Особый одаренный ребенок. Лонгитюдное исследование памяти и ЭЭГ

Горбачевская Н.Л., доктор биологических наук, Руководитель научно-образовательного центра «Нейробиологическая диагностика наследственных психических заболеваний детей и подростков», Московский государственный психолого-педагогический университет; ведущий научный сотрудник Научного центра психического здоровья, Москва, Россия, gorbachevskaya@yandex.ru

Караханян К.Г., аспирант кафедры дифференциальной психологии и психофизиологии, Московский государственный психолого-педагогический университет, Москва, Россия; karahanyankg@mgppu.ru

Давыдова Е.Ю., кандидат биологических наук, доцент кафедры дифференциальной психологи и психофизиологии, Московский государственный  психолого-педагогический университет, Москва, Россия, el-davydova@mail.ru

Проведено лонгитюдное исследование электроэнцефалограммы и нейропсихологических параметров памяти у 20 детей с признаками интеллектуальной одаренности в сочетании с трудностями социальной коммуникации. Результаты исследования одаренных детей приводятся в сравнении с учащимися массовой школы. Нейрофизиологическое исследование проводилось на возрастном интервале 7-16 лет, исследование параметров памяти - на интервале 7-12 лет. На возрастном интервале 7-12 лет у одаренных детей зафиксированы лучшие показатели памяти и характерный устойчивый ЭЭГ-паттерн с дефицитом активности диапазонов тета, альфа-3 и бета-1 при повышенной активности полос частот альфа-1 и бета-2 в сравнении с возрастной нормой. Выбранный нами для исследования интегральный показатель «альфа + бета / дельта + тета» отражал основные проявления «взросления» биоэлектрической активности мозга у детей школьного возраста. В норме этот показатель постепенно увеличивался от младшего школьного возраста к юношескому, тогда как у детей с признаками одаренности он был значительно ниже, чем в норме, и только после 14 лет скачкообразно увеличивался и достигал к 16 годам нормативных значений. Высказывается предположение, что задержка формирования высокочастотных  компонентов ЭЭГ отражает особенности созревания нервных сетей у этой группы интеллектуально одаренных детей и подростков.

Введение

Материалы и методы исследования

В группу детей с признаками одаренности вошли 20 детей, учеников лицея № 1524 («Сократовской» школы), являющимся экспериментальной базой Института психологии РАО. Отбор в эту группу проводился профессором Московского государственного психолого-педагогического университета В.С. Юркевич. Помимо высокой академической одаренности, у этих детей присутствовал высокий интерес к учебной деятельности. Из 20 детей исследованной группы, 9 человек участвовали в четырех и более ЭЭГ-исследованиях, 5 человек - в трех исследованиях, 6 человек - в двух исследованиях. Контрольная группа включала детей от 7 до 16 лет, успешно обучавшихся в двух московских школах (16 детей контрольной группы участвовали в лонгитюдных ЭЭГ-исследованиях от трех до пяти раз, в тестировании памяти - от двух до трех раз). Количественный состав групп представлен в таблице. Во всех возрастных группах преобладали мальчики; в целом, соотношение мальчиков и девочек было 5:1.

Таблица

Возрастной состав исследованных групп

Психологические особенности детей с признаками интеллектуальной одаренности

По оценкам психологов, дети, вошедшие в экспериментальную группу, характеризуются высоким уровнем вербального и невербального интеллекта, определявшимся многократным тестированием методиками Векслера, Айзенка, ШТУР (школьный тест умственного развития). Все дети экспериментальной группы демонстрировали высокую учебную мотивацию и успешно обучались по программам повышенного уровня сложности. Педагоги отмечали особые академические успехи в области точных и естественнонаучных предметов. Участие в лонгитюдном исследовании воспринималось большинством детей положительно и заинтересованно.

