Мозговые механизмы формирования понятий на основе исключительно зрительной модальности

Аннотация

Актуальность. Проблема формирования понятий в зрительной модальности остается в значительной степени не изученной. Существует множество исследований о формировании вербальных понятий в процессе обучения. Однако не до конца ясно, как происходит формирование понятий в условиях, когда и обозначаемое, и обозначающее (знак) представлены только в зрительной модальности, какие мозговые механизмы участвуют в этом процессе.

Целью работы было выявить на основе регистрации ЭЭГ с последующей локализацией источников электрической активности мозговые механизмы формирования визуальных понятий, а также оценить возможность актуализации процесса косвенного обучения при формировании визуальных понятий.

Выборка. 26 русскоязычных испытуемых без неврологических нарушений: 10 мужчин и 16 женщин в возрасте от 18 до 40 лет (М возраст = 22,92, SD = 6,38).

Методика. В качестве знака выступали китайские иероглифы, не знакомые испытуемым, а в качестве обозначаемого — смайлики (схематичные лица, выражающие различные эмоции), всего 10 пар стимулов знак — обозначаемое. Была проведена запись 19-канальной электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в трех последовательных сериях: 1) начальное восприятие иероглифических знаков без придания им категории; 2) категоризация данных знаков в процессе ассоциативного обучения, при этом только 8 обозначающих стимулов-знаков прямо ассоциировались с обозначаемым стимулом, тогда как 2 стимула-знака ни разу не сопоставлялось со стимулом-обозначением, их значение формировалось косвенно; 3) последующее восприятие знаков уже с присвоенным им значением. Все стимулы были представлены испытуемым визуально. Для обработки и анализа собранных данных ЭЭГ был применен новый метод локализации мозговой активности — «Виртуально вживленный электрод», разработанный А.В. Вартановым (патент RU № 2 785 268).

Результаты. Анализ ответов испытуемых показал, что в процессе обучения всем знакам (в том числе формируемым косвенно) было присвоено определенное значение (обозначаемое). Обнаружены различия в связанных с событием потенциалах (ССП) в отведениях C3 и СZ. Выявлены значимые различия в ССП в результате обучения в ряде мозговых структур. Обнаружено, что ряд функциональных связей между левой областью вторичной зрительной коры и правой частью мозжечка существенно изменился в результате обучения.

Выводы. Формирование зрительных категорий обеспечивается содружественной работой правой части мозжечка, парагиппокампальной извилины и первичной зрительной корой, что подтверждается обнаруженными различиями соответствующих ССП.

Литература

Брунер, Дж. (1977). Психология познания. За пределами непосредственной информации. Перевод с английского. Москва: Изд-во «Прогресс».

Вартанов, А.В. (2023). Новый подход к пространственной локализации электрической активности по данным ЭЭГ. Эпилепсия и пароксизмальные состояния, 15(4), 326–338. https://doi.org/10.17749/2077-8333/epi.par.con.2023.177

Вартанов, А.В., Матвиенко, Е.В. (2017). Механизм косвенного обучения при формировании понятий. Вопросы психологии, (6), 129–143. Москва: Изд-во «Педагогика».

Выготский, Л.С. (1982). Собрание сочинений: в 6 тт. Т. 2. Проблемы общей психологии. Под ред. В.В. Давыдова. Москва: Изд-во «Педагогика».

Миронец, С.А. (2023). Роль мозжечка в становлении и функционировании навыка чтения. Психологические исследования, 16(87), 6. https://doi.org/10.54359/ps.v16i87.1352

Петренко, В.Ф. (1983). Введение в экспериментальную психосемантику: исследование форм репрезентации в обыденном сознании. Москва: Изд-во Московского ун-та.

Петренко, В.Ф. (2010). Основы психосемантики. 3-е изд. Москва: Изд-во «Эксмо».

