Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ при слуховом восприятии действий и ее связь с уровнем интеллекта у детей 7-10 лет | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2021. № 56. DOI: 10.17223/19988591/56/5

Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ при слуховом восприятии действий и ее связь с уровнем интеллекта у детей 7-10 лет

Исследована динамика индивидуальной частоты теменно-затылочного альфа-ритма (ИЧА) электроэнцефалограммы (ЭЭГ) у детей в возрасте 7-10 лет (п = 62) при восприятии с закрытыми глазами звуков знакомых инструментальных действий (перемещение компьютерной мыши экспериментатором), а также ее связь с показателями развития вербального и невербального интеллекта. В исходной ситуации расслабленного бодрствования выявлены значимо более высокие значения ИЧА в группе девочек 9-10 лет по сравнению с группой 7-8 лет; различия между группами мальчиков не достигали статистической значимости. Установлено, что уровень развития невербального интеллекта положительно коррелировал (г = 0,28) c ИЧА в совокупной выборке детей. Условие слухового восприятия знакомых инструментальных действий приводило к снижению ИЧА у большинства испытуемых, что в наибольшей степени выражено в группе девочек 9-10 лет. Дети, показавшие рост ИЧА в процессе звукового восприятия знакомых инструментальных действий, характеризовались более низким, по сравнению со сверстниками, уровнем развития невербального интеллекта. Результаты исследования указывают на наличие связи между особенностями реактивности индивидуальной частоты альфа-ритма и уровнем развития невербального интеллекта у детей младшего школьного возраста.

The EEG alpha rhythm frequency dynamics during the auditory perception of actions and its relation to intelligence level.pdf Введение Среди различных ритмов электроэнцефалограммы (ЭЭГ) альфа-ритм обладает наиболее устойчивыми индивидуальными характеристиками, прежде всего - показателями спектральной мощности и доминирующей частоты [1, 2]. Попытки выявить связь между интериндивидуальными различиями в доминирующей частоте альфа-ритма ЭЭГ человека (так называемая ин- Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ 109 дивидуальная частота альфа-ритма, ИЧА) и эффективностью когнитивной переработки информации неоднократно предпринимались исследователями еще во второй половине прошлого века [3, 4]. К настоящему времени продемонстрирована возможность использования показателя ИЧА как предиктора меры успешности при выполнении человеком различных перцептивных [5, 6] и когнитивных [7] задач. Показано, что индивиды с относительно низкими значениями ИЧА обрабатывают информацию медленнее [8], а также менее успешны при выполнении задач на оценку памяти [4] и общего интеллекта [9] по сравнению с индивидами, имеющими относительно высокие показатели ИЧА. ИЧА принято рассматривать как довольно устойчивый индивидуальный признак [10], обладающий высокой степенью наследуемости [11, 12] и тестретестовой надежности [13, 14]. Интериндивидуальные различия в ИЧА в состоянии покоя могут рассматриваться как эндофенотипические черты, которые связаны с различиями в механизмах активации мозга и генерации альфа-волн [15] и характеризуют предрасположенность к эффективной когнитивной деятельности [16]. Обращает на себя внимание также тот факт, что снижение ИЧА сопровождает процессы выраженного ослабления ряда когнитивных способностей в пожилом возрасте [17, 18]. Ряд исследователей указывает на возможность использования показателя ИЧА в качестве одного из информативных нейрофизиологических маркеров общей когнитивной эффективности мозга человека [9, 10]. Например, в исследованиях со взрослыми испытуемыми показано, что наибольшая успешность в обучении достигается у лиц, ЭЭГ которых отличается сочетанием высокой частоты и широкого диапазона альфа-активности [19]. При этом значимая связь между ИЧА и уровнем общего интеллекта обнаруживается лишь в группе людей позднего зрелого возраста [20]. Мы полагаем, что исследования особенностей взаимосвязи между индивидуальной эффективностью когнитивных процессов и параметрами осцилляций ЭЭГ в частотном диапазоне альфа-ритма более продуктивно осуществлять в контексте анализа характеристик реактивности ИЧА в процессе выполнения когнитивных задач различной степени сложности и модальной специфичности. Включение в анализ показателей общего интеллектуального развития подразумевает учет уже известных закономерностей между эффективностью когнитивной обработки и степенью вовлечения в нее релевантных мозговых процессов (так называемая теория нервной эффективности [21]), которые, в свою очередь, могут отражаться в динамике отдельных параметров ЭЭГ, в частности модуляциях ИЧА. Цель данного исследования - изучение особенностей реактивности доминирующей частоты альфа-ритма у детей младшего школьного возраста в процессе слухового восприятия звуков, сопровождающих знакомые инструментальные движения, а также оценка ее возможной связи с показателями развития вербального и невербального интеллекта. Дополнительно оценено С.