ЭЭГ-КОРРЕЛЯТЫ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ЭНГРАММ МОДАЛЬНО-СПЕЦИФИЧЕСКИХ ВИДОВ ПАМЯТИ
УДК 159.9.072
А.А. Заиченко (Таганрог) Технологический институт Южного федерального университета в г. Таганроге (ТТИ ЮФУ).
English version: Zaichenko Aleksandra Technological Institute of Southern Federal University in Taganrog (TSURE).
Аннотация. Статья посвящена исследованию в области психофизиологии памяти. В работе представлены результаты исследования при помощи метода электроэнцефалографии электрической активности головного мозга в процессе задействования модально-специфических видов памяти. Исследование заключалось в изучении процесса образования и формирования энграмм (следов памяти) в коре головного мозга на основании анализа основных характеристик альфа-ритма, который является одним из основных показателей электрической активности коры больших полушарий в период актуализации познавательной деятельности сознания.
Ключевые слова: альфа-ритм, электроэнцефалография, память, субъективная психосемантика, кросс-модальные переходы.
В рамках отечественной психологической школы были сформированы представления о субъекте, как носителе целостной, субъективной картины мира, которую он выстраивает в течение всей жизни и в каждом акте своей психической деятельности. Следы психической деятельности в сознании субъекта представляются не набором отдельных содержаний, а организованы в структуры субъективного опыта. Модельным представлением субъективного опыта является образ мира субъекта, в рамках которого все психические содержания определены в иерархически организованные структуры. Образ мира, по мере уменьшения дифференцированности своих элементов, состоит из уровня модально-специфических образов, уровня значений и понятий, уровня амодальных структур, представленных смысловыми механизмами сознания [3]. Предложенная в рамках психосемантики модель образа мира содержит описание структуры и содержаний индивидуального сознания субъекта, однако практически не описывает механизмов функционирования сознания.
Одним из механизмов, который лежит в основе функционирования образа мира является память. Память в большинстве исследований рассматривается как обязательный элемент модельной конструкции психических процессов, однако выведенный из этой жесткой связи, данный семантический механизм позволяет по-другому взглянуть на процессы работы образа мира. Именно память является тем механизмом, который позволяет субъекту сохранять свою идентичность во времени и обеспечивает непрерывность мира в сознании субъекта [1, 2]. Это позволяет говорить о том, что содержанием процессов памяти должны быть особые психические элементы, лишенные модальной специфичности и обеспечивающие процесс перевода информации из одной модальности в другую. А.Ю. Агафонов считает, что память является амодальной структурой. Так, автор отмечает, что в памяти смысл хранится без означающих его носителей. В соответствии с данным подходом память выступает одним из основных механизмов трансляции модально-специфических следов памяти (смыслов) в элементы амодального слоя образа мира (процесс межмодальных переходов, или межмодальная трансляция).
Целью данного исследования являлось изучение роли памяти в процессе перехода между элементами модального и амодального слоя образа мира. Особенностью проводимого исследования является использование психофизиологических методов диагностики в целях доказательства психосемантических закономерностей. В данной работе представлены результаты первого этапа исследования, в котором устанавливались ЭЭГ-корреляты процессов образования и формирования энграмм модально-специфических видов памяти.
Многофункциональная работа памяти обеспечивается благодаря активной и слаженной работе коры больших полушарий и подкорковых структур, участвующих в сложных механизмах запоминания, вспоминания, обработки и закреплении информации. В современной психофизиологии существует большое количество теорий, объясняющих механизмы функционирования памяти. Наиболее проработанной, системной выступает теория о нейронных кодах памяти и её биопотенциальных моделях в рамках векторной психофизиологии. В последние десятилетия русские физиологи Е.Н. Соколов, А.Н. Лебедев, Н.П. Бехтерева и многие другие рассматривали вопрос о процессах образования и хранения энграмм, анализируя поведение нейронных ансамблей и их электрическую активность [4, 6]. Основным количественным показателем поведения электрической активности головного мозга при актуализации процессов когнитивной деятельности ученые выделяли именно альфа-ритм, оценивая его основные характеристики (амплитуду, мощность, частотность импульсации, фазовый сдвиг и особенности синхронизации ритма). А.Н. Лебедев впервые предложил теорию математического моделирования процессов памяти на уровне суммарной биоэлектрической активности мозга. Так, физиологическими основами памяти он считал блоки нейронных импульсов (представленные альфа-ритмом) способные циклически повторяться. По этим представлениям электрическая активность каждого нейронного блока, организующегося в систему, образует нейронный код памяти и отражается на ЭЭГ, по результатам которого можно установить основные характеристики возникновения и закрепления следов памяти в головном мозге [5, 7]. Несмотря на то, что более ранние западные исследования уделяли внимание связи процесса закрепления энграмм с подкорковыми структурами головного мозга, современные исследования российских исследователей, признают поведение электрической активности альфа-ритма, в качестве одного из основных показателей активности головного мозга в процессе актуализации познавательной деятельности.
