Возрастные преобразования познавательных функций у детей в возрасте от 5 до 7 лет: нейропсихологический анализ^*

Исследование возрастных особенностей познавательных функций при нормальном онтогенезе представляет большой научный и практический интерес. С одной стороны, подобное исследование способствует пониманию закономерностей психического развития. С другой стороны, оно делает возможным построение траектории нормального развития и, тем самым, позволяет уточнять критерии познавательных дефицитов на каждом возрастном этапе. Известно, что развитие психических функций подчиняется закону гетерохронии [8], более интенсивного формирования одних функций по сравнению с другими. Каждая из функций при этом имеет свою траекторию развития, свои сенситивные периоды, которые должны учитываться при выборе методов обучения. Возраст 5—7 лет является социально значимым, так как именно в этот период происходит подготовка детей к школьному обучению, формируются базовые навыки, необходимые для освоения общеобразовательной программы. Учет возрастных особенностей этого этапа познавательного развития и своевременные развивающие воздействия важны для профилактики трудностей школьной адаптации.

Согласно данным нейроморфологических исследований, в возрасте 5—7 лет происходят существенные прогрессивные изменения нейронной организации коры головного мозга, которые служат биологической основой развития познавательных функций. С 5 лет во многих областях коры головного мозга отмечается начало снижения темпов роста коры в ширину [17]. Одновременно отмечается снижение плотности нейронов, что связано с нарастанием удельного объема волокнистого компонента — отростков нервных клеток, и усложнением конфигурации нейронных сетей [17]. В соматосенсорной и в особенности в лобной коре с 5 лет удельный объем волокон начинает превышать удельный объем нейронов, что происходит, по всей видимости, в том числе за счет интенсивного формирования внутрикорковых горизонтальных связей. Наблюдаются существенные изменения в архитектонике локальных нейронных ансамблей, что связано со специализацией нейронов, усложнением ветвления базальных дендритов, увеличением числа синаптических связей.

Уровень локальной мозговой утилизации глюкозы в 5—6 лет максимален, вдвое превышает уровень метаболизма глюкозы у взрослых и остается таковым в последующие годы (до 9—10 лет) [18]. Повышение потребления глюкозы совпадает по времени со структурными изменениями в нейронных сетях коры: расширением дендритных полей, повышением плотности капилляров, стабилизацией процессов формирования синаптических связей.

Временная динамика морфологического созревания нейронных сетей в процессе постнатального онтогенеза, в том числе изменение плотности синаптичес­ких контактов, различается в разных корковых зонах. Так, количество синапсов в зрительной коре достигает максимума к четырем месяцам постнатальной жизни, затем число синапсов начинает снижаться, достигая дефинитивного уровня в дошкольном возрасте. В медиальной префронтальной коре максимальное число синаптических связей отмечается в возрасте около 3— 4 лет, и их существенное уменьшение не наблюдается вплоть до подросткового возраста [20].

Электрофизиологические данные свидетельствуют об усилении функционального взаимодействия в нейронных сетях коры в возрастном диапазоне от 4—6 до 8 лет [15]. Причем от четырех до шести лет отмечаются существенные прогрессивные изменения в формировании дистантного взаимодействия между лобными и заднеассоциативными зонами, а также между симметричными отделами правого и левого полушарий [1]. Эти данные согласуются с результатами приведенных выше нейроморфологических исследований, которые указывают на увеличение доли белого вещества (мие­линизированных волокон) в структуре корковых нейронных сетей лобной коры в возрасте 5—6 лет.

Морфологические изменения нейронных сетей на макро- и микро-уровнях создают благоприятный фон для формирования более совершенной иерархии нейронных ансамблей, участвующих в генерации ритмической электрической активности мозга. Ритмы мозга, в свою очередь, являются одним из важнейших механизмов объединения различных корковых и глубинных структур в функциональные системы, обеспечивающие реализацию ВПФ. К семи годам в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) ребенка уже можно зарегистрировать регулярный альфа-ритм, который доминирует в ЭЭГ покоя взрослого человека и играет важную роль в осуществлении когнитивных функций [15].

