Психофизиологический статус школьников с социальной и зрительной депривацией

Попова Татьяна Владимировна ORCID: 0000-0002-5060-8132 доктор биологических наук профессор, научный сотрудник Института дополнительного образования, Южно-Уральский государственный университет 454080г.Челябинск,пр. Ленина,76, Россия, г. Город Челябинск, 454080, ул. Пр.им.ленина, 76, оф. 454080 Popova Tat'yana Vladimirovna Doctor of Biology Professor, Researcher at the Institute of Additional Education, South Ural State University 454080g.Chelyabinsk, Lenin Ave.,76, Russia, Chelyabinsk city, 454080, Lenin Ave., 76, of. 454080 tati.popova2010@yandex.ru Волошина Ирина Анатольевна ORCID: 0000-0002-6635-0236 кандидат технических наук доцент, Институт дополнительного образования, Южно-Уральский государственный университет 454080, Россия, г. 454080, Город Челябинск, ул. Пр.им.ленина, 76, оф. 454080 Voloshina Irina Anatol'evna PhD in Technical Science Director of the Institute of Additional Education of the South Ural State University 454080, Russia, 454080, Chelyabinsk, ul. Lenin Ave., 76, office 454080 voloshinaia@susu.ru

Коурова Ольга Германовна ORCID: 0000-0002-7996-1191 кандидат биологических наук доцент, кафедра экологии и химических технологий, Южно-Уральский государственный университет 454080, Россия, г. 454080, Город Челябинск, ул. Пр.им.ленина, 76, оф. 454080 Kourova Ol'ga Germanovna PhD in Biology Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Ecology and Chemical Technologies of the South Ural State University 454080, Russia, 454080, Chelyabinsk, ul. Lenin Ave., 76, office 454080 kourovaog@susu.ru

Постановка задачи. Обзор литературы. Во всем мире когнитивные расстройства у детей представляют одну из наиболее важных проблем. По данным Всемирной организации здравоохранения, заметные нарушения умственного развития наблюдаются у 15 % детей. Опубликованы данные, что нарушения когнитивных функций встречается не менее чем у 20 % детей и подростков ^[1]. В большой степени это касается детей, оставшихся без попечения родителей ^[2] и детей с сенсорными нарушениями ^[3]. В социальной сфере многих стран проблема решается с помощью социальных центров (СЦ), специальных образовательных учреждений, приемных и патронатных семей и т.д.

Характер развития таких детей привлекает внимание педагогов, медиков, психологов, однако в литературе нет достаточного количества данных об особенностях их психофизиологических функций. Результаты электрофизиологических исследований головного мозга в настоящее время являются наиболее информативными при анализе как нейрофизиологических, так и психофизиологических функций человека. Параметры электроэнцефалограммы (ЭЭГ), например, спектр плотности мощности (СПМ) основных ритмов, показатели пространственной синхронизации информативны для оценки интегративных процессов ^{[4, 5]}.

В ритмической активности ЭЭГ наиболее изучен альфа-ритм. Показана ^[6] его высокая корреляция с интеллектом. В последнее время накапливается все больше данных о том, что даже кратковременные флуктуации в ЭЭГ, особенно в альфа-полосе ее частотного спектра, во многих случаях отражают колебания уровня функционального состояния мозга, определяющего, в частности, эффективность сенсомоторной деятельности и некоторые стороны психической активности ^[7]. Выявлена также связь показателей внимания с амплитудой альфа–, дельта– и тета–ритма у детей 5–9 лет, а также взаимосвязь когнитивного развития детей раннего возраста и характера ритмов ЭЭГ ^[8].

Известно, что отставание в развитии когнитивных функций детей зачастую отмечается у воспитанников социальных и специальных образовательных учреждений, что препятствует самореализации личности. У детей с отставанием в развитии снижается способность к социальному взаимодействию, обучению, к гибкости поведения, часто наблюдаются неадекватные реакции на неблагоприятные воздействия. Поэтому детальное изучение взаимосвязи индивидуальных особенностей биоэлектрических процессов мозга и уровня когнитивного развития у детей, оказавшихся в особых условиях психосоциального развития, является актуальным направлением педагогики и педагогической социологии. Знание индивидуальных особенностей психофизиологических функций таких детей необходимо для грамотного обоснования программ их психофизической коррекции в процессе обучения в школе.