А. Махин, А.И. Кайда, Е.В. Эйсмонт и др. 110 возможное влияние на данные показатели и связь с ними таких факторов, как пол и возраст ребенка. Материалы и методики исследования Испытуемые и критерии их отбора. В настоящем исследовании приняли участие дети младшего школьного возраста в диапазоне от 7 до 10 лет (62 человека), которые соответствовали специальным критериям отбора. Данный возрастной период выбран с целью ограничения возможного влияния на зависимые переменные (уровни вербального и невербального интеллекта) факторов, связанных с социальной ситуацией развития и психофизиологическими особенностями взросления. С целью изучения возможного влияния фактора возраста выборку участников дополнительно делили на две группы: 7-8 лет (24 мальчика, 10 девочек) и 9-10 лет (14 мальчиков, 14 девочек). Родителям участвующих в исследовании детей предоставлена актуальная информация, касающаяся целей и процедуры исследования. От родителей получено письменное согласие на участие их детей в эксперименте. Настоящее исследование соответствовало этическим принципам Хельсинкской декларации 1964 г. и одобрено этическим комитетом Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Основной критерий отбора испытуемых для дальнейшего анализа в рамках настоящего исследования - наличие нормального (или скорректированного до нормального) уровня зрения и слуха, предпочтение правой руки в работе с компьютерной мышью, а также достаточный уровень когнитивного развития (уровень общего интеллекта не менее 80 баллов). Дополнительные требования - наличие как минимум 20 секунд безартефактной записи ЭЭГ в рамках анализируемых этапов эксперимента, а также отсутствие статистических выбросов в анализируемых показателях. Процедура эксперимента. В ходе эксперимента испытуемого и экспериментатора размещали в положении сидя за расположенными рядом рабочими местами (экспериментатор справа на расстоянии около 1,5 м). Перед каждым из них на столе находились монитор и компьютерная мышь (КМ). На экран монитора перед испытуемым выводили видеоизображение участка стола экспериментатора с КМ. Совокупность экспериментальных заданий включала в себя этапы (длительностью 30 с каждый) пассивной зрительной фиксации на видеоизображении неподвижной КМ, выполнения самостоятельных круговых движений с КМ, наблюдения за аналогичными движениями экспериментатора, имитации движений экспериментатора в режиме реального времени, периода отдыха при условии закрытых глаз, а также слухового восприятия характерных звуков, сопровождавших движения КМ экспериментатора (при условии закрытых глаз). С более детальным содержанием методики эксперимента можно ознакомиться в ранее опубликованных публикациях [22, 23]. Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ 111 В данной работе анализировали динамику ЭЭГ участников на этапах эксперимента, соответствующих двум заключительным ситуациям при условии закрытых глаз: расслабленного бодрствования (РБ) и слухового восприятия (СВ) знакомых движений с КМ, осуществляемых экспериментатором. Выбор именно этих двух этапов обусловлен следующими соображениями: во-первых, ожиданием того, что к моменту их достижения у участников уже должны сформироваться прочные слуховые ассоциации между выполнением экспериментатором инструментальных движений и сопровождающими их периодическими звуками трения КМ о рабочую поверхность стола и, во-вторых, относительной простотой выделения доминирующей частоты альфа-ритма в затылочно-теменных отведениях даже при условии открытых глаз. С целью сохранения устойчивого внимания к звуковым стимулам участникам предварительно давали задание подсчитать количество циклов вращения экспериментатором КМ, которые они воспринимали на слух. Регистрация ЭЭГ. Запись, обработку и анализ ЭЭГ осуществляли по общепринятой методике с помощью автоматизированного комплекса, состоящего из электроэнцефалографа «Нейрон-Cпектр-3» (фирма «Нейрософт», Россия) и персонального компьютера. ЭЭГ-потенциалы отводили монополярно от 19 электродов, стандартно расположенных по системе 10-20. В качестве референтного электрода использовали объединенные контакты, закрепленные на мочках ушей. Частоты среза фильтров высоких и низких частот составляли соответственно 1,5 и 35 Гц, частота оцифровки ЭЭГ-сигналов - 250 Гц, эпохи анализа - 4 с (с перекрытием 50%). Сигналы обрабатывали с помощью быстрого преобразования Фурье. Для обработки данных использовали компьютерную программу WinEEG (фирма «Мицар», Россия). Артефакты удаляли с помощью встроенного в приложение метода независимых компонент с дополнительным визуальным контролем качества записи. Определение частоты альфа-ритма и ее реактивности. Областью интереса в рамках настоящего исследования выступала активность латераль-но расположенных теменных (P3, P4) и затылочных (O1, O2) электродов, для которых рассчитывались показатели ИЧА в диапазоне частот 7-13 Гц (с помощью компьютерной программы «EEG-Mapping 3», программист Е.