Психология и социология/11. Психофизиология

 

К.пс.н. Ткачева Л.О., к.пс.н. Наследов А.Д.

 

Санкт-Петербургский государственный университет, Россия

 

Психофизиологические маркеры осознания смысла визуально предъявляемых текстов

 

Мы задались целью исследовать психофизиологические маркеры процесса осознания в зависимости от информационной сложности среды и от показателей когнитивного стиля. В современной психологической науке на данный момент существует большое количество подходов и теорий в отношении феномена сознания. В нашем исследовании термином осознание мы обозначаем процесс включения новой информации в текущий информационный контекст.

Обратившись к анализу психофизиологических исследований процесса осознания, мы обнаружили, что многие исследователи отмечали, что процесс осознания сопровождается синхронизацией биоэлектрической активности мозга в диапазонах высокочастотной ритмики и повышением величины фрактальной размерности ЭЭГ [1-4]. Вместе с тем, существуют данные других, не менее компетентных исследователей, о том,  что процесс осознания, напротив, сопровождается синхронизацией медленноволновой ритмики, преимущественно в тета-диапазоне [5-9].

Мы предположили, что процесс осознания протекает в несколько этапов. Что на одних этапах этого процесса происходит усложнение в работе мозга, сопровождающееся синхронизацией биоэлектрической активности в диапазонах высокочастотной ритмики и повышением величины фрактальной размерности ЭЭГ, а на других этапах, напротив, происходит упрощение в работе мозга, сопровождающееся синхронизацией биоэлектрической активности в диапазонах медленночастотной ритмики и снижением величины фрактальной размерности ЭЭГ. Мы также предположили, что восприятие сложных или простых визуальных стимулов, моделирующих уровни информационной сложности среды, может влиять на процесс осознания и что процесс осознания протекает по-разному у людей с различными когнитивными стилями.

Было принято решение исследовать психофизиологические показатели процесса осознания на примере вербальной (текстовой) информации, предъявляемой визуально. Был разработан межгрупповой многофакторный многоэтапный экспериментальный план с предварительными и итоговыми измерениями по типу временных серий [10]. Проведение исследования в несколько этапов было обусловлено необходимостью отбора и валидизации стимульного материала.  На первом этапе эксперимента были отобраны фрактальные динамические изображения, статистически значимо влияющие на функциональное состояние мозга. Затем была решена проблема отбора и валидизации текстового стимульного материала с помощью методов экспертных оценок. Мы выбрали классификацию драматических сюжетов, предложенную Ж. Польти [11]. Была проведена экспертная оценка 36 классических драматических сюжетов, по 10-балльной шкале – по степени выраженности каждого сюжета в собственной жизни. В результате факторного анализа данных были получены 5 сюжетных линий. На втором этапе экспертизы из 21 одного исходного текста, при помощи экспертных оценок были отобраны 7 текстов-стимулов. 6 - те, в отношении сюжета которых эксперты были практически единодушны. Один текст, в отношении которого мнения испытуемых распределились поровну, выступал в качестве контрольного. Для того, чтобы «уловить» момент осознания, был создан алгоритм поэтапного предъявления текстов с постепенно проявляющимися словами, так, чтобы уровень ясности в отношении сюжета текста у испытуемого достигается постепенно. Разработанная на этой основе компьютерная программа управления экспериментом позволила регистрировать время предъявления текстов и выбор сюжета испытуемым с максимальной точностью, до сотой секунды.

Эксперимент был реализован на ЭЭГ комплексе телепат 104-р, с 19 активными монополярными отведениями по международной системе 10-20 [12]. Каждому из 156 испытуемых, при помощи программы поэтапно предъявлялось 3 текста до воздействия и 4 текста после воздействия. Экспериментальное воздействие: фрактальный визуальный ряд. Контрольное воздействие: геометрический визуальный ряд. Регистрировались: 1) показатели ЭЭГ по 19 отведениям – постоянно; 2) момент времени осознания для каждого текста (этап предъявления, на котором испытуемый  относил его к одной из категорий).) Предварительно применялись методики диагностики когнитивного стиля. Для проверки гипотезы о связи когнитивного стиля с осознанием смысла текстов использовались методики «Сравнение похожих рисунков» Дж. Кагана и «Свободная сортировка объектов» Р. Гарднера (в модификации В. Колги) [13-14].