Цель исследования заключалась в выявлении различий особенностей биоэлектрических процессов мозга и когнитивных функций у детей, оставшихся без попечения родителей и детей с нарушениями зрения.

Ма­те­ри­алы и ме­то­ды обследовали мальчиков 7-10 лет (23 испытуемых), воспитанников социального центра (СЦ – I группа); II группу составили мальчики, учащиеся школы-детского сада для детей с нарушением зрения (НЗ – 18 человек). В качестве контрольной группы обследованы здоровые школьники того же возраста, учащиеся общеобразовательной школы, проживающие в родных семьях (К – III группа, 25 человек). Среди испытуемых с нарушением зрения преобладали аномалии рефракции (близорукость, дальнозоркость, астигматизм), некоторые дети страдали косоглазием, амблиопией.

Все испытуемые проходили обучение по обычным школьным программам и имели все условия для подготовки школьных уроков, а также для занятий физической культурой, реабилитацией и культурным досугом. Настоящее исследование соответствовало этическим принципам Хельсинкской декларации 1964 г. и было одобрено этическим комитетом Южно-Уральского государственного университета.

Регистрацию биоэлектрической активности осуществляли в соответствии с международной системой 10-20 с областей проекции лобных (F3, F4), центральных (С3, С4), теменных (Р3, Р4), затылочных (О1, О2), задневисочных (Т5, Т6), передневисочных (Т3, Т4) областей левого и правого полушарий. В качестве референтного использован объединенный ушной электрод. Регистрацию ЭЭГ производили в состоянии покоя (фон) в течение 15 мин и во время функциональных проб по 5-10 минут: пробы с открыванием (ОГ) и закрыванием глаз (ЗГ). Шаг по частоте составлял 0,25 Гц. Анализировали записи, не содержавшие выраженных артефактов.

Анализировали также некоторые параметры когнитивных функций испытуемых. Оценивали показатели умственной работоспособности, мышления и внимания по ^[9]. Исследовали также показатели тревожности и уровня агрессии по Айзенку ^[10].

Статистическую обработку данных производили с помощью стандартных программ IBM SPSS Statistics 22. Расчет параметров спектральной мощности ЭЭГ производился по всему частотному диапазону (0-40 Гц). Для выявления межуровневых различий спектра мощности ЭЭГ применялся непараметрический критерий Уилкоксона.

Репрезентативность выборок позволила при статистической обработке других результатов применить параметрический анализ расчета доверительных интервалов с использованием 95%-ой доверительной вероятности и критерия t Стъюдента.

Результаты ис­сле­до­ва­ния и их об­суж­де­ние. Выявлены особенности ЭЭГ–показателей у всех групп испытуемых.Так, у детей из социального центра (СЦ) в правом полушарии амплитуда α -ритма была несколько ниже, чем в левом, как и в контрольной групе (К), а частота – выше; амплитуда β–ритма – ниже, в отличие от К (табл. 1); α–ритм доминирует у них в теменных и затылочных отведениях и у 70% отмечается межполушарная асимметрия α-ритма по амплитуде; β–волны доминируют в лобных отведениях.

Таблица 1 - Амплитудно-частотные характеристики α и β-ритмов ЭЭГ у детей 7-10 лет

Обозначения: β н– низкочастотный β-ритм (14-20 Гц); β в – высокочастотный β-ритм (20-35 Гц); * – достоверность различий с контрольной группой (Р <0,05)

У половины обследованных воспитанников α-ритм доминировал в центрально-теменных отведениях, у 4-х из них в лобных и лишь у двух – в затылочных, в отличие от детей контрольных групп, у которых альфа-активность превалировала в затылочных отведениях.

У младших школьников с нарушением зрения (НЗ) в покое амплитуда как α-, так и β-ритма, в отличие от школьников К и СЦ, выше над правым полушарием. Альфа-ритм доминирует над правым полушарием в височных отведениях, а над левым – в центральных отведениях, а β–ритм – в центральных, височных и затылочных отведениях.