Н. Зинченко), усредненные по четырем указанным отведениям в совокупности для соответствующих этапов эксперимента. Реактивность частоты альфа-ритма определялась отдельно для каждого испытуемого как разница между значениями доминирующей частоты альфа-ритма в двух ситуациях: слухового восприятия инструментальных движений и расслабленного бодрствования (с закрытыми глазами). Положительные значения реактивности частоты указывали на ее рост в условиях слухового восприятия движений, а отрицательные - на ее падение. Уровень интеллекта. Уровень общего интеллектуального развития участников оценен с помощью детского варианта теста Векслера (WISC) С.А. Махин, А.И. Кайда, Е.В. Эйсмонт и др. 112 [24] непосредственно в день проведения эксперимента. Методика состоит из 12 субтестов, по результатам выполнения которых рассчитывают уровни развития вербального и невербального интеллекта, а также интегральный балл общего интеллекта. Суммы первичных оценок переведены в стандартные баллы в соответствии с возрастными нормами для каждого участника исследования. В контексте настоящей работы проанализированы показатели вербального и невербального интеллекта отдельно. Статистическая обработка. Собранные материалы обрабатывали в программном пакете StatSoft Statistica 12.0 с помощью стандартных методов описательной и индукционной статистики. Рассчитаны средние значения анализируемых показателей, а также соответствующие им среднеквадратические (стандартные) отклонения. Для оценки нормальности распределения использован W-критерий Шапиро-Уилка. Статистические выбросы определены с помощью критерия Граббса. Различия между уровнями анализируемых переменных оценены с помощью t-критерия Стьюдента для независимых выборок. Связь между показателями интеллекта и доминирующей частотой альфа-ритма оценена с помощью расчета коэффициентов корреляции Пирсона. Оценка значимости изменений в частоте альфа-ритма проведена с помощью многофакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями. Оценка связи между показателями реактивности частоты альфа-ритма и уровнями вербального и невербального интеллекта выполнена с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Данные в работе представлены в виде средней арифметической величины и стандартного отклонения (M ± SD). Результаты исследования Усредненные по возрастной группе и полу показатели вербального и невербального интеллекта, а также индивидуальной частоты затылочно-теменного альфа-ритма в исследуемой выборке детей представлены в табл. 1. Различия в ИЧА между участниками разного пола в младшей группе незначимы, при этом в группе детей в возрасте 9-10 лет у девочек данный показатель статистически значимо выше (t = -3,66; p = 0,001). При сравнении детей одного пола в старшей группе мальчиков увеличение частоты альфа-ритма несущественное, а в группе девочек - статистически значимое (t = 2,32; p = 0,03). Статистически значимых различий в уровне развития вербального и невербального интеллекта детей разного пола и возраста не выявлено. Корреляционный анализ взаимосвязи между ИЧА и степенью развития интеллекта позволил выявить статистически значимую положительную корреляцию с уровнем невербального интеллекта младших школьников (г = 0,28; p = 0,028). Корреляционное поле, отражающее данную взаимосвязь, представлено на рис. 1. Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ 113 Таблица 1 [Table 1] Усредненные показатели индивидуальной частоты альфа-ритма и уровней развития вербального и невербального интеллекта в группах детей разного пола и возраста [Mean individual alpha peak frequency values and verbal and nonverbal intelligence scores in children grouped by gender and age] (M ± SD) Рис. 1. Взаимосвязь между индивидуальной частотой альфа-ритма и уровнем невербального интеллекта у детей 7-10 лет. Примечание. По оси абсцисс отложены значения индивидуальной частоты альфа-ритма, Гц. По оси ординат - уровень развития невербального интеллекта, в баллах [Fig. 1. Correlation between individual alpha peak frequency and