В предшкольном возрасте морфофункциональные преобразования касаются не только коры головного мозга, но и глубинных подкорковых структур, а также связей между корой и глубинными структурами. Это отражается на ЭЭГ в виде определенных билатераль­но-синхронных паттернов различной локализации и формы [13]. Сравнительный анализ ЭЭГ детей дошкольного и младшего школьного возраста позволил обнаружить, что в возрасте 5—6 лет еще отмечается незрелость регуляторных систем (РС) мозга [13], в частности, фронто-таламической регуляторной системы, которая включает префронтальные отделы коры и медиальные структуры таламуса. Эта регуляторная система обеспечивает селективную настройку мозга на анализ значимых сигналов [11; 12]. К 6—7 годам признаки незрелости фронтоталамической системы у здоровых детей практически исчезают [13], что позволяет говорить о созревании нейрофизиологических механизмов, обеспечивающих избирательность вовлечения структур мозга в деятельность.

Таким образом, как нейроморфологические, так и электрофизиологические исследования говорят о качественных прогрессивных изменениях в функциональном состоянии коры и регуляторных структур, обеспечивающих процессы интеграции и обработки различных видов информации и произвольную регуляцию познавательной деятельности.

Развитие системных взаимодействий на мозговом уровне приводит к появлению новых когнитивных возможностей. Так, например, в 6—7 лет происходят изменения в процессах зрительного восприятия: рассматривание нового объекта становится более продолжительным и последовательным, отмечается переход к категориальному восприятию знакомых объектов и повышается эффективность опознания [3].У детей от 5 к 7 годам при копировании сложных изображений меняется стратегия от хаотичной и пофрагментной к последовательной и целостной, резко уменьшается количество структурно-топологических ошибок [10]. Н. Пуаре (N. Poirel) и соавторы сообщают об изменениях в характере зрительного восприятия, выражающихся в смене предпочтения локальных аспектов изображения у детей 4 лет на характерное для взрослых предпочтение глобальных аспектов к возрасту 9 лет с переходом, наблюдающимся в районе 6 лет [21; 22].

Важные преобразования касаются регуляторных компонентов ВПФ, обеспечивающих избирательную регуляцию, программирование и контроль деятельности. Так, к 5 годам возрастают возможности усвоения алгоритмов по наглядному показу [6], повышается избирательность внимания [19], совершенствуется стратегия деятельности. Если большинство детей младше 6 лет в заданиях на свободную классификацию не выделяют в качестве основания какую-либо из характеристик стимула (например, цвет или форму), то с 6 лет соотношение меняется, и у большинства детей выявляется характерная для взрослых стратегия классификации, основанная на сходстве объектов по одному из признаков [19]. Меняется и характер речевой деятельности, происходит ее грамматическое усложнение [5], что может быть обусловлено прогрессивным формированием связей между корковыми ассоциативными зонами.

Новые возможности познавательной деятельности ребенка 6—7 лет позволяют расширить круг доступных в этом возрасте когнитивных задач. В какой мере систематическое обучение будет «вести за собой» познавательное и социальное развитие ребенка, во многом зависит от того, насколько оно будет опираться на знания о потенциальных возможностях развития различных гетерохронно созревающих когнитивных функций. Задача настоящего исследования состояла в нейропсихологическом анализе возрастных преобразований познавательной деятельности у здоровых детей в период от 5 до 7 лет.

Метод

Исследование проводилось на базе московских дошкольных образовательных учреждений. Дети принимали участие в исследовании добровольно при информированном согласии родителей. Отбор детей в группы осуществлялся на основании сведений об успешности усвоения знаний и навыков и об особенностях поведения детей, полученных от воспитателей и родителей, а также на основании данных анкетирования родителей и воспитателей (анкета СДВГ DSM-IV [4]).

В исследовании приняли участие 15 детей 5— 6 лет (средний возраст 5,6 ± 0,28 лет, 7 девочек, 8 мальчиков) и 27 детей 6—7 лет (средний возраст 6,5 ± 0,30 лет, 17 девочек, 10 мальчиков). Все дети были праворукими, не испытывали трудностей усвоения знаний и навыков, не имели отклонений в поведении и, согласно данным анкетирования, не попадали в категорию детей, имеющих признаки СДВГ.

Нейропсихологическое обследование проводилось по классической схеме А.Р. Лурии, адаптированной для детей 6—9 лет Т.В. Ахутиной и соавторами [14] и модифицированной в целях настоящего исследования. Основные параметры нейропсихологического обследования представлены в таблице. Оценка компонентов познавательной деятельности ребенка в нейропсихологическом обследовании проводилась по результатам выполнения 14 нейропсихологических тестов, а также по результатам наблюдения за поведением и особенностями деятельности ребенка во время обследования. С помощью качественного анализа были выделены 108 параметров, характеризующих выполнение тестов и поведение испытуемых во время обследования (правая колонка табл.).

