школьном возрасте, требует освоения новых приемов запоминания на основе осмысления материала, а не его формального повторения.

Речь и мышление

Речевое развитие интенсивно проходит в раннем и дошкольном детском возрасте, когда расширяется словарный запас, усваиваются основные правила построения устной речи, происходит интериоризация речи, включение ее в мыслительные операции.

При поступлении в школу начинают усваиваться новые формы речевой деятельности - чтение, письмо, связная устная речь. Эти новообразования обеспечиваются формированием к этому возрасту структурно-функциональной организации восприятия, произвольного внимания и запоминания.

Особая роль принадлежит развитию мозговых механизмов, обеспечивающих специфическую речевую деятельность. К этому возрасту прогрессивные преобразования претерпевают клеточные и волокнистые структуры речевых зон (области Брока и Вернике) и отделов лобной коры, осуществляющих программирование речевой деятельности. В формировании графических форм речи (чтение, письмо) существенное значение имеет организация зрительно-пространственной деятельности, тонкая моторика и зрительно-моторная интеграция.

Механизмы, лежащие в основе этих процессов, еще носят существенные черты незрелости. В 7-8 лет обнаруживается дефицитарность центрального программирования тонких точностных движений рук. Мозговое обеспечение произвольных точностных движений интенсивно формируется к 9-10 годам. В организации зрительно-пространственной деятельности в 7-8 лет участвуют и левое, и правое полушарие, в то время как с 9-10-летнего возраста выявляется преимущество правого.

Отсутствие четкой полушарной специализации в 7-8 лет проявляется и в характере мозгового обеспечения вербальной деятельности (рис. 29). У взрослых при решении зрительно предъявляемой вербальной задачи функциональные объединения нервных центров, участвующих в речевой деятельности, локализованы в левом полушарии. У детей 7-8 лет в отличие от этого ге-нерализованно и однотипно вовлекаются структуры обоих полушарий. К 9-10 годам с усилением вовлечения лобных областей в речевые процессы мозговая организация вербальной функции приобретает более избирательный характер и признаки левосторонней латерализации.

Речь является основой формирования мышления ребенка, и особенности речевой деятельности в младшем школьном возрасте определяют изменения в организации мыслительных операций. Для 7-8 лет характерно образное мышление, основой которого является достигшее определенной степени зрелости зрительное восприятие, а средством - образ.

Рис.29. Функциональные объединения областей коры больших полушарий на различных частотах основного ритма у детей 7 и 10 лет при вербальной деятельности. В 7-летнем возрасте отсутствует как избирательность

частотной организации, так и четкая левосторонняя латерализация функциональных объединений. В центре внизу - схема локализации электродов.

С развитием механизмов речевой деятельности, ее левополушарной латерализации и произвольности ребенок приобретает способность выделять с помощью вербально-логического мышления сущностные характеристики предметов и явлений, скрытые от непосредственного восприятия.

Таким образом, на протяжении младшего школьного возраста, по мере структурно-функционального созревания мозга, совершенствуются нейрофизиологические механизмы, лежащие в основе психических процессов, возрастают функциональные возможности ребенка.

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 131415 Следующая ⇒