nonverbal intelligence score in children aged 7-10 years. On the Х-axis - Individual alpha peak frequency, Hz. On the Y-axis - Nonverbal intelligence score] Показатель [Indicator] Возраст, год [Age, years] 7-8 9-10 Мальчики [Boys] Девочки [Girls] Мальчики [Boys] Девочки [Girls] Частота альфа-ритма, Гц [Alpha peak frequency, Hz] 9,18 ± 0,54 9,45 ± 0,76 9,25 ± 0,61 10,11 ± 0,63 Вербальный интеллект, балл [Verbal intelligence score] 111,6 ± 14,6 109,9 ± 5,7 112,1 ± 14,0 114,4 ± 15,4 Невербальный интеллект, балл [Nonverbal intelligence score] 112,3 ± 13,2 110,3 ± 11,9 110,4 ± 12,5 118,4 ± 12,2 В ситуации слухового восприятия инструментальных движений относительно условия расслабленного бодрствования (с закрытыми глазами) С.А. Махин, А.И. Кайда, Е.В. Эйсмонт и др. 114 значение доминирующей частоты альфа-ритма в совокупной выборке испытуемых снижалось в среднем на 0,13 ± 0,28 Гц. Значимость модуляций ИЧА в связи с анализируемыми экспериментальными условиями оценивали с помощью дисперсионного анализа с повторными измерениями. Условие СВ инструментальных движений статистически значимо влияло на частоту альфа-ритма (F158 = 16,79;p < 0,001) как в качестве основного фактора, так и при его взаимодействии с фактором пола (Fl 58 = 7,61;p = 0,008), а также при взаимодействии с факторами пола и возраста (F 58 = 6,6; p = 0,013). По результатам индивидуальной оценки реактивности частоты альфа-ритма совокупную выборку детей дополнительно разделили на подгруппы в соответствии с характером модуляций частоты альфа-ритма: тех, у кого частота альфа-ритма росла более чем на 0,1 Гц (подгруппа роста частоты альфа-ритма), тех, у кого частота альфа-ритма падала более чем на 0,1 Гц (подгруппа падения частоты альфа-ритма), а также тех, у кого частота альфа-ритма изменялась несущественно, в пределах ±0,1 Гц (подгруппа стабильной частоты альфа-ритма). Усредненные значения сдвига доминирующей частоты альфа-ритма в ситуации СВ во всех подгруппах, а также количество детей в каждой из них с определенным типом реактивности частоты альфа-ритма представлены в табл. 2. Таблица 2 [Table 2] Показатели сдвига индивидуальной частоты альфа-ритма в ситуации слухового восприятия инструментальных движений относительно условия спокойного бодрствования в группах детей разного пола и возраста [Individual alpha peak frequency shifts under condition of the auditory perception of instrumental movements relative to the condition of wakeful rest in children grouped by gender and age] (M ± SD, n) Показатель [Indicator] Возраст, год [Age, years] 7-8 9-10 Мальчики [Boys] Девочки [Girls] Мальчики [Boys] Девочки [Girls] Средний сдвиг частоты альфа-ритма, Гц [Mean shift value for alpha rhythm frequency, Hz] -0,11 ± 0,23 -0,12 ± 0,25 0,02 ± 0,33 -0,34 ± 0,2 Рост частоты альфа-ритма, количество человек [Increased alpha rhythm frequency, number of subjects] 2 5 4 0 Стабильная частота альфа-ритма, количество человек [Stable alpha rhythm frequency, number of subjects] 6 2 5 1 Снижение частоты альфа-ритма, количество человек [Decreased alpha rhythm frequency, number of subjects] 13 6 5 13 Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ 115 Сравнительная гистограмма показателей вербального и невербального интеллекта в подгруппах с разным типом реактивности частоты альфа-ритма в ситуации СВ представлена на рис. 2. По причине относительно низкого числа испытуемых с определенным типом реактивности частоты альфа-ритма в отдельных подгруппах, выделенных на основе возраста и пола участников, дальнейший анализ взаимосвязей между модуляциями частоты альфа-ритма и интеллектуальным развитием детей проводили без учета факторов пола и возраста. 140 г I рост частоты стабильная частота снижение частоты [Frequency increase] [Stable frequency] [Frequency decrease] ■вербальный интеллект [Verbal intelligence] □невербальный интеллект [Nonverbal intelligence] Рис. 2. Средние показатели уровня развития вербального и невербального интеллекта в подгруппах детей, демонстрирующих разный тип реактивности частоты альфа-ритма в ситуации слухового восприятия инструментальных движений. Примечание. На оси абсцисс указан тип модуляций частоты альфа-ритма в ответ на слуховое восприятие инструментальных движений; на оси ординат обозначен уровень развития интеллекта, в баллах; * - статистически значимые различия приp < 0,05; ** - статистически значимые различия приp < 0,01 [Fig. 2. Mean values of verbal and nonverbal intelligence levels in children grouped by different types of individual alpha peak frequency reactivity under condition of the auditory perception of instrumental movements. On the X-axis - Alpha frequency modulation type in response to the auditory perception of instrumental movements. On the Y-axis - Intelligence score. * p < 0.05; ** p < 0.01] Однофакторный дисперсионный анализ, выполненный для показателей вербального и невербального интеллекта (отдельно для каждого типа интеллекта) у детей, относящихся к подгруппам с разным характером реактивности частоты альфа-ритма, позволил выделить значимые различия только в уровне невербального интеллекта (F259 = 4,95; p = 0,01). Расчет контрастов (F-статистика) выявил статистически значимо более низкие показатели невербального интеллекта в подгруппе детей, продемонстрировавших в ситуации СВ рост частоты альфа-ритма, относительно С.