ДИНАМИКА УРОВНЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КОРЫ У ДЕТЕЙ В ВОЗРАСТЕ ОТ 5 ДО 8 ЛЕТ. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРА АЛЬФА-РИТМА ЭЭГ
Рис.25 Характеристика основного ритма ЭЭГ в трех возрастных группах детей с хорошей успеваемос-тью и при трудностях обучения По вертикальной оси – частота встречаемости различных вариантов альфа-ритма
Периоды структурно-функциональ-ных перестроек характеризуются пластичностью, высокой чувстви-тельностью (сенситивностью) к вне-шним воздействиям и требуют боль-ших энергетических затрат, что приводит к напряжению гомеостатических механизмов адаптации. Следствием этого является неста-бильность показателей функцио-нирования коры больших полуша-рий первоклассников в течение года (рис. 26), особенно выраженная у незрелых детей. К концу младше-го школьного возраста, к 9-10 годам, функциональное состояние стаби-лизируется, и основные характе-ристики альфа-ритма остаются по-стоянными на протяжении учебно-го года.
Зрительное восприятиеПрогрессивное созревание ней-ронного аппарата коры больших полушарий, ее проекционных и ассо-циативных отделов создает предпо-сылки для перехода системы воспри-ятия на качественно иной уровень функционирования. Отдельные кор-ковые зоны как компоненты системы начинают специализированно участ-вовать в осуществлении различных зрительных операций.
ДИНАМИКА ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА ЭЭГ МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ В ТЕЧЕНИЕ УЧЕБНОГО ГОДА
Рис.26 Динамика частотного спектра ЭЭГ детей 7 8 лет (I класс) и 9 10 лет (III класс) в течение учеб ною года. Отмечается стабилизация параметров альфа ритма к 9-10 летнему возрасту
В отличие от 3-4-летних детей, ВП которых имеют сходную конфи-гурацию и реактивность в проекци-онной и заднеассоциативных отде-лах коры, ВП в 6-7-летнем возрасте при сохранении сходства в их конфи-гурации существенно отличаются по реактивности к характеристикам стимула. Зрительная проекционная кора, нейронный аппарат которой настроен на прием и анализ физичес-ких характеристик стимула, преиму-щественно включается в операцию выделения контурно-контрастных границ, базирующуюся на функци-онировании рецептивных полей,от-ветственных за эту операцию. Это проявляется в избирательном увели-чении в затылочной коре сенсорно-специфического компонента ВП (позитивность Р130) ответ на предъяв-ление черно-белого рисунка шахмат-ного поля по сравнению с диффуз-ным засветом экрана (рис.27).
РЕАКТИВНОСТЬ ЗРИТЕЛЬНЫХ ВП в 6-7 ЛЕТ
Рис.27 Специализация каудальных областей коры в зрительном восприятии. Максимальные изменеиия позитивности ВП затылочной области в ответ на шахматный рисунок (I) височно-теменно-затылочной на схематическое изображение лица (III) На II достоверные изменения амплитуды компонентов ответа на структурированные изображения но сравнению с засветом экрана
При предъявлении более сложных изображений, например, схематичес-кого изображения лица, тот же по-зитивный компонент максимально увеличивается в ВП височно-теменно-затылочной ассоциативной зоны.
У части детей этого возраста спе-циализация заднеассоциативных об-ластей выражена сильнее. В ВП височно-теменно-затылочной области начинает доминировать по амплиту-де и обнаруживать максимальную реактивность другой, характерный для более старших детей и взрослых, компонент – N200. С этим компонен-том связываются более сложные опе-рации, включающие сличение со следами в памяти.
Переход системы восприятия на качественно иной уровень организа-ции существенно расширяет возможности анализа и опознания зри-тельных стимулов. Это коррелирует с психофизиологическими исследо-ваниями времени реакции выбора сигнального стимула из различного числа альтернатив. Показано, что у детей 6-7 лет могут быть выработа-ны эталоны для опознания стимулов значительной сложности – таких, как набор хаотично расположенных черных и белых квадратов (вероят-ностные текстуры), несмотря на то, что с такими изображениями ребе-нок не сталкивался в индивидуаль-ном опыте. Такая операция не осу-ществлялась в 3-4 летнем возрасте.
Анализ ССП при предъявлении задач, требующих опознания и кате-горизации объекта, показал, что в отдельные операции процесс воспри-ятия в 7-летнем возрасте и в особен-ности с 9-10 лет специализированно вовлекаются не только заднеассоциативные, но и переднеассоциативные отделы коры – лобные области, с которыми связана оценка значимо-сти стимула и его классификация.
Специализация проекционных, заднеассоциативных и переднеассоциативных областей в осуществлении операций сенсорного анализа, запечатлевания, опознания, классифи-кации обеспечивает высокую разре-шающую способность перцептивной функции, возможность восприятия новых сложных объектов и выработ-ки соответствующих эталонов, что способствует значительному обога-щению индивидуального опыта.