Таблица

Параметры нейропсихологического обследования

Для оценки межгрупповых различий использовались непараметрические критерии: критерий х2 — при сравнении частоты представленности признака (наличие/отсутствие трудностей), критерий Манна—Уитни U для независимых выборок при сравнении нейропсихологических показателей, которые не могли быть оценены по двухбалльной системе (например, количество эхо-ответов в пробе «Реакция выбора» или время копирования фигуры Тэйлора) и коэффициент корреляции Пирсона r для выявления степени связанности отдельных параметров нейропсихологического исследования.

Результаты и их обсуждение

При сопоставлении различных компонентов познавательной деятельности у детей 5—6 и 6—7 лет сравнивались нейропсихологические показатели, характеризующие этот компонент деятельности при выполнении отдельных заданий, перечисленных в правой части таблицы. Анализ результатов нейропсихологического исследования показал, что при переходе от 5—6 к 6—7 годам происходит улучшение возможностей произвольной регуляции деятельности (ПРД). Наиболее выраженные положительные возрастные изменения выявлены при оценке способности усвоения инструкций и алгоритмов действий. На рис. 1 представлена частота встречаемости трудностей усвоения инструкций и алгоритмов действий при выполнении детьми 5—6 и 6—7 лет различных проб нейропсихологического обследования. Суждение о наличии трудностей выносилось в том случае, если ребенок не мог с первого раза усвоить инструкцию к заданию или алгоритм его выполнения.

Менее выраженная положительная динамика наблюдалась в отношении других компонентов управляющих функций, таких как возможности переключения с одного элемента программы на другой и с программы на программу, устойчивость усвоенной программы и самоконтроль. Изменения не были выявлены в отношении возможностей выработки стратегии деятельности и преодоления непосредственных реакций. Можно предположить, что совершенствование отдельных компонентов ПРД у детей 6— 7 лет связано с созреванием мозговых систем, обеспечивающих «управляющие» влияния лобной коры на другие структуры мозга, в частности с морфо­функциональным созреванием фронтоталамической регуляторной системы при переходе от 5—6 к 6— 7 годам [13].

Рис. 1. Частота встречаемости (в %) трудностей усвоения инструкций и алгоритмов деятельности при выполнении различных проб нейропсихологического обследования в группах детей 5—6 (заштрихованные столбики) и 6— 7 (черные столбики) лет:

1, 2 — копирование фигуры Тэйлора; 3 — тесты динамического праксиса; 4 — графическая проба; 5 — наличие ошибок припоминания по типу вплетений в пробе на запоминание группы слов; * — значимые возрастные различия, р < 0,05

Другим важнейшим компонентом познавательной деятельности, который существенно изменялся при переходе от 5—6 к 6—7 годам, было зрительное восприятие. Детям 5—6 лет труднее, чем 6—7-летним, давались задания, требующие анализа и обработки зрительной и зрительно-пространственной информации. Так, дети 6—7 лет лучше соблюдали целостность при копировании сложной фигуры (U= 109,000, р = 0,046), эффективнее опознавали изображения с недостающими деталями (U = = 111,500, р = 0,016). При копировании дети 6—7 лет допускали меньше ошибок неправильного расположения деталей относительно целого (х2 = 3,112, р = 0,078) и элементов изображения друг по отношению к другу (х2 = 6,800, р = 0,009), лучше воспроизводили пропорции фигуры (х2 = 3,563, р = 0,059) и осуществляли копирование быстрее, чем пятилетние (U = 135,000, р = 0,076). При воспроизведении зрительно-пространственного материала по памяти дети 5—6 лет допускали больше искажений, достаточно далеких по форме от фигур образца (U = 154,000, р = 0,024), в то время как шестилетние чаще вместо нужной фигуры воспроизводили более знакомые им изображения и символы, близкие по форме к образцу (U = 142,500, р = 0,022). Последнее может свидетельствовать о повышении опосредованности процесса запоминания от 5—6 к 6—7 годам.