А. Махин, А.И. Кайда, Е.В. Эйсмонт и др. 116 подгруппы со стабильными показателями частоты альфа-ритма (t = -2,4; p = 0,019), а также относительно подгруппы, в которой у детей частота альфа-ритма снижалась (t = -3,11; p = 0,003) (см. рис. 2). Обсуждение результатов исследования При сопоставлении показателей доминирующей частоты теменно-затылочного альфа-ритма в ситуации РБ выявлены статистически значимо более высокие значения в группе девочек 9-10 лет по сравнению как со сверстниками мальчиками, так и с девочками из младшей группы в возрасте 7-8 лет. Данный факт может указывать на более высокую скорость роста индивидуальной частоты альфа-ритма в анализируемом возрастном диапазоне именно у девочек и, по сути, соответствует результатам, полученным некоторыми другими исследователями [25]. Таким образом, уже в возрасте 9-10 лет имеется возможность зарегистрировать статистически более высокие показатели пиковой частоты альфа-ритма у девочек при сопоставлении с мальчиками, предшествующие аналогично наблюдаемому соотношению во взрослой популяции [26, 27]. Важно подчеркнуть, что различия в степени развития вербального и невербального интеллекта в изучаемых подгруппах не достигали уровня статистической значимости, что указывает на достаточную однородность исследуемой выборки по этим показателям. А выявленная для совокупной выборки положительная корреляция между уровнем невербального интеллекта и доминирующей частотой альфа-ритма в ситуации РБ действительно может свидетельствовать о несколько более высокой эффективности невербальной когнитивной обработки информации у детей младшего школьного возраста с более высокими значениями индивидуальной частоты альфа-ритма. Отсутствие значимой связи между доминирующей частотой альфа-ритма и уровнем развития вербального интеллекта может говорить о том, что успешность овладения языковыми навыками в большей степени зависит от благоприятных условий развития и воспитания, чем от базовых психофизиологических характеристик индивида. Особый интерес вызывает тот факт, что условие СВ звуков, сопровождающих знакомые инструментальные движения, приводило к статистически значимому снижению ИЧА в совокупной выборке испытуемых. Можно предположить, что активность в теменно-затылочных участках коры тормозилась в процессе аудиального восприятия, что, в свою очередь, приводило к снижению доминирующей частоты альфа-ритма в соответствующих отведениях ЭЭГ. С учетом уже полученных результатов можно говорить о наличии тренда на снижение активности в теменно-затылочных областях коры в процессе слухового узнавания и дальнейшего восприятия звуковых сигналов, свидетельствующих о действиях другого человека. Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ 117 Анализируемая в настоящей работе экспериментальная ситуация относится к группе задач, гипотетически вызывающих активацию так называемой зеркальной системы мозга в ходе восприятия действий, осуществляемых другими [28], маркером активации которой могут выступать модуляции мю-ритма (разновидность альфа-ритма) в центральных и прилегающих к ним областях коры [29]. В частности, исследователи указывают на функциональную специфичность отдельных поддиапазонов мю-ритма, которые могут отражать активность разных нейросетевых осцилляторов [30]. Поэтому мы решили дополнительно учесть в анализе разнотипные модуляции частоты альфа-ритма, которые могут отражать особенности когнитивной обработки детьми экспериментальных стимулов. Условно определив варианты модуляций ИЧА в ситуации СВ как стабильные (в пределах ±0,1 Гц относительно ситуации РБ), увеличивающиеся (рост более чем на 0,1 Гц) и снижающиеся (снижение более чем на 0,1 Гц), мы получили результаты, которые сложно трактовать однозначно по причине редкой встречаемости модуляций отдельного типа при определенных сочетаниях факторов. Однако более всего бросается в глаза факт практически однородного снижения значений ИЧА в подгруппе девочек в возрасте 9-10 лет, которая характеризовалась также и более высокими значениями исходной частоты