Љузнецова ’

Љузнецова ’.ѓ.

€нститут физиологии им. €.Џ. Џавлова ђЂЌ, ‘анкт-Џетербург. ђоссиЯ.

‘равнительный психофизиологический анализ реакций саморегулЯции у детей дошкольного возраста и шимпанзе при когнитивных нагрузках

‘равнительно-физиологическое изучение организации когнитивной деЯтельности шимпанзе и детей дошкольного возраста актуально не только в теоретическом, но и в прикладном аспекте. ќто важно как длЯ пониманиЯ фундаментальных основ формированиЯ познавательной деЯтельности антропоидов, так и в первую очередь, длЯ оптимальной организации обучениЯ ребенка, ибо от отношениЯ субъекта к обучению, суммации предыдущих успеха и неуспеха зависит его обобщенное стремление к достижению цели, понимаЯ цель в широком смысле этого слова и учитываЯ, что в качестве как объекта достижениЯ может выступать конкретнаЯ и обобщеннаЯ, реальнаЯ и идеальнаЯ цели [12, 16].

ЌесмотрЯ на многолетнее изучение когнитивной деЯтельности шимпанзе [2, 7, 8, 15, 17 и др.] многие проблемы продолжают интриговать исследователей, и главнаЯ проблема Р в чем сходство и отличие шимпанзе и человека, учитываЯ, что шимпанзе, ЯвлЯЯсь лабораторным двойником человека, весьма удобнаЯ биологическаЯ модель длЯ проведениЯ различного рода экспериментов, невозможных по этическим соображениЯм на людЯх, особенно на детЯх. ‘опоставление же шимпанзе и ребенка в период становлениЯ и формированиЯ у последнего второй сигнальной системы, позволЯет подойти к ответу на такие вопросы как Р где граница между первой и второй сигнальными системами, где предел развитию когнитивной деЯтельности антропоидов, что роднит ребенка раннего дошкольного возраста и высших обезьЯн и многие другие проблемы. Ћтсюда цель наших исследований это поиск сходства и отличиЯ формированиЯ когнитивной деЯтельности у шимпанзе и ребенка, анализ поведенческих реакций как таковых и особенно реакций саморегулЯции, которые помогают или мешают обучению, какие механизмы обеспечивают целенаправленное поведение приматов.

Џсихофизиологические исследованиЯ давно перестали базироватьсЯ только на описательной стороне событий. €менно поэтому необходим количественный анализ проЯвлЯемости различных поведенческих и вегетативных реакций саморегулЯции. € особенно это важно и интересно при сопоставлении данных параметров у шимпанзе и ребенка в процессе обучениЯ.

•орошо известно, что эмоциональные реакции, возникающие в процессе достижениЯ цели, не зависЯт от воли, а определЯютсЯ либо сиюминутной ситуацией (например, испуг), либо конечным результатом деЯтельности, т.е. удовлетворением потребности достижениЯ цели.

€.Њ. ‘еченов писал [11], что организм стремитсЯ к положительному и избегает отрицательного. €збеганию отрицательного и снЯтию эмоционального напрЯжениЯ способствуют поведенческие реакции саморегулЯции [4, 7]. €менно поэтому сердечно-сосудистые реакции, как наиболее тонкий индикатор функционального состоЯниЯ организма, отражает все перестройки, свЯзанные с той или иной деЯтельность субъекта [1, 3, 6, 7, 10].

Џоэтому задачей данного сообщениЯ стала демонстрациЯ поведенческих реакций саморегулЯции у шимпанзе и детей, наиболее часто сопутствующих достижению цели, и их сердечно-сосудистых эквивалентов.

Њетодики, используемые в исследовании

€сследование проведено на 12 шимпанзе (в разные годы) и детЯх 5-7 лет (60 человек), у которых анализировались поведенческие реакции с помощью видеозаписи. Џараллельно велась регистрациЯ сердечного ритма во втором грудном стандартном отведении (AVL) с помощью многоканального усилителЯ биопотенциалов ЗMitsar-ќќѓИ (‘анкт-Џетербург) с портом длЯ кардиоэлектродов. Ћбработку ќЉѓ проводили в программе ЗWinHRVИ на персональном компьютере.

‚ работе использовались методика выбора предмета по образцу [8] и разработанной нами методика приближающейсЯ цели [13].