Целью проведенного эмпирического исследования являлось изучение с помощью метода электроэнцефалографии электрической активности головного мозга в процессе образования и закрепления энграмм. В задачах и гипотезах исследования была отражена необходимость изучения доминантной активности альфа-ритма в процессе образования и закрепления энграмм при актуализации модально-специфических видов памяти (зрительной, тактильной, слуховой, словесно-логической), регистрируемой в определенных областях головного мозга. Экспериментальная группа состояла из студентов (средний возраст 18 лет), которые по всем предварительным характеристикам являлись здоровыми и активными испытуемыми, без выраженных признаков утомления и перенапряжения, что подтвердили первичные (фоновые) съемы общей активности головного мозга.
Первый этап исследования заключался в изучении электрической активности мозга при участии зрительной памяти, а именно с помощью метода зрительного запоминания и метода визуализации. Испытуемые выполняли несколько заданий, включающих в себя запоминание различных карточек с картинками, воспоминание и представление в последующем изображенных на них предметов. Было выявлено, что доминантным ЭЭГ-ритмом при выполнении данной деятельности с помощью включения механизмов зрительной памяти является альфа-ритм, который возникает в затылочной зоне коры головного мозга. При помощи функций программы «топоскоп» и картирования головного мозга, на данном фрагменте ленты исследования удалось проследить доминирующую активность именно альфа-ритма. Так, были установлены следующие характеристики данного ритма в среднем по группе испытуемых: максимальная мощность Рабс=784,43 мкВ2 и Ротн=33,34 мкВ2, наиболее часто встречающийся на данном фрагменте размах частот от f1=8,7 Гц. до f2=11,5 Гц., максимальная амплитуда А=63мкВ.
Было выявлено, что электрическая активность головного мозга при выполнении работы связанной с памятью не характеризуется появлениями резких и сильных импульсов активности, а представляет собой постепенное усиление и увеличение по амплитуде и частоте характера ЭЭГ-ритма. Так при осуществлении процессов визуализации у испытуемых наблюдается постепенное нарастание активности альфа-ритма в затылочной зоне, причем было выявлено усиление амплитуды ЭЭГ-ритмов. Необходимо отметить, что наряду с постепенным усилением сигнала при возникновении и наличии наиболее яркого и высокого по амплитуде импульса (пика активности), наблюдается и постепенное угасание сигнала электрической активности в данной зоне коры, уменьшение его амплитуды. Так при помощи электроэнцефалограммы удалось условно проследить последовательность процессов возникновения, обработки и закрепления следов в памяти. Кросс-спекторный анализ подтверждает, что самым мощным ритмом головного мозга при актуализации зрительной памяти является альфа-ритм, причем было выявлено, что мощные синхронные связи между электродами устанавливались именно альфа-ритмом в затылочной зоне коры головного мозга, что показал качественный анализ и сравнение кросс-спекторных таблиц. Была выявлена выраженная реактивность симметричных затылочных (О1 – О2) корковых областей с направленными максимальными сдвигами к медиальным зонам коры головного мозга (со средним отведением электродов около 0,63). Использования функции спектрального анализа и качественный анализ его основных таблиц и диаграмм показал, что импульсация альфа-ритма, а именно передача сигнала в нейронных ансамблях и между ними – это процесс цикличный и периодичный, характеризующийся постоянными и постепенными всплесками и спадами активности ритмов (рис. 1).
Рис. 1. Спектральный анализ ЭЭГ-ритмов головного мозга при участии зрительной памяти
Целью второго этапа исследования было изучение электрической активности коры головного мозга при участии процессов тактильной памяти. Используя тактильную связь, испытуемые знакомились с предметами, впоследствии представляя, вспоминая информацию о данных объектах. В ходе анализа и обработки полученных результатов было выявлено, что при выполнении данной деятельности в головном мозге наблюдается повышенная активность альфа-ритма в теменной зоне коры, который имеет следующие характеристики: максимальная мощность Рабс=570,2 мкВ2 и Ротн=21,3 мкВ2, наиболее часто встречающийся на данном фрагменте размах частот от f1=9 Гц. до f2=11,5 Гц., максимальная амплитуда А=48 мкВ. При этом в период осуществления данного процесса также наблюдается последовательное возникновение импульса и его постепенное угасание, характеризующиеся постоянно колеблющимся изменением амплитуды ритма. При качественном анализе кросс-спекторных таблиц было выявлено, что самым мощным ритмом при актуализации процессов тактильной памяти выступает именно альфа-ритм и его наиболее устойчивые синхронные связи между электродами устанавливались в задних отделах коры больших полушарий (рис. 2). Была выявлена выраженная реактивность симметричных теменной медиальной (Рz) и латеральных (Р3 – Р4) корковых областей с направленными максимальными сдвигами к межцентральным зонам коры больших полушарий (со средним отведением электродов около 0,42). Спектральный анализ на данном фрагменте позволил оценить степень выраженности и силу импульсации альфа-ритма в теменных долях коры головного мозга. Качественный анализ диаграмм и таблиц подтвердил, что процесс образования энграмм и их закрепления – процесс периодичный и цикличный, характеризующийся наличием стадии подготовки, нарастания импульса, пика и спада сигнала.