В результате эксперимента были выделены и проанализированы три этапа осознания вербальной информации (текстов): «до осознания», «в момент осознания», «после осознания». Применен 3-факторный ANOVA с повторными измерениями. Зависимые переменные: вычисленные факторные оценки (F1  и F2), интегрирующие показатели фрактальной размерности по 19 отведениям. Факторы: первый фактор отражает величину фрактальной размерности по затылочным отведениям с преимущественным включением правого полушария (F1) - отведения O1, O2, P3, P4, T6, C4, второй фактор включает в себя фронтальные отведения с преимущественным включением левого полушария (F2) - отведения Fp1, Fp2, F3, F7, F8. Основной результат – главный эффект фактора «этап осознания» (до, во время, после) в отношении компоненты F2 представлен на рис.1.  Левый рисунок из пары отражает изменения для контрольной группы, правый – для экспериментальной.

Рис. 1. Главный эффект фактора Состояние в отношении компоненты F2.

Обнаружилось, что этапы осознания различаются между собой по значению величины фрактальной размерности ЭЭГ. Кривая фрактальной размерности ЭЭГ в процессе осознания имеет V-образный характер и представляет собой алгоритм изменений в информационной сложности работы мозга. Этот эффект обнаружен для обеих групп и, в целом, для всех отведений.

Было выявлено, что увеличение объема информации, доступной восприятию испытуемого, сопровождается ростом биоэлектрической активности на уровне высокочастотных ритмов. Подобное увеличение высокочастотной ритмики отмечалось многими исследователями, например, при моделировании ситуации решения креативных заданий [15-17], в экспериментальной ситуации, связанной с анализом семантической информации [18-19] или в экспериментальной ситуации, задействующей процессы сохранения информации в рабочей памяти [20].   Мы предполагаем, что это связано с ситуацией выбора одного сюжета из нескольких возможных альтернатив. Когда достигается пороговое значение ясности, после которой испытуемый принимает решение об осознании, регистрируется всплеск медленноволновой активности (в тета-диапазоне). По-видимому, биологическая функция этого механизма заключается в консолидации информации в рамках семантических связей. В пользу такого предположения свидетельствуют данные исследований изменений длиннодистантных связей на уровне тета-частот, интерпретируемые как показатель инте­грации деятельности отдаленных нейронных ансамблей [21-22].

Было обнаружено, что такие характеристики процесса осознания, как скорость и точность, зависят в большей степени от индивидуальных когнитивных особенностей субъекта и определяются параметрами когнитивного стиля. Так, обнаружилось, что в ситуации, когда требуется качественное осознания типа вербальной информации с ограничением времени оптимальный по точности когнитивный стиль для человека с преобладанием в когнитивном стиле параметра синтетичности – низкоскоростной, а для человека с преобладанием в когнитивном стиле параметра аналитичности – высокоскоростной.

Было выявлено влияние фрактальности входящих визуальных рядов на скорость протекания процесса осознания смысла текстов в зависимости от параметров когнитивного стиля. Так, наиболее подверженными влиянию фрактальности внешней стимуляции оказались лица с преобладанием в когнитивном стиле параметров импульсивности и синтетичности, которые продемонстрировали более высокую скорость осознания сюжета после просмотра фрактального стимульного ряда. А в наименьшей степени подвержены влиянию фрактальной внешней стимуляции лица с преобладанием в когнитивном стиле рефлексивности и аналитичности, у которых скорость осознания никак не изменилась в связи с просмотром фрактального стимульного ряда.

   

Исследование выполнено при поддержке  гранта РГНФ №13-06-00637.