У 60 -70% школьников с нарушением зрения над обоими полушариями наблюдалась Δ-активность, также, как и у здоровых (К) и детей групп СЦ (рис.1), преимущественно в лобных, центральных и в затылочных отведениях. У 70 % детей над левым полушарием также, как и у здоровых детей, наблюдаются медленные волны тета-диапазона в центральных и затылочных отведениях.

В контрольных группах характер электроэнцефалограмм соответствовал данным, полученным ранее также у здоровых детей^[11]. Наши данные свидетельствуют, что с возрастом происходит закономерное уплощение α-ритма и повышение его частоты, а также снижение амплитуды β-ритма, особенно в левом полушарии. У 70% обследуемых детей в затылочной, теменной и лобных отведениях отмечена Δ-активность со средней амплитудой 63 мкВ. (рис. 2). При этом амплитуда Δ-волн выше над правым полушарием, чем над левым. В покое над правым полушарием также наблюдаются единичные θ-волны в лобных и центральных отведениях.

а) б)

Рис. 1. Спектр волновой активности ЭЭГ (К-в. СЦ, 10 лет), в исходном состоянии (а) и при закрывании глаз (б), 414 с – 393 с; М:2; обозначения отведений в тексте.

Доминирование β-ритма у большинства испытуемых контрольной группы наблюдалось в лобных отведениях, у 3-х из них в теменных и у 2-х в затылочных (рис.2). Характерно, что медленные ритмы Δ и θ-диапазона встречались у них реже, чем у сверстников групп СЦ и НЗ, однако, амплитуда (82,9 и 71 мкВ) и мощность спектра волн этого диапазона были намного выше. Изменения α-ритма при функциональных пробах у них были выражены больше, чем у детей СЦ и НЗ.

а) б)

Рис. 2. Спектр волновой активности ЭЭГ (П-ва. 9 лет, К) в исходном состоянии (а) и при закрывании глаз (б).

Альфа-ритм доминировал над правым полушарием в лобных и центральных отведениях, над левым полушарием – в затылочных. У 50 % здоровых детей выявлена межполушарная асимметрия α-ритма по амплитуде и у 20 % – по амплитуде и частоте.

Таблица 2 - Умственная работоспособность подростков, проживающих в различных условиях

Примечания: * - достоверность различий с контрольной группой;

Исследование умственной работоспособности показало, что все ее параметры у детей одного возраста, проживающих в обычных условиях родной семьи (К), были выше, чем у детей групп СЦ и НЗ (табл.2). Между возрастными группами преимущество у более старших детей выявлено по показателям устойчивости внимания, мышления и памяти,

а также в отношении обобщенной оценки умственной работоспособности. Характерно, что в отношении распределения внимания при этом достоверных возрастных различий не было выявлено.

Таким образом, у большинства испытуемых из СЦ и НЗ, по сравнению со здоровыми школьниками, выявлены следующие отличия биоэлектрической активности больших полушарий:

– Более выраженная активность ритма в альфа–диапазоне;

– Межполушарная асимметрия по альфа-ритму встречается реже (у меньшего количества испытуемых);

– Доминирование альфа-ритма наблюдается в лобных и центральных отведениях, а не в затылочных;

– Амплитуда высокочастотного бета-ритма выше;

– Амплитуда низкочастотного бета-ритма несколько ниже;

– Медленные ритмы в дельта и тэта-диапазоне у детей НЗ встречаются реже, чем в группе СЦ.

Данные биоэлектрических процессов у испытуемых групп СЦ и НЗ позволяют говорить о высокой готовности к когнитивной активности. Наиболее высокие показатели личностной тревожности и агрессивности отмечены у детей, проживающих в социальных центрах (СЦ) и с нарушением зрения (НЗ) (табл.3). Можно отметить неравномерное изменение этих показателей с возрастом.

Таблица 3 – Показатели психоэмоционального состояния испытуемых проживающих в разных условиях

Примечания: *– достоверность различий с контрольной группой;

Характерно, что полученные данные свидетельствуют о наличии разной степени функционального напряжения у всех обследованных детей, наименьшей – у детей контрольной группы.

