WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Участие лобной, теменной и височной коры у человека в задачах внимания и опознания фрагментированных простых и сложных зрительных стимулов

-- [ Страница 1 ] --

Российская академия Наук

Институт Физиологии им. И. П. Павлова __________________________________________________________________

На правах рукописи

АСТАЩЕНКО

АНЖЕЛА ПАВЛОВНА

УЧАСТИЕ ЛОБНОЙ, ТЕМЕННОЙ И ВИСОЧНОЙ КОРЫ У ЧЕЛОВЕКА В ЗАДАЧАХ ВНИМАНИЯ И ОПОЗНАНИЯ ФРАГМЕНТИРОВАННЫХ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ЗРИТЕЛЬНЫХ СТИМУЛОВ

03.03.01 физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Санкт - Петербург

2010

Работа выполнена в лаборатории физиологии высшей нервной деятельности

Института физиологии им. И. П. Павлова РАН

Научный руководитель: доктор биологических наук

Шуваев Вячеслав Тимофеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Дудкин Кирилл Николаевич

Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН

кандидат биологических наук

Рожков Владимир Павлович

Институт эволюционной физиологии

и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный

университет

Защита диссертации состоится « » 2010 года в __ часов

на заседании Диссертационного Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций (Д 002.020.01) при Институте физиологии им. И. П. Павлова РАН (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии им. И. П. Павлова РАН

Автореферат разослан «___» __________ 2010 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

доктор биологических наук Н.Э. Ордян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В повседневной жизни человеку приходится обрабатывать и анализировать огромное количество зрительной информации разной сложности. Объекты, наблюдаемые человеком, в большинстве случаев являются фрагментированными, так как часто перекрыты другими объектами, сливаются с фоном или имеют иные искажения. Таким образом, проблема внимания и опознания фрагментированных изображений имеет важное теоретическое и практическое значение. Восприятие неполных изображений связано с рядом процессов высшей нервной деятельности, среди которых важное место занимает зрительный поиск. Зрительный поиск – одна из наиболее разработанных на настоящий момент областей исследования зрительного внимания (Феликман, 2006; Broadbent, 1957, 1970; Duncan, 1989; Cheal, 1992; Wolf, 2004).

В соответствии с современными представлениями о внимании, как о самостоятельном физиологическом процессе, играющем важнейшую роль в функции контроля и организации поведения, можно говорить о базисной роли данного процесса в формировании любой адаптивной деятельности (Дормашев, 1995; Иваницкий, 2003; Johnston, 1978). Селективное (произвольное, направленное) внимание рассматривается как результат специального отбора соответствующей информации с одновременным игнорированием другой, конкурирующей информации, как процесс длительного удержания определенных стимулов или «образов» в сознании, и как процесс контроля над деятельностью с этими стимулами или «образами».

Одним из наиболее плодотворных путей изучения механизмов внимания является комплексный метод анализа электрофизиологических, поведенческих и сопутствующих субъективных показателей. Показано, что в реализации процессов внимания, зрительного поиска и распознавания стимулов с разной степенью сложности неизменно задействованы все основные кортикальные области: затылочные, теменные, височные и лобные (Величковский, 2006). Однако особенности и механизмы участия соответствующих зон коры мозга далеки от полной ясности. Так, исследования с использованием методов PET, fMRI показали, что восприятие и опознание фрагментированных изображений происходит в латеральном экстрастриарном регионе (LOC – lateral occipital complex), который включает в себя задневисочные и нижнетеменные области (Gerlach, 2002; Ferber, 1999; Sehatpour, 2006). С опознанием фрагментированных изображений связан компонент ВП Ncl (negativity closure), регистрируемый билатерально в затылочно-теменных зонах коры в области 240 – 400 мс (Doniger, 2001; Kutas, 2000; Viggiano, 1998). В ряде работ показано, что в идентификации фрагментированных изображений, ведущая роль принадлежит лобным областям (Мачинская, 2003; Фарбер, 2008; Cohen, 1992). Существуют данные, в которых отмечено, что влияния внимания и опознания фрагментированных изображений проявляются также в позднем позитивном комплексе (LPC или late positive complex), в области 550 – 650 мс (Фарбер, 2008; Shhendan, Kutas, 1998).

Уточнение роли и степени участия основных кортикальных отделов мозга человека может внести вклад в понимание сложного и до сих пор недостаточно ясного механизма зрительного внимания. Изучение физиологических и психофизиологических механизмов произвольного внимания и опознания фрагментированных зрительных стимулов разной сложности является необходимым звеном в понимании структурно-функциональных основ когнитивных процессов и произвольной деятельности человека.