Этап перехода системы восприя-тия на другой уровень организации рассматривается как сенситивный период для развития информацион-ных процессов, составляющих осно-ву познавательной деятельности.
Качественные изменения системы восприятия коррелируют с существен-ными преобразованиями нейрон-ной организации как проекционной зоны, так и ассоциативных областей коры, где к 7 годам отмечены дифференцировка формы и увеличение размеров нейронов III ассоциативно-го слоя. Значительные изменения претерпевает фиброархитектоника –увеличивается ширина пучков, ус-ложняются горизонтальные связи. Об интенсивном созревании нейрон-ного аппарата коры больших полушарий к 7-8 годам свидетельствуют данные, полученные при изучении локального церебрального метабо-лизма с помощью позитронно-эмиссионной томографии. В возрасте от 3 до 8 лет интенсивность метаболизма более чем вдвое выше, чем у взрос-лых, в то время как в 1-2 года она до-стигает уровня взрослого и после 9 лет значительно снижается. Столь высокий метаболизм в диапазоне от 3 до 8 лет авторы объясняют увели-чением числа синаптических контак-тов. Другое возможное объяснение состоит в повышении уровня обмена нуклеиновых кислот пирамидных нейронов к 7 годам.
Несмотря на прогрессивное разви-тие, система восприятия 7-8-летних детей не достигает еще зрелого типа функционирования и к началу обуче-ния в школе ее возможности доволь-но ограничены. Так, запоминание и опознание геометрических фигур в этом возрасте осуществляется по типу взрослого, а идентификация и разли-чение букв еще затруднены и требу-ют вовлечения более сложных меха-низмов. Инвариантность опознания в перцептивной сфере достигает вы-сокого уровня к б годам, а затем на-чинается дифференцирование этой способности в отношении сенсорных стимулов, с одной стороны, и смыс-ловых знаковых символов (буквенных и цифровых), – с другой. Сохраняю-щаяся в 7-8-летнем возрасте высокая недифференцированная инвариант-ность опознания становится помехой для идентификации некоторых букв и цифр, значение которых меняется при поворотах справа налево, сверху вниз (Р, ь) и зеркальном вращении. В то же время это не касается букв симметричной конструкции (Н, А, 3) или заглавных и строчных (А и а), со-храняющих свое значение.
Одной из причин трудностей иден-тификации букв может быть недо-статочная сформированность их эталонов в перцептивной памяти. Возможность сличения букв с пер-цептивным эталоном ускоряет про-цесс их опознания, что важно для выработки навыка чтения. Несформированность механизмов запечатлевания букв необходимо учитывать при использовании скоростного кри-терия чтения.
Вторая причина связана с возрас-тными особенностями процесса кате-горизации зрительных стимулов. Достигая определенной степени зре-лости к 7 годам, механизмы катего-ризации в этом возрасте еще отли-чаются от свойственных взрослым. У взрослых показано наличие двух принципов разделительного анали-за, лежащего в основе категориза-ции: анализ, основанный на полном описании всех признаков объекта, и/или на выборе определенного ин-формативного разделительного при-знака. Первый из этих способов –глобальное описание – связывается с правым полушарием, второй – с функциями левого.
Категоризация на основе полного описания является более простым процессом. Имеются данные, что в раннем возрасте ведущая роль в зри-тельном восприятии принадлежит правому полушарию, что и обеспечи-вает свойственный этому возрасту способ классификации. Категориза-ция, в основе которой лежит выбор ведущего разделительного призна-ка, требует сопоставления разных характеристик объекта, выделения значимой при игнорировании других, незначимых для данной задачи. Этот тип категоризации, осуществ-ляющийся с участием левого полу-шария, реализуется на более по-здних этапах развития.
В возрасте 6-7 лет правое полуша-рие, как и у взрослых, осуществля-ет полное описание объектов. Для левого полушария характерны опре-деленные возрастные особенности: на данном этапе развития при кате-горизации оно функционирует по-добно правому.
Механизмы, обусловливающие присущую взрослым полушарную ди-хотомию процесса категоризации, созревают в течение длительного периода индивидуального развития за пределами младшего школьного возраста.
Внимание и мотивацияОсобенности познавательной дея-тельности на данном этапе развития во многом определяются спецификой мозговой организации внимания, которая на протяжении младшего школьного возраста претерпевает значительные изменения.
В 7-8 лет механизмы внимания, как непроизвольного, преобладаю-щего в этом возрасте, так и произ-вольного, носят черты незрелости. Реакция активации в электроэнце-фалограмме в ответ на новый стимул проявляется как в виде зрелой фор-мы (десинхронизация альфа-ритма), которая в этом возрасте отличается меньшей длительностью и большим латентным периодом по сравнению с детьми 9-10 лет, так и в виде ее он-тогенетического варианта (усиление тета-активности). Последнее свиде-тельствует о том, что активация, направленная на оценку информаци-онной составляющей среды, еще недостаточно сформирована и сохра-няется роль непосредственной при-влекательности стимула и его эмо-циональной окраски в процессе вни-мания.