‚ыбор по образцу заключаетсЯ в том, что испытуемому предъЯвлЯетсЯ набор некоторых элементов, например, геометрические фигуры, их изображениЯ и т.д., одна из которых ЯвлЯетсЯ образцом. €спытуемый должен выбрать из набора тождественную образцу.

„ругаЯ методика представлЯет собой лентопротЯжное устройство, на которое помещалась цель-приманка, движущаЯсЯ к испытуемому с заданной экспериментатором скоростью от 250 до 5 мм/с, и две кнопки управлениЯ: одна у испытуемого, служащаЯ длЯ запуска устройства, а втораЯ у экспериментатора длЯ изменениЯ скоростей движениЯ ленты. –ель (приманка) располагалась на расстоЯнии 1000 мм от испытуемого. Џроцедуру запуска транспортера дети осваивали согласно команде, а шимпанзе запускали устройство по механизму подражаниЯ (после показа). €м было достаточно 2-5 сочетаний команды и показа. ќксперимент начиналсЯ по команде ТђаботайУ.

Ћсновными показателЯми включениЯ активационных систем мозга служили ориентировочный рефлекс, реакциЯ сосредоточениЯ вниманиЯ на движущейсЯ цели и положительные и отрицательные эмоциональные реакции.

”иксировались реакции саморегулЯции: избегание (отведение взглЯда, поворот головы и всего туловища); реакции сосредоточениЯ (времЯ непрерывного слежениЯ за целью); положительные эмоции (улыбка, изменение настроениЯ и словесные оценки - ЗхорошоИ, ЗпонравилосьИ); отрицательные эмоции (надувание и закусывание губ, подергивание щеками, сведение бровей, готовности расплакатьсЯ и др) и словесным оценкам - Зне понравилосьИ, ЗнеприЯтно, медленно двигаетсЯИ, Звообще не едетИ или полному отказу от продолжениЯ участвовать в эксперименте. “ шимпанзе проЯвлЯлась нервозность, почесываниЯ, вокализациЯ, отходы, отворачиваниЯ, мочеиспускание, дефекациЯ, агрессиЯ и др.

ќто позволило разработать способы диагностики функционального состоЯниЯ [патент] ребенка и в реальном масштабе времени количественно оценивать его психофизиологическое функциональное состоЯние в процессе деЯтельности.

„лЯ оценки функционального состоЯниЯ (”‘), обусловленного воздействиЯми любой природы, оценка сдвигов со стороны сердечно-сосудистой системы, находЯщихсЯ в теснейшем взаимодействии и испытывающих при этом влиЯниЯ со стороны головного мозга, представлЯет универсальный ответ организма на стрессовые воздействиЯ и позволЯет количественно оценить баланс и напрЯженность симпатического и парасимпатического отделов нервной системы [1, 5, 7, 18]. ‘ледует отметить, что если при выборе по образцу, преимущественно оказываютсЯ задействованными когнитивные процессы, то при достижении цели, приближающейсЯ с различными скоростЯми, в больше степени включаетсЯ система эмоций. ‘овокупный анализ поведенческих и вегетативных реакций саморегулЯции

четко характеризует функциональное состоЯние (”‘) испытуемых.

„остоверность получаемых данных определЯлась по непараметрическому ’-критерию ‚илкоксона.

ђезультаты

Џри достижении цели, приближающейсЯ с различными скоростЯми или при неожиданной их смене, независимо от вида испытуемого происходили однонаправленные сходные изменениЯ ”‘. ’ак при снижении скорости с 400-250 мм/с до 50-10 мм/с и у детей, и у шимпанзе эмоционально положительное реагирование последовательно сменЯлось ориентировочной реакций, затем поЯвлЯлось сосредоточение на достигаемом объекте и, наконец, проЯвлЯлись пассивные или активные негативнее реакции (рис. 1).

а б в г

ђис. 1. Џримеры реакций саморегулЯции у детей - мимические Р удивление и недовольство (а), пассивное избегание (б) и шимпанзе Р почесывание (в) и избегание-огорчение (г).

Џри этом количество эмоционально отрицательных реакций нарастало по мере снижениЯ скорости приближающегосЯ объекта (рис.2).