теменнозатылочного альфа-ритма. Данный факт дополнительно свидетельствует о необходимости принимать во внимание возможность ускоренного роста частоты ЭЭГ у девочек уже к 9-10 годам, в частности, при исследовании закономерностей, показывающих связь между особенностями ЭЭГ-активности и показателями когнитивного развития детей младшего школьного возраста. Предварительно обозначив тип модуляций ИЧА как независимую переменную для проведения однофакторного дисперсионного анализа различий в степени развития вербального и невербального интеллекта, мы обнаружили, что испытуемые, частота альфа-ритма которых в процессе аудиального восприятия инструментальных движений росла, характеризовались значительно более низким уровнем развития невербального интеллекта. Указанный показатель составил 102,7 ± 12,7 балла против 114,3 ± 11,9 в группе со стабильной ИЧА и 115,5 ± 11,7 - в группе с падением ИЧА. Следует указать, что данная группа детей была относительно малочисленной (~18%), поэтому полученные результаты требуют дополнительного подтверждения. Реакция роста частоты теменно-затылочного альфа-ритма в ситуации СВ испытуемыми знакомых инструментальных движений могла быть признаком, например, актуализации зрительно-пространственных представлений, ассоциированных с выполнявшимися раньше действиями. Возможно, особенности экспериментальной ситуации (испытуемых не информировали заранее о том, что в ситуации расслабления с закрытыми глазами им будут предъявлены звуковые стимулы) требовали от некоторых испытуемых необходимости лучше понять происходящее, обращаясь к более ярким зрительным образам. При этом могли активироваться дополнительные, более высокочастотные С.А. Махин, А.И. Кайда, Е.В. Эйсмонт и др. 118 нейронные осцилляторы диапазона альфа-ритма. Судя по полученным результатам, такие реакции свойственны детям с более низкой степенью развития невербального интеллекта, которая тем не менее находилась все еще в пределах среднего уровня данного показателя (90-109 баллов). В качестве альтернативного объяснения можно предположить, что выявленная закономерность может быть следствием разной скорости привыкания к слуховым стимулам у детей, имеющих разный уровень невербального интеллекта. Возможно, у детей с низкой скоростью привыкания, которая может быть следствием меньшей степени развития невербального интеллекта, слуховые стимулы, связанные с движением КМ, вызывали дополнительную активацию ЦНС. Как результат, частота альфа-ритма у таких детей нарастала. В то же время в выборке детей с более высоким интеллектом привыкание наступало раньше, следствием чего наблюдалось угасательное торможение ЦНС. В результате частота альфа-ритма у них либо в целом существенно не изменялась, либо даже снижалась. Таким образом, можно заключить, что в период младшего школьного возраста у детей с относительно низкими показателями невербального интеллекта условие аудиального восприятия знакомых инструментальных движений приводит к значимой активации теменно-затылочных областей коры, маркером чего является рост доминирующей частоты альфа-ритма в соответствующих отведениях ЭЭГ. В целом же уровень невербального интеллекта может быть связан с индивидуальными особенностями развития совокупности нейросетевых осцилляторов неокортекса, что и проявляется в разнонаправленных реакциях изменения ИЧА. Выводы 1. В границах младшего школьного возраста индивидуальная частота теменно-затылочного альфа-ритма в ситуации расслабленного бодрствования у мальчиков различается незначительно между группами в возрасте 7-8 и 9-10 лет. У девочек данный показатель в старшей группе статистически значимо выше (р < 0,001). 2. Для детей в возрасте 7-10 лет обнаружена статистически значимая положительная связь между индивидуальной частотой альфа-ритма в стуа-ции расслабленного бодрствования и уровнем развития невербального интеллекта. Связь с вербальным интеллектом не выявлена. 3. Условие слухового восприятия звуков, сопровождающих знакомые инструментальные действия, приводит к снижению частоты теменно-затылочного альфа-ритма у большей части детей младшего школьного возраста. В наибольшей степени это характерно для группы девочек 9-10 лет. Относительно небольшая доля детей (~18%), демонстрирующих в этих условиях рост частоты теменно-затылочного альфа-ритма, характеризуется более низкими по сравнению со сверстниками показателями невербального интел- Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ 119 лекта. Таким образом, уровень невербального интеллекта может быть связан с индивидуальными особенностями развития нейросетевых осцилляторов, которые и проявляются у разных детей в разнонаправленных реакциях изменения частоты альфа-ритма.

