Вартанов Александр Валентинович

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.

С помощью метода метрического многомерного шкалирования построена четырехмерная сферическая модель эмоций, которая описывает одновременно и проявление эмоций в звучащей речи человека (на основании образцов произнесения слова «да» с разными интонациями), и вокализацию обезьян вида макака-резус в восприятии человека-слушателя.На основании статистических критериев размерность пространства восприятия эмоциональных образцов человеческой речи и образцов вокализации обезьян оценена как равная 4, точки-стимулы в этом пространстве расположены практически на равном расстоянии от центра гиперсферы. На основании содержания человеческих эмоций проведена интерпретация осей пространства модели. А ориентация осей пространства восприятия образцов вокализации обезьян осуществлена с помощью формальной процедуры на основе прямых экспериментальных данных— перекрестных оценок различия между некоторыми образцами речи человека и всеми образцами вокализаций обезьян. В результате все исследованные образцы криков обезьян были количественно представлены в единой системе выделенных для эмоций человека признаков и получили антропоморфную интерпретацию. Результаты не противоречат данным наблюдения за поведением животных и экспертному анализу репертуара их вокализаций. В итоге показано сходство проявления эмоций в речи человека и репертуара вокализации обезьян, что в свою очередь свидетельствует о родстве эмоций человека и обезьян.

Актуальность. Проблема выявления мозговых механизмов внутренней речи (проговариваемых мысленно слов или даже отдельных звуков — фонем) на основе электрической активности мозга актуальна и значима для ряда практических приложений, в частности для усовершенствования построений интерфейсов мозг-компьютер.

Цель. Электроэнцефалографическое исследование направлено на выявление мозговых механизмов внутренней речи с учетом модальности ее инициализации.

Методика. В исследовании на 25 испытуемых регистрировалась 19-канальная ЭЭГ в процессе выполнения трех задач на восприятие и внутреннее проговаривание семи фонем русского языка: А, Б, Ф, Г, М, Р, У, которые предъявлялись визуально (в виде букв) и аудиально. Анализ полученных ЭЭГ данных проводился с помощью нового авторского способа локализации мозговой активности «виртуально вживленный электрод» (разработчик А.В. Вартанов), который позволяет по данным скальповой ЭЭГ реконструировать электрическую активность, источник которой располагается в определенном месте внутри головы (исследовалась активность в 33 различных точках мозга).

Результаты. Получены усредненные вызванные потенциалы для всех исследуемых областей мозга и выявлены функциональные связи этих структур в виде графов связности для соответствующих условий.

Выводы. Обнаружено, что процессы проговаривания, выраженные в ВП, определенным образом различаются в зависимости от модальности инициации (т.е. исходной формы воспроизводимого образа). Выявлена синхронизированная активность ряда мозговых зон, обеспечивающих внутреннюю речь. Особую роль играет активность гиппокампа и бледного шара (Gl. Palidus). Форма ВП при восприятии во многом схожа с его формой при проговаривании. Активация при зрительном входе почти всегда значительно выше, чем при аудиальном.

Мозговые механизмы субъективной организации ритмических паттернов исследовались при восприятии ритмических звуковых щелчков, объединяемых в одном случае по два в другом — по три. С помощью факторного анализа показано характерное изменение формы ВП при восприятии одинаковых стимулов, занимающих разное место в том или ином паттерне. Анализ динамики активности мозговых структур, рассчитанной на основе дипольной модели, выявил существование нескольких типов мозговой функциональной архитектоники при выполнении задачи объединения щелчков. В частности, обнаружено специфическое участие мозжечка не столько в восприятии ритма, сколько в интегрирующей деятельности когнитивных процессов, что имеет место при иерархической стратегии.

В статье обсуждаются мозговые механизмы аудиовизуальной интеграции и понимания знака как прямого автоматического процесса (ранняя интегра- ция) и как процесса, требующего вторичной подстройки системы (поздняя интеграция) в ситуации семантического конфликта. Описывается формиро- вание искусственных понятий с помощью специально разработанной системы бимодальных стимулов-знаков. Показано существование аудиовизуального семантического конфликта и выделены четыре стратегии его разрешения. Для каждой стратегии построены математические модели, описываемые линейными уравнениями, различающимися весами вкладов аудиальной и визуальной модальностей.

В статье описывается процедура и результаты верификации разработанного авторами теста на понимание учебного материала по биологии человека. Апробация на выборке 168 школьников и валидизация с помощью 55 экспертов показали, что метод может применяться в образовательной практике для контроля и своевременной коррекции усвоения материала. Выявлена качественная специфика мнений экспертов по вопросам теста.