ђис. 2 „инамика проЯвлениЯ ориентировочного рефлекса, реакции сосредоточениЯ и эмоциональных реакций у детей дошкольного возраста при достижении ими цели, приближающейсЯ с различными скоростЯми. “словные обозначениЯ: столбики с диагональной штриховкой Р ориентировочнаЯ реакциЯ; столбики с точками Р реакциЯ сосредоточениЯ; серые столбики Р положительные эмоциональные реакции; черные столбики Р отрицательные эмоциональные реакции.

‚месте с этим, в зависимости от скорости движениЯ объекта менЯлись и тактики управлениЯ движущейсЯ лентой, на которой находилсЯ достигаемый объект (рис. 3). …сли достижение объекта, приближающегосЯ с высокими скоростЯми, осуществлЯлось, как правило, нажатием на кнопку одним пальцем, то по мере снижениЯ скорости все испытуемые менЯли способ нажатиЯ, используЯ другую руку, два пальца, ладонь, а шимпанзе добавлЯли предплечье, ногу и, не редко, зубы.

ЏринЯтые нами показатели поведенческих реакций и изменениЯ тактики достижениЯ цели выражали в процентах от общего их числа у данного вида испытуемых, что позволило оценить и сопоставить проЯвлЯемость реакций саморегулЯции у все наших испытуемых.

Ђ Ѓ

ђис. 3. импанзе пытаетсЯ нажимать на кнопку зубами (Ђ). “средненнаЯ количественнаЯ характеристика используемых тактик испытуемыми при снижении скорости приближающейсЯ цели (Ѓ). ЋбозначениЯ: столбики Р темные Р постоЯнное нажатие одним пальцем, светлые Р прерывистое нажатие пальцами. –ифры; 1,2,3,4,5,6 - скорости Р250, 125, 50, 25, 10 и 5 мм/с.

Ќа рис. 4 показано сравнительное количественное изменение реакций избеганиЯ (отведение взглЯда, отворачивание) и эффекторной разрЯдки в процессе достижениЯ приближающейсЯ цели у детей спокойных (желтаЯ линиЯ), возбудимых (краснаЯ линиЯ), спокойных и возбудимых шимпанзе.

а б

ђис. 4. Љоличественное изменение реакций избеганиЯ (а) и эффекторной разрЯдки (б) у шимпанзе (темнаЯ линии) и детей (светлаЯ линиЯ) в процессе приближениЯ ими объекта, движущегосЯ с различными скоростЯми. ЋбозначениЯ: по оси ординат - % поведенческих реакций, по оси абсцисс Р скорости движениЯ объекта: 1 Р 250 мм/с; 2 Р чередование скоростей 250 и 125 мм/с и 3 Р 125 мм/с.

Ќа рисунке четко видно, во-первых, что снижение скорости приближающейсЯ цели у всех испытуемых вело к увеличению, как реакций избеганиЯ, так и реакций двигательной разрЯдки, а во-вторых, видны достоверные индивидуальные различиЯ в ответ на одни и те же физические стимулы Р изменение скорости движениЯ объекта и времени его достижениЯ.

’аким образом, в данной работе были подтверждены ранее полученные нами факты [‘ыренский, Љузнецова, 1990] и показаны индивидуальные особенности изменениЯ этих реакций в процессе достижениЯ цели.

€спользуЯ метод выбора по образцу, когда правильность решениЯ зависит от принЯтиЯ решениЯ, концентрации вниманиЯ, способности к опознанию, извлечению образа из долгосрочной памЯти и т.д., оказалось, что шимпанзе, с одной стороны, способны к достаточно сложной мыслительной деЯтельности, но с другой, увеличение символов в наборе, переходу к выбору от трехмерного к двухмерному их изображению и степени целостности контура изображениЯ (100, 50 и 25%) снижает правильность решениЯ задачи антропоидами в сравнении с детьми (рис.5).

’ак оказалось, что с выбором 100% целостности изображений дети 2-3 лет справились вполне успешно, а шимпанзе достигли только 60% правильности решениЯ задачи. Џри необходимости выбора изображений с 50% целостностью изображениЯ дети младше 2, 5 лет несколько, но не достовернло, снизили успешность решениЯ этой задачи, а шимпанзе снизили правильность решениЯ в 2 раза в сравнении с первой задачей.

Ќаиболее существенные различиЯ проЯвились при выборе изображений с 25% целостностью изображений: если дети старше 2,5 лет незначительно ухудшили показатели успешности, то у детей младше этого возраста процент правильно решенных задач снизилсЯ достоверно (ђ<0,05), а шимпанзе смогли решеить эту задачу только в редких случаЯх (около 10% правильных решений).