Цель и задачи исследования. Изучить особенности участия лобной, теменной и височной коры у человека в задачах внимания, поиска и опознания фрагментированных простых и сложных зрительных стимулов.



Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние фрагментации на параметры эффективности зрительного поиска (скорость сенсомоторной реакции, количество ошибочных опознаний).

2. Проанализировать ВП человека в различных областях коры (затылочной, теменной, височной и лобной) в ответ на предъявление целых и аналогичных фрагментированных зрительных стимулов разной сложности.

3. Провести сравнительный анализ поздних компонент ВП человека, зарегистрированных в основных зонах коры, в ответ на предъявление целого и фрагментированного целевого зрительного стимула с разной сложностью окружения.

4. Провести корреляционный анализ вызванных потенциалов в различных отделах коры мозга человека, при выполнении заданий на внимание и опознание различных уровней сложности.

Научная новизна. В работе в задачах внимания и селекции фрагментированных простых и сложных зрительных стимулов детально исследованы топографические и временные характеристики вызванной электрической активности коры мозга человека. Впервые получены данные биоэлектрической активности мозга при изменении уровней внимания и опознания. Применение мультивариативных методов для оценки ВП позволило выявить новые данные о влиянии на механизм внимания таких параметров как: сложность зрительного изображения, фрагментация, вид зрительного поиска, ограничение времени восприятия. Изучена топография распределения электрической активности по скальпу человека, при опознании целостных и фрагментированных зрительных стимулов разной сложности. Выявлены особенности участия лобной коры в задачах внимания и опознания фрагментированного целевого зрительного стимула с разной сложностью поисковой ситуации.

Положения, выносимые на защиту.

1.В задачах внимания и опознания зрительных стимулов неполнота контура изображения (фрагментация) создает дополнительные трудности при опознании, и, предположительно, способствует последовательной зрительной переработке элементов изображения.

2. Механизмы внимания и опознания изображений разной сложности тесно связаны с изменением параметров компонента ВП Р300. Направление изменений в сопоставленных вызванных потенциалах, при выявлении и опознании фрагментированных изображений разной сложности аналогично направлению изменений в ВП, при опознании целых изображений.

3. Полученные нами данные, позволяют предположить, что внимание и опознание простых фрагментированных стимулов характеризуется наибольшей вовлеченностью затылочно-теменной и затылочно-височной зрительных систем. При выявлении и опознании сложных фрагментированных стимулов возрастает вовлеченность фронтальной коры в системе зрительного внимания у человека.

Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенный в работе экспериментальный анализ участия основных кортикальных отделов мозга в задачах выявления и опознания фрагментированных и целостных изображений позволил уточнить нейрофизиологические механизмы этих процессов в зависимости от уровня сложности задачи. Проведенное исследование носит, фундаментальный характер, так как направлено на выяснение механизмов произвольного внимания и зрительного опознания. Результаты работы могут представлять интерес для специалистов многих профилей: психофизиологов, нейрофизиологов, невропатологов, психиатров, нейробиологов. Исследование расширяет представление о системе внимания у человека, поэтому материалы работы могут быть использованы в преподаваемых в медицинских, педагогических ВУЗ-х и университетах лекционных курсах и практических занятиях «Физиология высшей нервной деятельности человека и животных», «Физиология центральной нервной системы».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлены на 4-ом Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Крым, Украина, 10 – 20 июня 2008 г.), на научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины». (СпбМАПО, 2008), на 3 международной конференции молодых ученых «Психология – наука будущего» (Москва, 5 – 7 ноября 2009).

Публикации. По материалам проведенных исследований опубликовано 9 печатных работ, из них 3 статьи из перечня журналов ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалов и методов исследования, 5 разделов результатов исследования и их обсуждения, выводы, список литературы, приложения. Материал изложен на 149 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка, 4 таблицы. Библиография включает 210 источников. В том числе 90 отечественных и 120 иностранных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа проводилась на базе лаборатории физиологии высшей нервной деятельности института физиологии им. И.П. Павлова РАН. В исследованиях приняли участие 57 здоровых испытуемых (студентов вузов, аспирантов и сотрудников института), средний возраст 22 ± 3 года, с нормальным зрением.