Рис. 2. Кросс-спекторный анализ межцентральных связей в головном мозге при работе тактильной памяти
На третьем этапе исследования испытуемым предлагалась задача запоминания, воспроизведения набора слов, определения запомненных слов в наборе словесных рядов и решение логических задач, связанных с запомненными словами. На этом этапе мы исследовали работу памяти с информацией, представленной в звуковой модальности и работу памяти в процессе другого когнитивного процесса (мышления). Важно отметить, что доминирующем ЭЭГ-ритмом мозга, при выполнении испытуемыми данной деятельности, выступил более высокочастотный бета-ритм в височных долях коры больших полушарий. Альфа-ритм также присутствовал на всем этапе выполнения данной деятельности, но как показал кросс-спекторный анализ доминирующем ритмом по показателям максимальных амплитуды (А=39 мкВ) и мощности (Рабс=317,38 мкВ2 и Ротн=14,3 мкВ2) электрической активности выступил именно бета-ритм. Это объясняется вовлечением уже целого комплекса когнитивных процессов в головном мозге, активным использованием процессов мышления и внимания. Проведенное эмпирическое исследование показывает, что память как процесс функциональный, неотделим от других когнитивных процессов, что говорит и о наличии более высокочастотных ЭЭГ-ритмов, регистрирующихся в процессе целостной когнитивной деятельности.
Таким образом, в данной работе было отражено, насколько важным показателем характерных особенностей образования, формирования и закрепления следов памяти является альфа-ритм, который в зависимости от выполнения той или иной деятельности активизируется в разных участках коры головного мозга. При активации зрительной памяти альфа-ритм регистрируется в затылочных областях коры головного мозга, при актуализации тактильной памяти – в теменной зоне коры, при активации процессов слуховой памяти – в височных долях коры головного мозга. Следующим этапом нашего исследования является изучение переходов между модальными стимулами и установление локализации ритмической активности при разных типах используемых модальностей. Полученные результаты позволят обосновать роль памяти в процессах межмодальных трансляций и уточнить особенности функционирования образа мира субъекта. С практической точки зрения это даст возможность создавать обучающие материалы с использованием подачи материала по разным модальностям, что позволит уменьшать время обучения, как в теоретических областях знания, так и при выработке практических навыков.
Литература
- Агафонов А.Ю. Основы смысловой теории сознания. – СПб.: Издательство «Речь», 2003.
- Аллахвердов В.М. Сознание как парадокс. (Экспериментальная психология т. 1) – СПб: «Издательство ДНК», 2000.
- Артемьева Е.Ю. Основы психологии субъективной семантики / Под ред. И.Б. Ханиной. – М.: Наука; Смысл, 1999.
- Данилова Н.Н. Психофизиология: Учебник для вузов. – М.: Аспект Пресс, 2001.
- Лебедев А.Н. Психофизиологические закономерности восприятия и памяти. – М.: Наука, 1985.
- Марютина Т.М., Кондаков И.М. Психофизиология. – Москва: «Янус», 2003.
- Циркин В.И., Трухина С.И. Физиологические основы психической деятельности и поведения человека. – Нижегородская ГМА, 2001.
Заиченко Александра Анатольевна – студентка Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге (ТТИ ЮФУ).
e-mail:
Заиченко А.А. ЭЭГ-корреляты процессов образования и формирования энграмм модально-специфических видов памяти [Электронный ресурс] // Прикладная психология и психоанализ: электрон. науч. журн. 2010. N 4. URL: http://ppip.idnk.ru (дата обращения: чч.мм.гггг).
Все элементы описания необходимы и соответствуют ГОСТ Р 7.0.5-2008 "Библиографическая ссылка" (введен в действие 01.01.2009). Дата обращения [в формате число-месяц-год = чч.мм.гггг] – дата, когда вы обращались к документу и он был доступен.