Полученные результаты согласуются с данными исследования М.М. Безруких и Н.Н. Теребовой [2], в котором при анализе различных аспектов зрительного восприятия (зрительно-моторная координация, помехоустойчивость, константность, пространственные представления, зрительно-пространственный анализ и синтез) у детей 5, 6 и 7 лет был обнаружен значимый рост эффективности всех исследованных компонентов от 5 к 6 годам. Об относительной незрелости механизмов целостного восприятия зрительных объектов у детей 5—6 лет говорят также данные об отсутствии у них свойственного взрослым и детям более старшего возраста предпочтения глобальных признаков при распознавании сложносоставных стимулов [7].

У детей исследованной выборки к 6—7 годам наблюдались прогрессивные изменения речевой деятельности. Эти изменения касались преимущественно лексических и семантических аспектов речи (рис. 2): существенно улучшалась точность словоупотребления и снижалась представленность трудностей актуализации слов-наименований при назывании (х2 = 4,202, р = 0,040).

Рис. 2. Частота встречаемости (в %) трудностей точного словоупотребления (семантических замен) при выполнении различных проб нейропсихологического обследования в группах детей 5—6 (заштрихованные столбики) и 6— 7 (черные столбики) лет:

1 — называние реалистических предметных изображений; 2 — называние перечеркнутых изображений; 3 — воспроизведение по памяти группы не связанных по смыслу слов; 4 — пересказ рассказа; * — значимые возрастные различия, р < 0,05;     различия на уровне тенденции, р < 0,1

Представленные выше результаты сравнения нейропсихологических показателей когнитивной деятельности у детей 5—6 и 6—7 лет свидетельствуют о совпадении во времени возрастных изменений некоторых компонентов управляющих функций, зрительного восприятия и речи и позволяют предположить, что существует взаимосвязь в развитии этих процессов на данном этапе онтогенеза. Рассмотрим с этой точки зрения известные психологические исследования детей дошкольного возраста. Согласно данным А.В. Запорожца [6], именно к 6—7 годам процесс зрительного восприятия становится более организованным. В этом возрасте опознание новых зрительных объектов в большей степени, чем в 5—6 лет, опирается на движения глаз, прослеживающие контур фигуры. Это позволяет ребенку не только правильно опознавать изображение, но и решать более сложные зрительные задачи, связанные с правильным воспроизведением воспринятой формы. При этом если перед ребенком 6—7 лет стоит задача распознавания знакомого объекта, траектория движений глаз приобретает более свернутый вид. Ребенку достаточно пройти лишь небольшой участок контура, чтобы узнать фигуру, и подобие между траекторией движений глаз и контуром постепенно уменьшается, тогда как в 5—6 лет оно еще достаточно выражено. После 5— 6 лет опознание осуществляется на основании опорных признаков [6]. Возможно, именно этим и объясняется более высокая эффективность опознания детьми 6—7 лет изображений с недостающими деталями, полученная в данном исследовании.

Повышение точности словоупотребления от 5—6 к 6—7 годам отражает развитие предметной отнесен­ности слова. А.Р. Лурия [9] отмечал, что предметная отнесенность слова становится достаточно устойчивой уже к 3,5—4 годам. Можно согласиться с этим, если речь идет о словах, обозначающих далекие как по внешнему виду, так и по смыслу объекты (например, «кошка» и «мяч»). Когда мы рассматриваем слова, обозначающие более близкие объекты, такие как «куртка» и «шуба» или же «холод» и «мороз», мы вправе ожидать более длительного развития в онтогенезе предметной отнесенности этих слов. Смысловое различение близких по сути объектов требует как более совершенных процессов выделения значимых признаков, так и более богатого речевого опыта. Обогащение словарного запаса, индивидуальной «видеотеки» предметных образов, а также возможностей взаимодействия между ними развивает номинативную функцию речи.

Для исследования возможной взаимосвязи тех регуляторных и информационных компонентов деятельности, которые демонстрировали наиболее выраженные возрастные изменения в данном исследовании, был проведен корреляционный анализ их нейропсихологических показателей у детей 5—7 лет (без деления на возрастные группы).