Ключевые слова

невербальный интеллект, вербальный интеллект, слуховое восприятие действий, индивидуальная частота альфа-ритма

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Махин Сергей АнатольевичКрымский федеральный университет им. В.И. Вернадскогоканд. биол. наук, доцент кафедры общей психологии и психофизиологии, факультет психологииsmakhin@inbox.ru
Кайда Анна ИвановнаКрымский федеральный университет им. В.И. Вернадскогоканд. биол. наук, м.н.с. кафедры общей психологии и психофизиологии, факультет психологииkaydaanna@gmail.com
Эйсмонт Евгения ВладимировнаКрымский федеральный университет им. В.И. Вернадскогоканд. биол. наук., доцент кафедры физиологии человека и животных и биофизики, факультет биологии и химииevgenija.eismont@mail.ru
Михайлова Анна АндреевнаКрымский федеральный университет им. В.И. Вернадскогоканд. биол. наук, ст. преподаватель кафедры физиологии человека и животных и биофизики, факультет биологии и химииanna.kulenkova@gmail.com
Павленко Владимир БорисовичКрымский федеральный университет им. В.И. Вернадскогод-р биол. наук, профессор, зав. кафедрой общей психологии и психофизиологии, факультет психологииvpav55@gmail.com
Всего: 5

Ссылки

Бушов Ю.В., Светлик М.В., Есипенко Е.А., Джафарова С.Р. Корковые взаимодействия и спектральные характеристики мю-ритма у человека при наблюдении, произнесении и мысленном воспроизведении неэмоционального слова // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019. № 45. С. 91-105.
Fox N.A., Bakermans-Kranenburg M.J., Yoo K.H., Bowman L.C., Cannon E.N., Vanderwert R.E., Ferrari P.F. Assessing human mirror activity with EEG mu rhythm: A meta-analysis // Psychol Bull. 2016. Ѵоі. 142, № 3. РР. 291-313.
Лебедева Н.Н., Каримова Е.Д., Карпычев В.В., Мальцев В.Ю. Зеркальная система мозга при наблюдении, выполнении и представлении моторных задач -нейрофизиологическое отражение восприятия чужого сознания // Журн. высш. нерв. деят. им. И.П. Павлова. 2018. Т. 68, № 2. С. 204-215.
Langrova J., Kremlacek J., Kuba M., Kubova Z., Szanyi J. Gender impact on electrophysiological activity of the brain // Physiol. Res. 2012. № 61. РР. 119-127.
Garces P., Vicente R., Wibral M., Pineda-Pardo J.A., Lopez M.E., Aurtenetxe S. Brainwide slowing of spontaneous alpha rhythms in mild cognitive impairment // Front. Aging Neurosci. 2013. № 5. РР. 100.
Soroko S.I., Shemyakina N.V., Nagornova Z.V., Bekshaev S.S. Longitudinal study of EEG frequency maturation and power changes in children on the Russian North // International Journal of Developmental Neuroscience. 2014. № 38. РР. 127-137.
Филимоненко Ю.И. Тест Д. Векслера. Диагностика структуры интеллекта (детский вариант): методическое руководство. СПб. : ИМАТОН, 2016. 106 с.
Кайда А.И., Махин С.А., Эйсмонт Е.В., Павленко В.Б. Возрастная динамика и топография реактивности индивидуального мю-ритма ЭЭГ у детей 4-14 лет // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019. № 45. С. 106-127.
Eismont E.V., Makhin S.A., Bakunova A.V, Kaida A.I., Pavlenko V.B. Properties of the EEG ц rhythm and its reactivity during the performance, observation, imitation, and auditory recognition of movements in children aged 4-14 years // Human Physiology. 2017. Ѵоі. 43, № 3. РР. 274-279.
Neubauer A.C., Grabner R.H., Fink A., Neuper C.Intelligence and neural efficiency: further evidence of the influence of task content and sex on the brain-IQ relationship // Brain Res Cogn Brain Res. 2005. Vol. 25, № 1. РР. 217-225.
Белоусова Л.В., Разумникова О.М., Вольф Н.В. Возрастные особенности связи интеллекта и характеристик ЭЭГ // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2015. Т 65, № 6. С. 699.