Обсуждение результатов. Результаты нашего исследования выявили различия в биоэлектрических процессах мозга и функциональном состоянии центральной нервной системы у детей, развивающихся в разных условиях.

Данные исследования подтвердили, что на электроэнцефалограммах (ЭЭГ) наиболее информативным показателем явился альфа–ритм. Данные нашего исследования совпадают с полученными Фарбер, отличаясь у детей контрольных групп несколько большей частотой α-ритма в правом полушарии. Ученые ^[12] также считают, что ведущим для альфа-ритма является правое полушарие. При сравнении контрольной группы школьников с детьми, имеющими нарушения в поведении, выявлено увеличение разности фаз между двумя затылочными областями ^[13].

У воспитанников социального центра в большинстве своем отмечалась большая мощность альфа-ритма, чем у здоровых сверстников и распространение его в передние отделы полушарий, смещение из затылочных зон. У детей НЗ альфа–ритм доминировал в височных отведениях справа и в центральных слева, а β–ритм – в центральных, височных и затылочных отведениях.

Морфофункциональные преобразования в коре больших полушарий могут непрерывно реконструироваться на протяжении всей жизни ^[14], поэтому в период роста и развития человека особенно важен грамотный подход к развитию когнитивных функций.

В целом, результаты нашего исследования позволяют предположить, что у воспитанников СЦ, и особенно детей с НЗ по сравнению со здоровыми сверстниками из родных семей, отмечаются изменения биоэлектрической активности мозга, свидетельствующие о функциональном напряжении центральной нервной системы. С другой стороны, можно говорить о подавленной гипоталамической активности как признака компенсаторного торможения корковых процессов.

В то же время ЭЭГ-данные являются основанием для предположения о достаточно высоких компенсаторных возможностях таких детей. Так, у обследованных нами испытуемых не обнаружено особенностей биоэлектрической активности мозга, выявленных у детей с синдромом дефицита внимания, у которых в условиях гиперактивности наблюдали увеличение тета-ритма ЭЭГ на фоне снижения альфа–ритма ^[15].

Результаты изучения умственной работоспособности показали, что в условиях социальной и сенсорной деприваций недостаточно активируется когнитивная функция, о чем свидетельствует более медленное возрастное развитие, по сравнению со здоровыми детьми, живущими в своих семьях.

Нельзя исключить также, что функциональное напряжение в ЦНС, подтверждаемое данными электроэнцефалограмм у всех детей, при отсутствии коррекционных мероприятий, может быть причиной развития декомпенсационных механизмов снижения умственной работоспособности.

Поэтому внедрение коррекционно-оздоровительных программ для школьников обследованных групп является необходимым условием гармонизации их психофизического развития. В этом отношении проводятся исследования по изучению и внедрению в образовательный процесс методик развития у учащихся эмоционального интеллекта, коммуникативных навыков, развития некогнитивных навыков, самоконтроля, психофизических технологий саморегуляции ^[16-18]. Накопленный опыт внедрения таких программ в процесс школьного обучения по данным отечественных ^[18] и зарубежных исследований свидетельствует о благоприятном их влиянии на психофизическое состояние детей и подростков. Так, авторы ^[19] показали роль «социально–эмоционального обучения» в обеспечении психологической безопасности школьников США, за счет благоприятных изменений в психофизическом развитии

Заключение

Таким образом, выявленные нами особенности биоэлектрической активности головного мозга у детей с недостаточно адекватными условиями психосоциального развития позволяют сделать заключение о высоком потенциале их когнитивных способностей. Можно предположить, что, если в этом возрасте повысить социальную экологичность условий психофизического развития (создание мотивации, специальных развивающих программ, индивидуальный подход к обучению, адекватные методы поощрения), можно ускорить их психосоциальную адаптацию. Напротив, отсутствие такого подхода в сочетании с менее благоприятными условиями возрастного развития, может способствовать торможению созревания когнитивных функций. Наличие признаков функционального напряжения у детей этого возраста является основанием для рекомендаций о внедрении коррекционно-оздоровительных программ в образовательных центрах..

Необходимы дальнейшие исследования влияния оздоровительно-коррекционных программ на психофизическое состояние школьников различного возраста, пола и социального статуса.