Такая активация не стимулирует и не облегчает в полной мере даль-нейшего углубленного анализа ново-го стимула. Она направлена скорее на непосредственную оценку его эмо-циональной значимости, удовлетво-ряя потребность ребенка во впечат-лениях.
С 9-10 лет непроизвольное внима-ние организуется по типу взросло-го – реакция активации на новый сти-мул проявляется в виде длительной и генерализованной десинхронизации альфа-ритма. «Распад» сложив-шейся в состоянии покоя системы создает оптимальные условия для формирования новых функциональ-ных объединений и тем самым облег-чает анализ информации в коре боль-ших полушарий.
На протяжении младшего школь-ного возраста интенсивно формируют-ся механизмы произвольного внима-ния. К концу дошкольного периода, по мере прогрессивного созревания лобных областей появляется возмож-ность управления активационными влияниями в соответствии с задачей. Ребенок начинает осуществлять про-стейшее планирование своих бли-жайших действий и подчинять-ся инструкции взрослого, не всегда совпадающей с его собственными желаниями. Однако эта возмож-ность носит еще нестойкий харак-тер, и произвольная деятельность, организованная с помощью внима-
ния, легко вытесняется интересны-ми занятиями, непосредственно при-влекающими ребенка.
Анализ пространственной синх-ронизации основного ритма ЭЭГ с ис-пользованием оценки функции Ког показал, что в ситуации предстимульного внимания, направленного на решение сенсорных задач разной модальности (слуховой, тактильной, зрительной), предъявляемых изоли-рованно в левое и правое полушарие, формируются функциональные объе-динения корковых областей с фоку-сом взаимосвязанной активности в проекционных корковых зонах – ви-сочной при слуховой задаче, цент-ральной – при тактильной, затылоч-ной – при зрительной (рис. 28). Та-кая организация активности моз-говых структур при внимании в период, предшествующий деятель-ности, создает оптимальные условия их избирательного вовлечения в ре-шение конкретной модально специ-фичной задачи, тем самым опреде-ляя его успешность.
РОСТ КОГЕРЕНТНОСТИ АЛЬФА-КОЛЕБАНИЙ В ПРЕДСТИМУЛЬНОМ ПЕРИОДЕ ЭФФЕКТИВНОГО СЕЛЕКТИВНОГО ВНИМАНИЯ ПО СРАВНЕНИЮ С НЕЭФФЕКТИВНЫМ
Рис.28. Функциональные объединения областей коры при селективном внимании, обеспечивающем правильное решение перцептивной задачи у детей 7-8 лет в норме и при функциональной незрелости лобно-таламической системы, приводящей к трудностям обучения. Обозначения как на рис.15.
На этом этапе онтогенеза мозговое обеспечение предстимульного вни-мания еще существенно отличается от зрелого типа особенностями внутриполушарной организации. У де-тей младшего школьного возраста, включая 9-10-летних, отсутствует свойственная взрослым полушарная дихотомия (см. гл. 7) – модально спе-цифичные функциональные объеди-нения у взрослых, характерные только для левого полушария, у де-тей формируются билатерально, и правое полушарие включается в организацию произвольного направ-ленного внимания аналогично лево-му. В этом, так же как и в мозговой организации процесса восприятия, проявляется несформированность функциональной специализации по-лушарий.
Наличие избирательных функ-циональных объединений структур мозга, адекватных выполняемой за-даче, в ситуации произвольного вни-мания свидетельствует о становле-нии управляемых влияний лобной коры на компоненты регуляторной системы мозга. Подтверждением этому является отсутствие такой организации у части 7-8-летних де-тей с признаками функциональной незрелости лобно-таламической ре-гуляторной системы, что указывает на несформированность механизмов избирательного произвольного вни-мания в этой группе (см. рис. 28).
К 9-10 годам, по мере дальней-ших прогрессивных структурных преобразований в различных облас-тях коры и их возрастающей специ-ализации, совершенствуются меха-низмы произвольного внимания. Регуляторная система обеспечивает не только избирательное вовлечение корковых зон в деятельность, но и оказывает облегчающие влияния на отдельные операции, осуществля-ющиеся при их участии. Произволь-ное внимание, направленное на выделение значимого стимула, при-водит к дифференцированному об-легчению в каждой корковой зоне тех компонентов ВП, которые в наи-большей степени отражают ее функ-циональную специализацию. Так, в зрительном ВП проекционной обла-сти при произвольном внимании по сравнению с ситуацией спокойного наблюдения максимально увеличи-вается компонент, отражающий ана-лиз сенсорных характеристик сти-мула. В ВП ассоциативных областей облегчаются более поздние фазы от-вета, связанные с опознанием, оцен-кой значимости, принятием реше-ния .