Эта работа является частью фундаментального научного исследования, финансируемого за счет федерального бюджета, по областям знаний, обеспечивающим подготовку кадров в СПбГУ (мероприятие 2).

 

Литература:

1.      Crick F., Koch Ch. 1990. Vol. 2. р. 263 – 275;

2.      Lutzenberger W., et.al. 1994. Vol. 176 №1. p. 115-118;

3.      Weiss S., Rappelsberger P. 1996. Vol. 209. p. 17-20;

4.      Данилова Н.Н., с соавт. 2002. №3. с. 34-41; 2005. № 4-5. с. 95-96

5.      Gray J.A. The contents of consciousness: A neuropsychological conjecture // Behav. Brain Sci. 1995. Vol. 18. №4. P. 659-676.

6.      Прибрам К. Языки мозга. Экспериментальные парадоксы и принципы нейропсихологии. М.: Прогресс. 1975. С. 174-185.

7.      Симонов П.В. Сознание и мозг // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 1993. т. 43. № 2. с. 213-215.

8.      Виноградова О.С., Кичигина В.Ф., Зенченко К.И. Пейсмекерные нейроны медиальной септальной области переднего мозга и тета-ритм гиппокампа // Биологические мембраны. 1998. Т.11.  № 6. с. 715-725.

9.       Шелепин Ю.Е., Фокин В.А., Хараузов А.К., Пронин С.В., Чихман В.Н. Локализация центра принятия решений при восприятии формы зрительных стимулов // Доклады Академии Наук / Физиология. 2009. том 429. № 6. с. 835–837.

10.  Кэмпбелл Д. Модели экспериментов в социальной психологии и прикладных исследованиях. М.: Прогресс. 1980. с. 114.

11.  Луначарский А.В. Искусство и революция. Сборник статей. М.: Новая Москва. 1924. с. 51-53.

12.  Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю. Введение в психофизиологию. М.: Флинта. 2001. С. 23.

13.  Холодная М.А. Когнитивные стили. О природе индивидуального ума. СПб: Питер. 2004. с. 28, 60-62, 240-241.

14.  Холодная М.А. Психология интеллекта: парадоксы исследования. М.: Барс. 1997. с. 198.

15.  Разумникова О.М. Мышление и фун­кциональная асимметрия мозга. Новоси­бирск: СО РАМН. 2004. с. 72-76.

16.  Jausovec N., Jausovec К. EEG activity during the performance of complex mental problems // Psychophysiol. 2000. Vol. 36. p. 73-88.

17.  Petsche H., Etlinger S.C. EEG aspects of cognitive processes: A contribution to the proteus-like nature of consciousness // Psychol. 1998. Vol. 33. №3. p. 199-212.

18.  Lutzenberger W., Pulvermuller F., Btibaumei N. Words and pseudowords elicit distinct patterns of 30-Hz EEG responses in human // Neurosci. 1994. Vol. 176 №1. p. 115-118.

19.  Pulvermuller F., Preissl H., Lutzenberger W., and Birbaumer N. Spectral responses in the gamma-band: physiological signs of higher cognitive processes? // Neuro-Report. 1995. Vol. 6. p. 2057-2064.

20.  Tallon-Baudry C., Kreiter A., Bertrand O. Sustained and Transient Oscillatory Responses in the Gamma-Band and Beta-Band in a Visual Short-Term-Memory Task in Humans // Visual Neuroscience. 1999. Vol. 16. № 3. p. 449-459.

21.  Von Stein A., Samthein J. Different fre­quencies for different scales of cortical inte­gration: from local gamma to long range alpha/theta synchronization // Psychophysiol. 2000. Vol. 38. p. 301-313.

22.  Petsche H., Kaplan S., Von Stein A., Filz 0. The possible meaning of the upper and lower alpha frequency ranges for cognitive and creative tasks // Psychophysiol. 1997. Vol. 26. №1-3. p. 77-97.