Значимые отрицательные корреляции были обнаружены между показателями точности воспроизведения по памяти зрительно-пространственного материала и количеством семантических замен при опознании реалистических предметных изображений (r = -0,367, р = 0,017). Количсство существенных искажений зрительно-пространственного материала (делающих фигуру трудноузнаваемой) при выполнении тестов на воспроизведение ряда фигур по памяти оказалось взаимосвязанным с количеством семантических замен при назывании перечеркнутых изображений (вместо «балалайка» — «гармошка», при условии правильной демонстрации игры на данном инструменте) (r = 0,356, р = 0,021), а также с количеством семантических замен при воспроизведении по памяти группы не связанных по смыслу слов (r= 0,462, р = 0,002). Было обнаружено наличие положительных корреляций между возможностями усвоения инструкции в конфликтной пробе и различными показателями развития лексико-семантических аспектов речи: точностью словоупотребления при воспроизведении по памяти группы не связанных по смыслу слов (r = 0,915, р < 0,001), пересказе рассказа (r = 0,375, р = 0,014), назывании реалистических предметных изображений (r= 0,436, р = 0,004), а также возможностями актуализации слов при назывании (r = = 0,474, р = 0,002). Положительные корреляции были обнаружены также между показатели усвоения двигательной программы по образцу (исследование динамического праксиса) и показателями точности словоупотребления при воспроизведении по памяти группы слов (r= 0,351, р = 0,023), пересказе рассказа (r = 0,419, р = 0,006) и назывании реалистических предметных изображений (r = 0,550, р < 0,001). Показатели усвоения инструкции в конфликтной пробе положительно коррелировали с показателями извлечения вербальной информации из долговременной памяти при назывании предметных изображений (r = 0,474, р = 0,002), а последние, в свою очередь, с показателями точности словоупотребления в пробах на воспроизведение групп слов (r = 0,497, р = 0,001), при пересказе рассказа (r = = 0,374, р = 0,016) и назывании реалистических предметных изображений (r = 0,336, р = 0,032).

Таким образом, результаты настоящего исследования свидетельствуют о том, что у детей без когнитивных и/или поведенческих трудностей при переходе от 5—6 к 6—7 годам происходят существенные изменения познавательной сферы, которые касаются как произвольной регуляции деятельности, так и процессов обработки вербальной и зрительно­пространственной информации. Вместе с тем необходимо отметить, что эти прогрессивные изменения затрагивают не все исследованные показатели познавательного развития, что говорит о гетерохрон- ном созревании различных составляющих когнитивной деятельности на данном этапе онтогенеза. К 6—7 годам у детей наиболее заметно улучшаются возможности усвоения инструкций и алгоритмов действий, показатели целостности и точности зрительного восприятия и совершенствуются лексико­семантические аспекты речи. Наличие положительных корреляций между этими прогрессивными изменениями позволяет предположить существование общих нейрофизиологических факторов, определяющих их развитие. Одним из таких факторов может быть созревание нейрофизиологических механизмов, обеспечивающих нисходящие модулирующие влияния лобной коры на модально-специфические корковые зоны. В пользу такого предположения свидетельствуют электроэнцефалографические данные о формировании в дошкольном возрасте дис­тантных функциональных связей между лобными и заднеассоциативными зрительными зонами коры больших полушарий в состоянии спокойного бодрствования [1]. Анализ электрической активности мозга у детей предшкольного и младшего школьного возраста во время когнитивной деятельности [16] позволил обнаружить, что в период между 5—6 и 7—

8 годами наблюдается возрастание роли механизмов управляющего контроля в процессах обработки зрительной информации при распознавании предметных изображений. Вероятно, именно с этим связаны новые возможности обобщенного, категориального восприятия зрительных объектов, основанного на выделении их существенных признаков. В свою очередь, это способствует повышению точности словоупотребления через развитие значения слова, которое определяется как функция «выделения отдельных признаков в предмете, обобщения их и введения предмета в известную систему категорий» [9, с. 51].

Выводы

1.    При переходе от 5—6 к 6—7 годам происходит улучшение возможностей произвольной регуляции деятельности. Наиболее выраженные изменения касаются усвоения инструкций и алгоритмов действий.

2.    К 6—7 годам существенным образом изменяется зрительное восприятие: улучшаются возможности синтеза целостного образа, восприятия структурно-топологических отношений и пропорций, повышается эффективность зрительного запоминания.

3.    В речевой сфере наблюдаются прогрессивные изменения преимущественно лексических и семантических аспектов речи. К 6—7 годам повышаются точность словоупотребления и возможности актуализации слов-наименований.

4.    Выявленные возрастные изменения отдельных компонентов произвольной регуляции деятельности, зрительного восприятия и речевых функций взаимосвязаны.

5.    По другим компонентам когнитивной деятельности значимых возрастных изменений при переходе от 5—6 к 6—7 годам обнаружено не было, что говорит о гетерохронном созревании различных составляющих когнитивной деятельности на данном этапе онтогенеза.