Общими особенностями детей этой группы можно назвать особую заинтересованность в учебном процессе, потребность в большом количестве новой информации и стремление к самостоятельному изучению интересующих вопросов. Эти устремления всецело поддерживались родителями и педагогами, создававшими все условия для академического роста. В то же время показатели социального взаимодействия в целом по группе были заметно ниже, чем у сверстников. Несмотря на то, что в начальной школе с детьми постоянно были воспитатели, наблюдались частые конфликтные ситуации, связанные преимущественно со слабостью навыков общения. Сложившаяся ситуация была обусловлена целым рядом причин: индивидуальными особенностями детей, отсутствием адекватного опыта социального взаимодействия из-за раннего интеллектуального развития и преимущественного общения с более старшими детьми и взрослыми, а также влиянием формирующих родительских установок [Лурия, 2000]. Однако консультировавшая их по просьбе родителей врач-психитр В.М. Башина ведущей причиной назвала именно их индивидуальные особенности. Специальная коррекционная работа - преимущественно арт-терапия с многократным проигрыванием различных конфликтных ситуаций - и постоянная психологическая поддержка привели к тому, что с возрастом описанные проблемы постепенно компенсировались, и большинство детей успешно перешли к следующей стадии обучения. В старшем школьном возрасте подростки экспериментальной группы в отличие от контрольной группы не строили конкретных планов на будущее, не представляли, в каком ВУЗе будут продолжать обучение. После окончания школы большинство подростков поступили в технические ВУЗы.

Методика ЭЭГ-обследования

Всем детям проводилось электроэнцефалографическое обследование при помощи 16-канального электроэнцефалографа. Осуществлялась запись ЭЭГ в состоянии спокойного бодрствования при закрытых. Компьютерная обработка полученных данных осуществлялась методом быстрого преобразования Фурье при помощи систем картирования электрической активности головного мозга «Brainsys» (Россия). Подвергнутые компьютерной математической обработке данные были представлены в виде абсолютных значений спектральной плотности (СП). В данной работе сравниваются значения СП быстрых (альфа + бета) и медленных (дельта+ тета) составляющих спектра ЭЭГ у детей с ПО детей контрольной группы того же возраста. Возрастная динамика ЭЭГ как нормативной группы, так и детей с ПО определялась путем сравнения параметров ЭЭГ в группах детей разного возраста.

Методика нейропсихологического исследования памяти

Нейропсихологическое исследование произвольной памяти проводилось с помощью стандартизированной методики экспресс-диагностики «Лурия-90», разработанной Э.Г. Симерницкой [Панюшкина, 1994].

В соответствии с этой методикой баллы начисляются за ошибки в выполнении заданий, а оценка полностью правильно выполненного задания соответствует 0 баллов. Таким образом, более низкие балльные оценки свидетельствует о большей успешности запоминания и воспроизведения информации. Стимульный материал для проведения повторных исследований был аналогичен исходному по уровню сложности.

В соответствии с методикой выставлялись балльные оценки слухоречевой и зрительной памяти по следующим параметрам:

1)  Объем слухоречевой (а1) и зрительной (v1) видов памяти; оценивается количество стимулов, воспроизведенных непосредственно после предъявления;

2)  Тормозимость слуховых следов (a2); учитывается количество предъявлений, потребовавшихся для запоминания слов;

3)  Прочность слуховых (a3) и зрительных (v5) следов оценивает продуктивность повторных и отсроченных воспроизведений;

4)  Порядок воспроизведения слов (a4) и зрительных стимулов (v2) учитывает нарушения последовательности стимулов при воспроизведении;

5)  Воспроизведение структуры слов (a5) и зрительных (v3) стимулов; учитываются литеральные и вербальные парафазии при воспроизведении слов;

6)    Узнавание слов (a6); учитываются ошибки узнавания;

7)  Феномен зеркальных движений (v4); учитывается количество реверсий формы стимулов;

8)  Межполушарный перенос зрительной информации (v6); балльная оценка определяется разностью в продуктивности и характере воспроизведения одних и тех же стимулов при работе правой и левой рукой;

9)  Регуляция и контроль слухоречевой (а7) и зрительной (v7) памяти; учитывается количество персевераций и побочных ассоциаций при воспроизведении слов и фигур.

Учитывая, что методика предназначена в большей степени для младшей возрастной группы (дошкольники и младшие школьники), предстояло изучить ее чувствительность к нарушениям памяти в старшем возрасте. Наличие выраженных различий между группами по ряду параметров позволило рассматривать совокупность аспектов мнестических процессов как основу эффективности когнитивной деятельности.

При статистической обработке результатов анализа ЭЭГ использовался t-критерий Стьюдента. Анализ результатов нейропсихологического тестирования проводился с использованием метода непараметрической статистики - критерия Манна-Уитни.

Расчеты проводились с помощью стандартного пакета статистической обработки данных SPSS и системы «Brainsys».