Формирующееся на протяжении младшего школьного возраста произ-вольное внимание, создающее воз-можность избирательного в простран-стве и во времени облегчающего влияния на области коры больших полушарий, обеспечивает эффектив-ность решения различных задач. Этот этап развития можно рассмат-ривать как сенситивный период фор-мирования произвольности.
Используя потребность в положи-тельном эмоциональном подкрепле-нии, создавая условия привлека-тельности познавательной деятель-ности взрослый может использовать высокую пластичность мозга для развития внимания к учебному ма-териалу и направить его в русло учеб-ной мотивации.
ПамятьС началом школьного обучения возникает необходимость произволь-ного запоминания учебного матери-ала. Возможность восприятия и за-поминания возрастающего объема информации, его структурирования в соответствии со значимостью и смыслом обеспечиваются включением в процесс запоминания новых ме-ханизмов структурно-функциональ-ной организации мозга, способных осуществить эти операции.
Перестройки системы зрительно-го восприятия к началу школьного обучения облегчают процесс выра-ботки эталонов на ранее незнакомые сложные стимулы. Тем не менее в 6-7 лет формирование эталонов – про-цесс более длительный, чем к кон-цу младшего школьного возраста. Существенно отличается и объем кратковременной памяти: значения безошибочно воспроизводимого мак-симального тестового ряда у детей 7 лет составляют 5,4 символа, в 10 лет 6,4 символа, приближаясь к показа-телям взрослого.
Важнейшим фактором, обеспе-чивающим произвольное запомина-ние, является и становление на этом этапе онтогенеза регуляторных моз-говых механизмов, избирательно облегчающих последовательно осу-ществляющиеся операции по отбору, осмыслению и запечатлению инфор-мации.
Переключение системы памяти на другой уровень – от непосред-ственного запоминания, свойствен-ного дошкольникам, к запоминанию, опосредованному конкретными смыс-ловыми задачами в младшем школь-ном возрасте, требует освоения новых приемов запоминания на основе ос-мысления материала, а не его фор-мального повторения.
Речь и мышлениеРечевое развитие интенсивно про-ходит в раннем и дошкольном дет-ском возрасте, когда расширяется словарный запас, усваиваются основ-ные правила построения устной речи, происходит интериоризация речи, включение ее в мыслительные опе-рации.
При поступлении в школу начи-нают усваиваться новые формы рече-вой деятельности – чтение, письмо, связная устная речь. Эти новообра-зования обеспечиваются формирова-нием к этому возрасту структурно-функциональной организации вос-приятия, произвольного внимания и запоминания.
Особая роль принадлежит разви-тию мозговых механизмов, обеспе-чивающих специфическую речевую деятельность. К этому возрасту про-грессивные преобразования претер-певают клеточные и волокнистые структуры речевых зон (области Брока и Вернике) и отделов лобной коры, осуществляющих програм-мирование речевой деятельности. В формировании графических форм речи (чтение, письмо) существенное значение имеет организация зри-тельно-пространственной деятельно-сти, тонкая моторика и зрительно-моторная интеграция.
Механизмы, лежащие в основе этих процессов, еще носят существен-ные черты незрелости. В 7-8 лет обнаруживается дефицитарность цен-трального программирования тонких точностных движений рук. Мозговое обеспечение произвольных точност-ных движений интенсивно формиру-ется к 9-10 годам. В организации зрительно-пространственной дея-тельности в 7-8 лет участвуют и ле-вое, и правое полушарие, в то время как с 9-10-летнего возраста выявля-ется преимущество правого.
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДОСТОВЕРНОГО РОСТА ЗНАЧЕНИЙ ФУНКЦИИ КОГ ПРИ ВЕРБАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО СРАВНЕНИЮ С ФОНОМ
Рис.29. Функциональные объединения областей коры больших полушарии на различных частотах ос-новного ритма у детей 7 и 10 лет при вербальной деятельности. В 7-летнем возрасте отсутствует как изби-рательность частотной организации, так и четкая левосторонняя латерализация функциональных объсди нений. В центре внизу – схема локализации электродов.
Отсутствие четкой полушарной специализации в 7-8 лет проявля-ется и в характере мозгового обес-печения вербальной деятельности (рис. 29). У взрослых при решении зрительно предъявляемой вербаль-ной задачи функциональные объеди-нения нервных центров, участ-вующих в речевой деятельности, ло-кализованы в левом полушарии. У детей 7-8 лет в отличие от этого генерализованно и однотипно вовлека-ются структуры обоих полушарий. К 9-10 годам с усилением вовлече-ния лобных областей в речевые про-цессы мозговая организация вер-бальной функции приобретает более избирательный характер и признаки левосторонней латерализации.
Речь является основой формирова-ния мышления ребенка, и особенно-сти речевой деятельности в младшем школьном возрасте определяют изме-нения в организации мыслительных операций. Для 7-8 лет характерно об-разное мышление, основой которого является достигшее определенной степени зрелости зрительное воспри-ятие, а средством – образ.