Salthouse T.A. Neuroanatomical substrates of age-related cognitive decline // Psychological Bulletin. 2011. Vol. 137, № 5. РР. 753-784.
Базанова О.М., Афтанас Л.И. Успешность обучения и индивидуальные частотнодинамические характеристики альфа-активности электроэнцефалограммы // Вестник Российской академии медицинских наук. 2006. № 6. С. 30-33.
Hedden T., Gabrieli J.D.E. Insights into the ageing mind: A view from cognitive neuroscience // Nature Reviews Neuroscience. 2004. Vol. 5, № 2. РР. 87-96.
Bazanova O.M., Vernon D.Interpreting EEG alpha activity // Neurosci Biobehav Rev. 2014. № 44. РР. 94-110.
Афтанас Л.И., Тумялис А.В. Индивидуальная частота а осцилляций электроэнцефалограммы как нейрофизиологический эндофенотип эмоциональных предиспозиций // Вестник Российской академии медицинских наук. 2013. Т. 68, № 12. C. 69-79.
Napflin M., Wildi M., Sarnthein J. Test-retest reliability of resting EEG spectra validates a statistical signature of persons // Clinical Neurophysiology. 2007. Vol. 118, № 11. РР. 2519-2524.
Smit C.M., Wright M.J., Hansell N.K., Geffen G.M., Martin N.G. Genetic variation of individual alpha frequency (IAF) and alpha power in a large adolescent twin sample // International Journal of Psychophysiology. 2006. Vol. 61, № 2. РР. 235-243.
Kondacs A., Szabo M. Long-term intra-individual variability of the background EEG in normal // Clinical Neurophysiology. 1999. Vol. 110, № 10. РР. 1708-1716.
Malone S.M., Burwell S.J., Vaidyanathan U., Miller M.B., McGue M., Iacono W.G. Heritability and moleculargenetic basis of resting EEG activity: A genome-wide association study // Psychophysiology. 2014. Vol. 51, № 12. РР. 1225-1245.
Grandy T.H., Werkle-Bergner M., Chicherio C., Lovden M., Schmiedek F., Lindenberger U. Individual alpha peak frequency is related to latent factors of general cognitive abilities // NeuroImage. 2013. № 79. РР. 10-18.
Grandy T.H., Werkle-Bergner M., Chicherio C., Schmiedek F., Lovden M., Lindenberger U. Peak individual alpha frequency qualifies as a stable neurophysiological trait marker in healthy younger and older adults // Psychophysiology. 2013. Vol. 50, № 6. РР. 570-582.
Klimesch W., Doppelmayr M., Schimke H., Pachinger T. Alpha frequency, reaction time, and the speed of processing information // Journal of Clinical Neurophysiology. 1996. Vol. 13, № 6. РР. 511-518.
Samaha J., Postle B.R. The speed of alpha-band oscillations predicts the temporal resolution of visual perception // Current Biology. 2015. Vol. 25, № 22. РР. 2985-2990.
Klimesch W., Doppelmayr M., Hanslmayr S. Upper alpha ERD and absolute power: Their meaning for memory performance // Prog Brain Res. 2006. № 159. РР. 151-165.
Cecere R., Rees G., Romei V Individual differences in alpha frequency drive cross modal illusory perception // Current Biology. 2015. Vol. 25, № 2. РР. 231-235.
Klimesch W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: A review and analysis // Brain Research Reviews. 1999. Vol. 29, № 2-3. РР. 169-195.
Vogel W., Broverman D.M. Relationship between EEG and test intelligence: A critical review // Psychological Bulletin. 1964. Vol. 62, № 2. РР. 132-144.
Лебедева Н.Н., Каримова Е.Д. Устойчивость паттернов ЭЭГ человека в различных задачах: проблема аутентификации личности // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2020. Т 70, № 1. С. 40-49.
Базанова О.М. Вариабельность и воспроизводимость индивидуальной частоты альфа-ритма ЭЭГ в зависимости от экспериментальных условий // Журнал высшей нервной деятельности. 2011. № 61 (1). С. 102-111.
 Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ при слуховом восприятии действий и ее связь с уровнем интеллекта у детей 7-10 лет | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2021. №  56. DOI: 10.17223/19988591/56/5

Динамика частоты альфа-ритма ЭЭГ при слуховом восприятии действий и ее связь с уровнем интеллекта у детей 7-10 лет | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2021. № 56. DOI: 10.17223/19988591/56/5