Результаты

1.     Нейропсихологические показатели памяти детей с ПО и контрольной группы

Сравнение нейропсихологических показателей памяти детей с ПО и контрольной группы в возрасте 7, 10, 11 и 12-ти лет показало, что у детей с ПО суммарные показатели памяти оказались достоверно лучше (балльные значения ниже), чем в контрольной группе (рисунок 1а). Максимальные различия, достоверные для четырех параметров слухоречевой памяти и трех параметров зрительной памяти, регистрировались в возрастной группе 12 лет (рисунок 1б).

Рисунок 1а. Сравнение средних значений нейропсихологических показателей памяти детей с ПО и контрольной группы в 7-8 лет

Примечание. * - р<0,05, ** - p<0,01.

Анализ динамики изменений показателей произвольной памяти детей исследованных групп на интервале 7-12 лет показал, что в контрольной группе значительное улучшение показателей памяти происходит к 10 годам. В период же от 10 до 12 лет выявляется тенденция к некоторому ухудшению показателей слухоречевой памяти, что соответствует полученным нами ранее данным лонгитюдного исследования школьников и результатам, описанным в работе А.И. Хромова [Симерницкая, 1991]. В группе детей с ПО в этот период (от 10 до 12 лет) наблюдалось дальнейшее улучшение показателей памяти. Таким образом, для этой группы детей характерны не только исходно лучшие показатели по большинству исследованных параметров, но и более значительное возрастное улучшение показателей произвольной памяти (рисунок 1г). С другой стороны, отсутствие у подростков с ПО временного ухудшения показателей произвольной памяти может говорить о своеобразном курсе развития их способностей.

Рисунок 1г. Относительные изменения средних значений суммарных показателей памяти детей с ПО и контрольной группы в период от 7 до 12 лет

Обозначения: SA - суммарный показатель слухоречевой памяти; SV - суммарный показатель зрительной памяти, SAV - суммарный показатель слухоречевой и зрительной памяти.

Примечание: 0% - среднее значение показателя в 7-8 лет.

Качественный анализ достоверных различий по показателям памяти детей с ПО и контрольной группы в возрасте 12 лет показывает, что дети с ПО имеют больший объем как слухоречевой, так и зрительной произвольной памяти, лучшие показатели по параметрам тормозимости слуховых следов и показатели воспроизведения порядка зрительных стимулов, а также больший объем зрительной памяти, то есть обладают более высоким уровнем развития кратковременной памяти (рисунок 1б).

Значительное преимущество детей с ПО, зафиксированное по параметрам Воспроизведение звуковой структуры слов и Регуляция и контроль слухоречевой памяти, свидетельствует о хорошем развитии акустико-гностического и артикулярного звена речевой деятельности, а также о высокой степени организации произвольной мнестической деятельности, что может обеспечивать значительный уровень дифференцированности репрезентативных когнитивных структур, который, как было показано [Хромов, 2012], тесно связан с развитием интеллекта. Важная роль регуляции мнестических процессов у одаренных детей также была показана при исследовании стратегий и приемов запоминания [Белашева, 2015; Давыдова, 1999].

2.                      Особенности ЭЭГ у детей с признаками одаренности

Типологическая структура ЭЭГ

Анализ типологической структуры ЭЭГ у детей с ПО показал, что индивидуальное распределение ЭЭГ по основным типам соответствует нормативным показателям, что проявляется в виде преобладания во всех возрастных группах организованного типа ЭЭГ с доминированием альфа- активности.

Альфа-ритм у большинства детей экспериментальной группы также являлся доминирующей формой активности, хотя его амплитуда и индекс во всех возрастных группах были несколько ниже, чем в норме.

Данные ЭЭГ картирования

Как было показано нами ранее, частота затылочного альфа-ритма у детей с ПО существенно ниже возрастной нормы вплоть до возраста 14 лет [Горбачевская, 2010].

Значения СП сенсомоторного ритма альфа-диапазона в центральных и лобных зонах коры у детей с ПО также были достоверно ниже, чем в контрольной группе, особенно в полосе 10-13 Гц. В бета-1 полосе у детей с ПО отмечались достоверно меньшие значения СП в теменно-центральных и височных отделах полушарий по сравнению с контрольной группой, а в бета-2 диапазоне во всех возрастных группах у детей и подростков с ПО отмечены достоверно более высокие значения СП по сравнению с контрольной группой.