Burton, H., Snyder, A.Z., Conturo, T.E., Akbudak, E., Ollinger, J.M., Raichle, M.E. (2002). Adaptive Changes in Early and Late Blind a fMRI Study of Braille Reading. Journal of Neurophysiology, 87(1), 589–607. https://doi.org/10.1152/jn.00285.2001

Curot, J., Busigny, T., Valton, L., Denuelle, M., Vignal, J.P., Maillard, L., Chauvel, P., Pariente, J., Trebuchon, A., Bartolomei, F., Barbeau, E.J. (2017). Memory Scrutinized Through Electrical Brain Stimulation: A Review of 80 Years of Experiential Phenomena. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, (78), 161–177. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2017.04.018

Dehaene, S. (2009). Reading in the Brain: The New Science of How We Read. New York: Penguin + Publ.

Finney, E.M., Clementz, B.A., Hickok, G., Dobkins, K.R. (2003). Visual Stimuli Activate Auditory Cortex in Deaf Subjects: Evidence From MEG. Neuroreport, 14(11), 1425–1427. https://doi.org/10.1097/00001756-200308060-00004

Finney, E.M., Fine, I., Dobkins, K.R. (2001). Visual stimuli Activate Auditory Cortex in the Deaf. Nature Neuroscience, (4), 1171–1173. https://doi.org/10.1038/nn763

Gaillard, R., Naccache, L., Pinel, P., Clémenceau, S., Volle, E., Hasboun, D., Dupont, S., Baulac, M., Dehaene, S., Adam, C., Cohen, L. (2006). Direct Intracranial, FMRI, and Lesion Evidence for the Causal Role of Left Inferotemporal Cortex in Reading. Neuron, 50(2), 191–204. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2006.03.031

Glezer, L.S., Eden, G., Jiang, X., Luetje, M., Napoliello, E., Kim, J., Riesenhuber, M. (2016). Uncovering Phonological and Orthographic Selectivity Across the Reading Network Using fMRI-RA. NeuroImage, (138), 248–256. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.05.072

Glezer, L.S., Jiang, X., Riesenhuber, M. (2009). Evidence for Highly Selective Neuronal Tuning to Whole Words in the “Visual Word Form Area”. Neuron, 62(2), 199–204. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2009.03.017

Goldreich, D., Kanics, I.M. (2003). Tactile Acuity Is Enhanced in Blindness. Journal of Neuroscience, 23(8), 3439–3445. http://dx.doi.org/10.1523/JNEUROSCI.23-08-03439.2003

Gougoux, F., Lepore, F., Lassonde, M., Voss, P., Zatorre, R.J., Belin, P. (2004). Neuropsychology: Pitch Discrimination in the Early Blind. Nature, (430), 309. https:// doi.org/10.1038/430309a

Hannagan, T., Amedi, A., Cohen, L., Dehaene-Lambertz, G., Dehaene, S. (2015). Origins of the Specialization for Letters and Numbers in Ventral Occipitotemporal Cortex. Trends in Cognitive Sciences, 19(7), 374–382. https://doi.org/10.1016/j.tics.2015.05.006

Hu, Z., Wang, W., Liu, H., Peng, D., Yang, Y., Li, K., Zhang, J.X., Ding, G. (2011). Brain Activations Associated with Sign Production Using Word and Picture Inputs in Deaf Signers. Brain and language, 116(2), 64–70. https://doi.org/10.1016/j.bandl.2010.11.006

Iordanova, R., Reddivari, A.K.R. (2023). Neuroanatomy, Medulla Oblongata. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK551589/ (accessed: 20.01.2024).

Kandel, E.R., Schwartz, J., Jessell, T.M. (2000). Principles of Neural Science. New York: McGraw-Hill, Health Professions Division Publ.

Karns, C.M., Dow, M.W., Neville, H.J. (2012). Altered Cross-Modal Processing in the Primary Auditory Cortex of Congenitally Deaf Adults: A Visual-Somatosensory FMRI Study with a Double-Flash Illusion. Journal of Neuroscience, 32(28), 9626–9638. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.6488-11.2012

Koch, C., Davis, J.L. (1994). Large-Scale. Neuronal Theories of the Brain. Cambridge: The MIT Press Publ.