Џроведенное исследование, что антропоиды, с одной стороны, в состоЯнии решать сложные когнитивные задачи, как дети младшего дошкольного возраста, но при этом длЯ детей младше 2,5 лет задачи с выбором стимулов с частичной целостью изображений оказываетсЯ сложной задачей, что заставлЯет сделать вывод

ђис. 5. •арактеристика правильнсти выбора по образцу у детей и шимпанзе. ЋбозначениЯ: ось абсцисс Р выбор из изображений 100 %, 50%, 25% целостности контура; ось ординат Р проценты правильности выбора у детей: темные столбики Р дети 2,5-3 лет, светло серые Р дети 2-2,5 лет и темно серые Р шимпанзе.

о дифференцированном подходе при их обучении. ‚месте с этим, как подчеркивал €.Џ. Џавлов (1951), длЯ развитиЯ сильного рефлекса цели (достижение цели при решении любых задач) требуетсЯ напрЯженнаЯ деЯтельность, препЯтствие же только важное условие длЯ его тренировки.

‹юбое достижение цели сопровождаютсЯ не только внешними поведенческими реакциЯми, но и изменениЯми в механизмах регулЯции сердечного ритма (‘ђ) [1, 3, 7, 10, и др.].

ЉоличественнаЯ оценка облака скатерограмм, качественно отражающих баланс симпатической и парасимпатической нервной систем регулЯции ”‘, дает возможность охарактеризовать индивидуальные особенности испытуемых, их тревожность.

ќту задачу помог решить такой показатель, как коэффициент напрЯженности механизмов регулЯции сердечного ритма Р ЗЉИ, который рассчитываетсЯ на основании соотношениЯ длины и ширины ТоблакаУ скаттерограммы (Љ₁= ‚/Ђ Р 1,618, где число 1,618 - физическаЯ константа, характеризующаЯ форму скатерограмм длЯ ЗбазовогоИ R-R интервала). Џри этом, чем меньше напрЯжение регулЯторных механизмов сердечного ритма, тем выше €”‘. Џоложительное значение Љ₁ соответствует вариативной, отрицательное - аритмической напрЯженности механизмов регулЯции сердечного ритма [14].

Ћказалось, что соотношение (Љ) длины и ширины ТоблакаУ у детей с различным типом нервной системы существенно различаютсЯ (рис. 6).

“ детей целеустремленных ТЉУ возрастает в момент выполнениЯ заданиЯ (а, нижнЯЯ криваЯ) и возвращаетсЯ к исходным величинам по завершению его.

“ тревожных испытуемых уже исходный уровень напрЯженности механизмов регулЯции сердечного ритма в 2-3 раза выше и продолжает сохранЯтьсЯ таковым даже по окончанию деЯтельности (а, верхнЯЯ криваЯ).

Џри неуверенности детей в выполнении заданиЯ ТЉУ высок на первых этапах и снижаетсЯ при осознании ребенком правильность решениЯ задачи (б, верхнЯЯ криваЯ), а при неадекватной оценке заданиЯ ребенком ТЉУ исходно низок, но возрастает в ходе выполнении заданиЯ и не снижаетсЯ после завершениЯ заданиЯ.

‘ходнаЯ тенденциЯ изменениЯ показателЯ ТЉУ была получена и у шимпанзе различных возрастных групп при выполнении ими различных заданий.

а б в

ђис. 6. „инамика показателЯ напрЯженности механизмов регулЯции сердечного ритма у детей в процессе выполнениЯ ими заданиЯ. ЋбозначениЯ: по оси ординат Р коэффициент напрЯженности ТЉУ, по оси абсцисс Р цифры: 1 Р прослушивание инструкции, 2 Р выполнение заданиЯ (сосредоточение), 3 Р последействие. ЏунктирнаЯ линиЯ Р динамика ТЉУ спокойных детей.

’аким образом, количественный анализ поведенческих реакций и сопровождающей его динамики вегетативных показателей у шимпанзе и детей дошкольного возраста позволЯет не только глубже понЯть механизмы организации целенаправленного поведениЯ ребенка, а сходство получаемых результатов, отражающих функциональное состоЯние ребенка и шимпанзе, разрешает использовать последнего в качестве биологической модели при изучении когнитивной деЯтельности на до вербальном уровне развитиЯ ребенка, когда по этическим соображениЯм нельзЯ ставить эксперименты на детЯх. Љроме этого, полученные факты дают основание длЯ диагностики функционального состоЯниЯ в реальном масштабе времени с целью предоставлениЯ дозированной когнитивной нагрузки на формирующийсЯ организм ребенка.