В настоящее время появилась возможность более полно оценить возрастные изменения у детей этой группы. Выбранный нами для исследования интегральный показатель отражал основные проявления «взросления» биоэлектрической активности мозга у детей школьного возраста. В норме этот показатель постепенно увеличивается от младшего школьного возраста к юношескому, тогда как у детей с ПО он оказался значительно ниже, чем в норме. Он незначительно возрастает до 14 лет и только после этого скачкообразно увеличивается и достигает нормативных значений (рисунок 2).

Рисунок 2 а. Средние значения индекса альфа-1/альфа-3 в затылочных отведениях у детей с ПО и контрольной группы

Обозначения: внизу обозначение зон коры головного мозга, по оси ординат - значения индекса. Цветом (квадратики справа) отмечены разные возрастные периоды.

Реакция десинхронизации ЭЭГ при открывании глаз проявлялась сильнее у детей с ПО, чем у детей контрольной группы. Так, в возрасте 12-14 лет практически во всех диапазонах частот у детей наблюдалось достоверное уменьшение значений СП, тогда как в контрольной группе достоверные значения наблюдались лишь в узкой полосе частот (6-12 Гц).

Обсуждение результатов

Поиск коррелятов эффективности когнитивной деятельности - одно из бурно развивающихся направлений мультидисциплинарных исследований, среди которых особое место занимают исследования памяти, являющейся системной функцией и представляющей собой основу различных когнитивных процессов.

Проведенное в настоящей работе лонгитюдное нейропсихологическое обследование небольшой группы детей с признаками одаренности показало, что во все возрастные периоды эти дети имели лучшие показатели нейропсихологических параметров памяти, чем дети контрольной группы, что еще раз подтверждает важность развития памяти для успешности когнитивной деятельности. Однако следует заметить, что одаренные детей без нарушения социального взаимодействия также могут иметь высокие показатели памяти, но при этом быть еще более эмоционально чуткими, чем обычные дети [Чуприкова, 2010]. Известно, что с возрастом может происходить не только «увеличение творческих сил, но и их ограничение, а то и утрата некоторых ценных способностей» [Возрастная одаренность и, 2008]. Подтверждением этого могут служить полученные нами [Давыдова, 1999] и коллегами [Хромов, 2012] данные об ухудшении показателей слухоречевой памяти у девочек 11-12 лет, связанные с физиологическими перестройками организма, происходящими в этот период. Отсутствие такового ухудшения у детей экспериментальной группы может говорить об особом курсе развития их когнитивных способностей.

Исследование количественных параметров ЭЭГ на возрастном интервале от 8 до 16 лет выявило своеобразный курс формирования спектральных характеристик у этой особой группы детей и подростков с ПО. Наблюдалось длительное (до возраста 14 лет) сохранение паттерна фоновой ЭЭГ и реактивных изменений, свойственных детям младшего возраста. В морфологических лонгитюдных исследованиях одаренных детей было показано, что они имеют свою специфику развития коры головного мозга. Причем в возрастной период до 12 лет уровень интеллектуальных способностей у одаренных детей, в отличие от нормативных, обратно пропорционален толщине коры головного мозга, тогда как после этого возраста знак корреляции меняется на противоположный [Felsc]. Эти же тенденции прослеживаются и в нашем исследовании. Более того, морфологические изменения по времени предшествуют нейрофизиологическим изменениям. Интересно заметить, что у детей с синдромом Аспергера со схожими, но более выраженными нарушениями социальной коммуникации и нормативными интеллектуальными способностями, по нашим данным, наблюдается опережающее формирование высокочастотных компонентов альфа-ритма. То есть отклонение возрастной траектории формирования основных ритмических компонентов ЭЭГ может быть связано с морфологическим нарушением развития мозга.

Выводы

1.      Дети экспериментальной группы с признаками одаренности и трудностями социальной адаптации имеют достоверно лучшие показатели по важнейшим параметрам произвольной слухоречевой и зрительной памяти, чем дети контрольной группы, причем указанные различия максимально выражены в возрасте 12 лет.

2.      При анализе спектральных характеристик ЭЭГ выявился определенный ЭЭГ- паттерн, отличающий детей и подростков экспериментальной группы от контрольной: интегральный показатель «альфа + бета/дельта + тета» и частота альфа-ритма оказались ниже у подростков с ПО в возрасте от 9 до 14 лет; также у них отмечалась более генерализованная депрессия ЭЭГ при открывании глаз, чем у детей контрольной группы.

3.      В возрасте 14-16 лет указанные различия нивелировались, что может свидетельствовать об особой траектории развития мозга, которая характерна для этой группы одаренных детей.