С развитием механизмов речевой деятельности, ее левополушарной латерализации и произвольности ре-бенок приобретает способность вы-делять с помощью вербально-логического мышления сущностные характеристики предметов и явле-ний, скрытые от непосредственного восприятия.
Таким образом, на протяжении младшего школьного возраста, по мере структурно-функционального созревания мозга, совершенствуются нейрофизиологические механиз-мы, лежащие в основе психичес-ких процессов, возрастают функци-ональные возможности ребенка.
Взаимодействие внешних и внутренних факторов развития в младшем школьном возрастеПериод интенсивных качествен-ных структурно-функциональных преобразований характеризуется вы-сокой пластичностью и повышенной чувствительностью к внешним воз-действиям и оценивается как сенситивный период развития. Для разных психических функций эти периоды не совпадают.
Функциональная организация си-стемы зрительного восприятия пре-терпевает существенные перестрой-ки от 3-4 к 6-7 годам. Мозговые механизмы, обеспечивающие произ-вольную регуляцию функций, суще-ственно изменяются от 7 к 9 годам, что позволяет расценивать этот пери-од как особо чувствительный в раз-витии произвольного внимания и произвольной деятельности.
Ряд фактов позволяет считать на-чало младшего школьного возраста и критическим этапом развития. В 7-8 лет изменяются базовые меха-низмы организации всех психичес-ких функций, растет напряжение адаптационных процессов. Важней-шим фактором перехода целостного организма на другой уровень функ-ционирования является формирова-ние в этом возрасте регуляторных систем мозга, восходящие влияния которых опосредуют избирательную системную организацию психичес-ких процессов, а нисходящие регу-лируют деятельность всех органов и систем. Другим важным фактором, определяющим критический харак-тер данного периода развития, явля-ется резкая смена социальных условий – начало обучения в школе. Обеспечение соответствия этих двух факторов – внутреннего морфо-функционального и внешнего социально-педагогического – является необходи-мым условием благоприятного пре-одоления этого критического периода.
Проверь себя1. Какие особенности созревания нейронного аппарата коры и корково-подкоркового взаимодействия определяют функциональные возможности мозга к началу обучения в школе и успешность учебной деятельности?
2. Охарактеризуйте степень зрелости механизмов восприятия невербальной и вербальной информации к началу систематического обучения.
3. Какие качественные изменения в мозговом обеспечении процесса восприятия происходят в младшем школьном возрасте и как они влияют на развитие познавательной деятельности ребенка?
4. Охарактеризуйте особенности мозговой организации внимания и его влияния на когнитивные процессы.
5. Какие факты свидетельствуют о существенных возрастных преобразованиях механизмов внимания и произвольного регулирования на протяжении младшего школьного возраста?
6. Что свидетельствует о напряжении адаптационных механизмов в начале систематического обучения? Как изменяются адаптационная возможности к концу младшего школьного возраста?
7. Какие выводы дожен сделать педагог на основе денных об особенностях физиологической основы психических процессов и функциональных возможностях мозга в младшем школьном возрасте?
15 Психофизиологические особенности подросткового возрастаСтруктурно-функциональное со-зревание высших корковых форма-ций продолжается в течение дли-тельного периода онтогенеза, вклю-чая подростковый возраст. И хотя бурные изменения в структуре коры больших полушарий свойственны ранним этапам развития, в подрост-ковом возрасте также выявляют-ся существенные морфологические преобразования нейронного аппара-та коры – усложняется фиброархитектоника, происходит тонкая дифференцировка пирамидных нейронов и звездчатых клеток. Процентное содержание последних, играющих существенную роль в обеспечении интегративной деятельности мозга, наиболее значительно увеличивает-ся в переднеассоциативных отделах.
Отмеченные преобразования в структуре коры являются важным фактором совершенствования ее функциональной организации.
Однако в подростковом возрасте не только созревание структур моз-га определяет специфику психо-физиологических функций. Значи-тельные влияния на организацию деятельности мозга подростков ока-зывают эндокринные изменения, связанные с половым созреванием. Половое созревание, начинающееся у девочек в 11-12, у мальчиков в 13-14 лет, является важнейшим биоло-гическим фактором, определяющим специфику этого этапа развития.
Начало полового созревания харак-теризуется резким повышением ак-тивности гипоталамо-гипофизарной системы – центрального звена регу-ляции желез внутренней секреции. Поскольку гипоталамус является одной из важнейших структур лимбической системы, повышение его активности не может не сказаться на функциональном взаимодействии структур мозга и возможностях сис-темы регуляции и контроля корко-вой активации.