Kozlovskiy, S., Rogachev, A. (2021). How Areas of Ventral Visual Stream Interact When We Memorize Color and Shape Information. Advances in Cognitive Research, Artificial Intelligence and Neuroinformatics, (1358), 95–100. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-71637-0_10

Levänen, S., Hamdor, D. (2001). Feeling Vibrations: Enhanced Tactile Sensitivity in Congenitally Deaf Humans. Neuroscience Letters, 301(1), 75–77. https://doi.org/10.1016/S0304-3940(01)01597-X

Levänen, S., Jousmäki, V., Hari, R. (1998). Vibration-Induced Auditory-Cortex Activation in a Congenitally Deaf Adult. Current Biology, 8(15), 869–872, https://doi.org/10.1016/S0960-9822(07)00348-X

Lore, W.H., Song, S. (1991). Central and Peripheral Visual Processing in Hearing and Nonhearing Individuals. Bulletin of the Psychonomic Society, 29(5), 437–440. https://doi.org/10.3758/bf03333964

Mateos-Aparicio, P., Rodriguez-Moreno, A. (2019). The Impact of Studying Brain Plasticity. Frontiers in Cellular Neuroscience, (13). https://doi.org/10.3389/fncel.2019.00066

Neville, H.J., Bavelier, D., Corina, D., Rauschecker, J., Karni, A., Lalwani, A., Braun, A., Clark, V., Jezzard, P., Turner, R. (1998). Cerebral Organization for Language in Deaf and Hearing Subjects: Biological Constraints and Effects of Experience. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 95(3), 922–929. https://doi.org/10.1073/pnas.95.3.922

Poirier, C., Collignon, O., Scheiber, C., Renier, L., Vanlierde, A., Tranduy, D., Veraart, C., De Volder, A.G. (2006). Auditory Motion Perception Activates Visual Motion Areas in Early Blind Subjects. NeuroImage, 31(1), 279–285. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2005.11.036

Röder, B., Stock, O., Bien, S., Neville, H., Rösler, F. (2002). Speech Processing Activates Visual Cortex in Congenitally Blind Humans. European Journal of Neuroscience, 16(5), 930–936. https://doi.org/10.1046/j.1460-9568.2002.02147.x

Röder, B., Teder-Sälejärvi, W., Sterr, A., Rösler, F., Hillyard, S.A., Neville H.J. (1999). Improved Auditory Spatial Tuning in Blind Humans. Nature, 400(6740), 162–166. https://doi.org/10.1038/22106

Sadato, N., Pascual-Leone, A., Grafman, J., Ibañez, V., Deiber, M. P., Dold, G., Hallett, M. (1996). Activation of the Primary Visual Cortex by Braille Reading in Blind Subjects. Nature, 380(6574), 526–528. https://doi.org/10.1038/380526a0

Sadato, N., Yamada, H., Okada, T., Yoshida, M., Hasegawa, T., Matsuki, K., Yonekura, Y., Itoh, H. (2004). Age-Dependent Plasticity in The Superior Temporal Sulcus in Deaf Humans: A Functional MRI Study. BMC neuroscience, (5), 56. https://doi.org/10.1186/1471-2202-5-56

Todd, R.M., Anderson, A.K. (2010). Social psychology of visual perception. New York: Psychology Press Publ.

Tricomi, E., Fiez, J.A. (2008). Feedback Signals in The Caudate Reflect Goal Achievement on a Declarative Memory Task. NeuroImage, 41(3), 1154–1167. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2008.02.066

Vachon, P., Voss, P., Lassonde, M., Leroux, J.-M., Mensour B., et al. (2013). Reorganization of the Auditory, Visual and Multimodal Areas in Early Deaf Individuals. Neuroscience, (245), 50–60, https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2013.04.004

Vartanov, A.V. (2022). A New Method of Localizing Brain Activity Using the Scalp EEG Data. Procedia computer science, (213), 41–48. https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.11.036