‹итература

1. Ѓаевский ђ.Њ. Њатематический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. Њ. Ќаука. 1984. 221 с.

2. ‚ацуро ќ.ѓ. €сследование высшей нервной деЯтельности человекообразных обезьЯн. ‹. Ѓиомедгиз. 1957. 334 с.

3. ‚енцель Њ.„., ‚оскресенский Ђ.„., —ехонадский Ќ.Ђ. Џрименение методов коррелЯциолнного анализа длЯ исследованиЯ сердечной деЯтельности человека в космическом полете. Љн. Њатематические методы анализа сердечного ритма. Њ. Ќаука. 1968. стр. 69-79.

4. Љрауклис Ђ. ‘аморегулЯциЯ высшей нервной деЯтельности. ђига: изд. ЂЌ ‹атвийской ‘‘ђ, 1968. С 162 с.

5. Љузнецова ’.ѓ., Љостыгова Љ.Ќ., €ванов ‚.‚. –еленаправленное поведение шимпанзе с позиций аттракторного метода анализа сердечного ритма // Њозг и поведение. Њатериалы молодежной конференции 18-19 октЯбрЯ 2001 г. ‘Џб. ‘. 56-57.

6. Љузнецова ’.ѓ., ‘ыренский ‚.€. Њетодика регистрации сердечного ритма у шимпанзе // †урн. ‚ысш. Ќервн. „еЯт. 1987. ’. 37. ‘. 184-187.

7. Љузнецова ’.ѓ., ‘ыренский ‚.€., ѓусакова Ќ.‘. импанзе. Ћнтогенетическое развитие в условиЯх лабораторного содержаниЯ. 2006. Џолитехника. 467 с.

8. ‹адыгина-Љотс Ќ.Ќ. Џредпосылки человеческого мышлениЯ. Њ. Њузей „арвина. 1935. 534 с.

9. Џавлов €. Џ. Џолное собрание сочинений. ’. 1-3, Њ.; ‹.: €зд-во ЂЌ ‘‘‘ђ, 1951.

10. Џетраш ‚.‚., ‚ащило ….ѓ., Ѓубнова €.‚. Ћсобенности функциональной взаимосвЯзи кардиоваскулЯрной и респираторной систем у детей, больных бронхиальной астмой, в период ремиссии. Џатол. физиол. и эксп. тер. 1991; 1: 44Р46.

11. ‘еченов €.Њ. ђефлексы головного мозга // €збр. произв. Њ., 1952, с. 7-128.

12. ‘имонов Џ.‚. Њотивированный мозг. Њ. Ќаука. 1987. 267 с.

13. ‘пособ определениЯ целеустремленности: Ђ.с. 1410948 ‘‘‘ђ. ЊЉ€4 Ђ61‚5/16/ ЋткрытиЯ. €зобретениЯ. 1988. Ь 27. ‘.44-46. Љузнецова ’.ѓ., ‘ыренский ‚.€., Ќаулайнен Ѓ.Ђ.

14. ‘пособ определениЯ функционального состоЯниЯ сердечно-сосудистой системы (‘‘‘), Ь 2313279 Љузнецова ’.ѓ., Љузнецов „.‚., Љорнюшина Ќ.Њ.

15. ‘частный Ђ.€. ‘ложные формы поведениЯ у антропоидов. Њ. Ќаука. 1972. 238с.

16. ‘ыренский ‚.€., Љузнецова ’.ѓ. ђефлекс цели у приматов. ‹.: Ќаука, 1990 С 119 с.

17. ”ирсов ‹.Ђ. ‚ысшаЯ нервнаЯ деЯтельность человекообразных обезьЯн и проблема антропогенеза // ”изиологиЯ поведениЯ: нейробиологические закономерности. ‹. Ќаука. 1987. 639-712с.

18. Haan J., Bemmel J. H., Versteeg B et. аll. Quantitative evaluation of fetal heart rate patterns. P. I-II Europ.J. obstetr. And gynecol., 1971. p. 95-102; 103-110.