Функциональное состояние мозга подростковВ начале полового созревания (II и III стадии по Таннеру) по ряду нейрофизиологических показателей вы-являются отрицательные отклоне-ния в функциональной организации мозга. Они прежде всего проявляют-ся в особенностях ЭЭГ, характеризу-ющей состояние спокойного бодр-ствования. У подростков отмечается замедление альфа-ритма, его гиперсинхрония, увеличение представленности медленных волн и высокочас-тотной активности. В ЭЭГ подростков регистрируются генерализованные комплексы высокоамплитудных ко-лебаний, отражающих повышенную активность диэнцефальных струк-тур. Все это говорит об «ухудше-нии», по сравнению с 9-10-летними школьниками, функционального со-стояния коры и снижении ее регули-рующего влияния на нижележащие структуры. Определенная дезорга-низация состояния покоя связана с мощными эндокринными пере-стройками на данном этапе развития. Следствием этого является неста-бильность параметров ЭЭГ в течение года (рис. 30), отражающая снижение адаптационных возможностей ор-ганизма. Расхождение в сроках на-ступления полового созревания у мальчиков и девочек обусловливает существенные половые отличия пара-метров ЭЭГ в диапазоне 12-14 лет. У девочек в среднем максимум «от-рицательных» сдвигов приходится на 13, у мальчиков – на 14 лет.
На завершающих этапах полового созревания (IV, V) исчезают диэнцефальные знаки в ЭЭГ, альфа-ритм как ведущая форма активности увеличи-вается по частоте, параметры ЭЭГ по-коя сохраняются стабильными на протяжении учебного года .
ДИНАМИКА ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА ЭЭГ ПОДРОСТКОВ В ТЕЧЕНИЕ УЧЕБНОГО ГОДА
Рис.30 Динамика частотного спектра ЭЭГ подростков в течение учебного года Нестабильность пара-метров ЭЭГ в начале полового созревания и их стабилизация к завершению пубертатного периода.
ВосприятиеВ подростковом возрасте, по ме-ре прогрессивного созревания коры продолжается совершенствование механизмов зрительного опознания в направлении возрастающей функ-циональной специализации правого и левого полушарий. У подростков 13-14 лет еще не сформировалась свойственная левому полушарию взрослых возможность опознания изображения на основе вычленения значимого разделительного призна-ка без анализа всех остальных его свойств (классификационный тип опознания).
При латерализованном предъяв-лении стимула в правое и левое полушарие показано, что левое полушарие, так же как и правое, осу-ществляет полное описание призна-ков изображения. Полушарная спе-циализация в зрительном опознании отчетливо выявляется с 16-17-лет-него возраста. Этому соответствует четкая полушарная асимметрия по-зднего позитивно-негативного комп-лекса ССП в лобной коре, его макси-мальная выраженность в 16-17 лет отмечается в левой лобной области. Это означает, что окончательное фор-мирование системы классификаци-онного анализа связано со струк-турно-функциональным созреванием переднеассоциативных отделов коры и усилением роли лобных областей ле-вого полушария в процессе опознания.
К концу подросткового возраста формируется зрелый тип функцио-нальной организации зрительного восприятия с ведущей ролью право-го полушария в сенсорном анализе стимулов и их запечатлевании и левого – в осуществлении классифи-кационного типа опознания и реали-зации заключительных этапов вос-приятия.
Внимание и мотивацияФункциональные изменения од-ного из звеньев регуляторной систе-мы – гипоталамуса, возникающие на начальных этапах полового созрева-ния, существенно сказываются на характеристиках нейрофизиологических механизмов как непроиз-вольного, так и произвольного вни-мания. В ЭЭГ в ситуации непроиз-вольного внимания обнаруживается снижение реактивности альфа-рит-ма и/или усиление тета-волн, свой-ственное более ранним этапам разви-тия и отражающее участие эмоцио-нальной активации, в то время как к концу младшего школьного возра-ста была уже в полной мере сфор-мирована реакция в виде блокады альфа-ритма, отражающей кортикализацию внимания.
Значительные регрессивные от-клонения отмечены и при организа-ции произвольного внимания, зада-ваемого словесной инструкцией. При анализе пространственно-временной организации ритмических составля-ющих ЭЭГ обнаруживается по срав-нению с 9-10-летними снижение избирательности в организации меж-центральных связей, приобретающей диффузный генерализованный ха-рактер. Отрицательные сдвиги на II-III стадиях полового созревания характерны и для произвольной ре-гуляции сенсорной функции. В то время как к 9-10 годам выявляется четко дифференцированное влияние мобилизационной готовности на организацию сенсорных процессов, проявляющееся в избирательном облегчении отдельных компонентов регионарных ВП в соответствии с операциями, осуществляемыми в каждой из корковых зон, у подрост-ков в той же экспериментальной си-туации достоверные изменения ком-понентов ВП не обнаруживаются (рис. 31). Более того, у части подрос-тков обнаруживается не облегчение отдельных компонентов ВП, а сни-жение их амплитуды.
Особенности функционирования регуляторной системы на начальных стадиях полового созревания опреде-ляют значительные трудности осу-ществления учебной деятельности и развития познавательной мотива-ции, на нее направленной. Часто подростки на уроках находятся как бы в состоянии прострации – внима-ние кажется полностью исчезнув-шим из познавательной активности.
ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОИЗВОЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕНСОРНОЙ ФУНКЦИИ У ПОДРОСТКОВ
Рис.31. Снижение эффективности произвольной регуляции сенсорной функции на начальных стадиях полового созревания. Отсутствие характерных изменений ВП при мобилизационной готовности (сплош-ная линия), наблюдавшихся у подростка в предпубертатном периоде (А), на III стадии полового созре-вания (Б). Пунктир – ситуация спокойного наблюдения.
Нужны специальные педагоги-ческие приемы, направленные на поддержание внимания и развитие интереса к учебному материалу. Учитель может использовать эмоци-ональные факторы и мотивационный компонент – стремление подростков утвердить себя среди сверстников. Известно, что стимулирующая роль социальных мотиваций у подростков чрезвычайно велика, учитывая фор-мирующуюся самооценку.
На завершающих этапах пубер-татного периода при формировании устойчивого взаимодействия звень-ев эндокринной системы прекраща-ется отрицательное дестабилизирую-щее влияние полового созревания на функциональную организацию моз-га, реализацию процесса внимания и структуру мотивационной сферы.
Подростковый возраст как критический этап развитияВ подростковом возрасте на на-чальных этапах полового созревания обнаруживаются «регрессивные» от-клонения в организации состояния покоя как готовности к действию и в мозговом обеспечении важнейших для формирования познавательной деятельности функций – восприятия и внимания. В основе наблюдаемых изменений лежат мощные биологи-ческие перестройки, сопровождаю-щиеся разбалансировкой отдельных звеньев регуляторной системы и сни-жением коркового контроля.
На поведенческом уровне это про-является в эмоциональной неустойчи-вости, неуправляемости, снижении работоспособности и адаптационных возможностей в процессе учебной де-ятельности.
Вместе с тем в этом возрасте рез-ко возрастает потребность самоут-верждения, складывается рефлексирующая личность, формируется не всегда адекватная самооценка. Возникает несоответствие социаль-но-психологических запросов и фун-кциональных возможностей организ-ма, следствием чего могут явиться отклонения в здоровье и поведенчес-кая дезадаптация, различные формы девиантного поведения.
Критический характер подростко-вого возраста, несоответствие внут-ренних и внешних факторов разви-тия предъявляет особые требования как к средствам и методам обучения, так и к характеру взаимоотношений взрослых с подростком, которое дол-жно основываться на стремлении к сотрудничеству и избегании конф-ликтов. В педагогической практике следует также учитывать различия в темпах полового созревания маль-чиков и девочек, их индивидуальный разброс. Вследствие этого неблаго-приятная фаза пубертатного перио-да у разных школьников приходит-ся на разный возраст, и в одном классе оказываются подростки с раз-ными функциональными и адапта-ционными возможностями. Индиви-дуальный подход к школьникам на этом этапе развития приобретает осо-бую значимость.
Проверь себя1. Какой основной фактор определяет специфику функционального состояния мозга и мозговой организации психических процессов в начале подросткового возраста?
2. Каковы особенности функционирования системы регуляции корковой активации, определяющие специфику процессов произвольного внимания и восприятия у подростков?
3. Какие поведенческие характеристики подростков являются следствием отклонений в фугкционировании регуляторной системы мозга на начальных стадиях полового созревания?
4. Как изменяются адаптационные процессы на протяжении учебного года в подростковом возрасте?
5. Обоснуйте правомерность рассмотрения подросткового возраста как критического этапа развития.
Раздел III. ПРИКЛАДНАЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЯПредисловие к своей работе «Человек как предмет воспитания. Опыт педагогической антропологии» К.Д. Ушинский начинает с обоснова-ния необходимости для педагога и педагогики специальных знаний из широкого круга тех наук, «в ко-торых изучается телесная и душев-ная природа человека» и на которых «основываются правила педагогичес-кой теории». Выделяя эти науки, К.Д. Ушинский впервые в труде, обращенном к педагогу, в числе наи-более значимых наук выделяет физи-ологию и гигиену и определяет основ-ной принцип взаимодействия этих наук и педагогики. «Человек легко и свободно может приводить в дея-тельность мускулы и нервы другого, особенно еще развивающегося че-ловека и тем самым оказывать силь-нейшее влияние на самый процесс его физического развития. Воспита-тель может не только давать большую или меньшую деятельность муску-лам и нервам воспитуемого организ-ма, но и разнообразить эту деятель-ность, ослаблять или усиливать ее постепенно, прекращать или возвра-щаться к ней снова после более или менее длинных промежутков отдыха, он может усиливать деятельность одной системы мускулов и нервов за счет другой, прямо действовать на развитие того или другого органа или даже вообще на развитие всей мус-кульной и нервной системы и да-же самого мозга» (К.Д. Ушинский, 1990,стр. 56).
Таким образом, К.Д. Ушинский определяет необходимость для педаго-га знания психофизиологии. За про-шедшие со дня написания этого труда 130 лет физиология, основы которой излагает К.Д. Ушинский, стала фун-даментальной наукой, а возрастная физиология, изучающая особенности роста и развития детей и подростков, накопила много новых знаний, необ-ходимых педагогу. Однако, как и 130 лет назад, они все еще мало востребо-ваны педагогикой. В то же время не-знание педагогами азов физиологии и психофизиологических основ органи-зации учебного процесса, непонима-ние причин и характера возникающих у ребенка школьных проблем не толь-ко снижает эффективность учебного процесса, но и нарушает взаимодей-ствие педагога и ученика, создает ус-ловия для социально-психологической дезадаптации и нарушений здоровья.
Здоровье ребенка, его социаль-но-психологическая адаптация, нор-мальный рост и развитие во многом определяются внешнесредовыми фак-торами. Для ребенка 6-17 лет (в пос-ледние годы и с 4-5 лет) средой жиз-недеятельности является школа, где дети проводят до 70 % времени бодр-ствования. Именно поэтому мы выде-ляем психофизиологию организации учебного процесса и психофизиоло-гию школьных трудностей как разделы прикладной психофизиологии, на которых может быть выстроен эффек-тивный и валеологически рациональ-ный процесс обучения и воспитания.
16 Психофизиология организации учебного процессаВ процессе обучения ребенка в школе можно выделить два физиоло-гически наиболее уязвимых (крити-ческих) периода – начало обучения (1 класс) и период полового созрева-ния (11-15 лет – 5-7 класс). Именно эти периоды связаны со значитель-ным функциональным напряжением, выраженной перестройкой в деятель-ности основных физиологических си-стем, низкой и неустойчивой работос-пособностью, когда учебная работа, умственная активность достигается большой «физиологической ценой». Снижение «физиологической цены» и повышение эффективности учебно-го процесса возможно при реализа-ции трех основных принципов его по-строения:
рациональной организации учеб-ного процесса;
адекватности школьных требо-ваний психофизиологическим воз-можностям учащихся;
соответствия методик и тех-нологий обучения возрастным и функциональным возможностям учащихся.
Физиологически рациональная организация учебного процесса по-зволяет снять напряжение, создать условия для сохранения работоспо-собности и повысить эффективность обучения.
Адекватность требований предпо-лагает учет индивидуальных и возрастных особенностей учащихся, что дает возможность соотнести требова-ния педагога и особенности развития ребенка, его текущее функциональ-ное состояние, адаптивные возмож-ности и создать условия для диф-ференциации и индивидуализации процесса обучения.
Соответствие методик и техноло-гий предполагает создание условий учебной деятельности, раскрываю-щих резервы организма, способству-ющих росту, развитию и сохранению здоровья.
Психофизиологические аспекты адаптации к школеНачало обучения в школе – один из наиболее сложных периодов в жизни ребенка не только в социаль-ном, психологическом, но и в физи-ологическом плане. Изменяется вся жизнь ребенка – новые контакты, но-вые условия жизни, принципиально новый вид деятельности, новые требо-вания и т.д. Напряженность этого периода определяется прежде всего тем, что школа с первых дней ставит перед учеником целый ряд задач, несвязанных непосредственно с пред-шествующим опытом, требует мак-симальной мобилизации интеллекту-альных, эмоциональных, физичес-ких резервов.
Высокое функциональное напря-жение, которое испытывает орга-низм первоклассника, определяется тем, что интеллектуальные и эмоци-ональные нагрузки сопровождаются длительным статическим напряже-нием, связанным с сохранением оп-ределенной позы при работе в клас-се. Причем статическая нагрузка для детей 6-7 лет наиболее утомительна, т.к. при удержании определенной позы, например при письме, необхо-димо длительное напряжение спин-ных мышц, недостаточно развитых у детей этого возраста. Сам процесс письма (особенно безотрывного) со-провождается длительным статичес-ким напряжением мышц руки (сги-бателей и разгибателей пальцев).
Специальные исследования пока-зали, что самые обычные виды дея-тельности школьника вызывают серьезное напряжение ряда физио-логических систем. Например, при чтении вслух обмен веществ возрас-тает на 48 %, а ответ у доски, конт-рольные работы приводят к уча-щению пульса на 15-30 ударов, к увеличению систолического давления на 15-30 мм рт.ст., к изменению био-химических показателей крови и т.п.
Адаптация к школе – довольно длительный процесс, имеющий и фи-зиологические, и психологические аспекты.
Выделяются три основных этапа (фазы) физиологической адаптации.
Первый этап – ориентировочный, когда в ответ на весь комплекс новых воздействий, связанных с началом систематического обучения, отвеча-ют бурной реакцией и значительным напряжением практически все сис-темы организма. Эта «физиологичес-кая буря» длится достаточно долго (2-3 недели).