Экспериментальные процедуры. В данной работе использовалась хорошо известная методика зрительного поиска (Broadbent, 1970; Duncan, 1989; Cheal, 1992; Wolf, 2004; Феликман, 2006). Сложность селекции зрительного объекта может характеризоваться различными параметрами, такими как степень сложности самого изображения, так и сложностью поисковой ситуации, которая может быть определена особенностями отвлекающих элементов (или дистракторами). Таким образом, в наших исследованиях испытуемые совершали зрительный поиск разного уровня сложности.

Проведено три серии опытов. В первой серии опытов производили анализ времени сенсомоторной реакции и количества ошибочных опознаний зрительных стимулов, при предъявлении изображений разной сложности и фрагментации. В экспериментах приняли участие 18 испытуемых. Во второй серии опытов проведен сравнительный анализ скальповых вызванных потенциалов, в задачах на выявление и опознание нефрагментированного и фрагментированного контурного зрительного стимула разной сложности. В опытах приняли участие 23 испытуемых. В третьей экспериментальной серии установлены соотношения параметров вызванных потенциалов (ВП) в основных отделах коры мозга человека в задачах внимания и опознания целостного и фрагментированного целевого зрительного стимула с разной сложностью поисковой ситуации. В экспериментах приняли участие 16 испытуемых.

Стимулы. В серии «Выявление и опознание нефрагментированного и фрагментированного контурного зрительного стимула разной сложности» испытуемым предъявлялось 20 знакомых контурных изображений (черные контурные фигуры на белом фоне): 10 простых – геометрические фигуры и 10 сложных – картинки животных. Испытуемого перед каждым заданием просили запомнить 1 зрительное изображение, условно обозначенное как «целевой» стимул. Изображения предъявлялись в паре в центре экрана монитора компьютера. Целевой зрительный стимул появлялся либо справа, либо слева по отношению к отвлекающему изображению. Изучались виды зрительного поиска целостных и фрагментированных, простых и сложных зрительных стимулов. Изучались 4 вида поиска: 1 – поиск простого целого изображения в паре с другим простым изображением; 2 – поиск простого фрагментированного изображения в паре с другим изображением фрагментированного простого зрительного стимула; 3 – поиск сложного целого изображения в паре с другим сложным целым изображением; 4 – поиск сложного фрагментированного стимула в паре со сложным фрагментированным зрительным стимулом (рис. 1).

Значение фрагментации фигур было выверено экспериментально и в условиях дефицита времени составило 50% (процент относительно величины полного контура). Вероятность появления целевого стимула составляла 0,5. Угловое расстояние изображения, при расстоянии от испытуемого до экрана монитора 70 см, составляло около 13 5 угловых градуса, разрешение экрана монитора было 1280 1024. Время экспозиции стимула составляло 300 мс, межстимульный интервал – 1000 - 2000 мс. Испытуемые при обнаружении цели должны были как можно быстрее нажимать на клавишу компьютера. За опыт предъявлялось по 40 стимулов для каждой из 4 экспериментальных сессий.

В экспериментальной серии «Выявление и опознание нефрагментированного и фрагментированного целевого зрительного стимула с разной сложностью поисковой ситуации» применена модернизированная компьютерная версия тест-программы, разработанной в лаборатории ВНД института физиологии им. И.П. Павлова РАН Барановым-Крыловым И.Н. (Баранов-Крылов, Шуваев, 2003; 2006; Баранов-Крылов, 2007; 2008). Экспериментальные условия были аналогичны предыдущей серии. Изучались виды зрительного поиска при разном характере цели и дистракторов (отвлекающих зрительных стимулов) в матрице из 3 3 элементов. В качестве целевых были символы «S» и «Т», а в качестве дистракторов – символы «R» и «8» сходные с целью «S», но отличные от символа «Т». Изучались 5 видов поиска: 1 – символа «S» в случайном месте пустой матрицы; 2 – символа «Т», отличного от дистракторов; 3 - символа «S» в случайном месте матрицы, сходного с дистракторами; 4 – фрагментированного символа «Т», отличного от фрагментированных дистракторов; 5 - фрагментированного символа «S» в случайном месте матрицы, сходного с фрагментированными дистракторами (рис. 2).

В работе рассматривали фрагментированное изображение как целостное изображение в условиях помехи – непрозрачной перфорированной маски, в отверстиях которой видны только отдельные фрагменты. Непрозрачная часть маски совпадает по яркости и цвету с фоном, вследствие чего маска не видна. Толщина контура изображений 7 - 9 пикселей. В нашем исследовании уровень фрагментации фигур был выверен экспериментально и в условиях дефицита времени составил 40% относительно величины полного контура. Вероятность появления целевого стимула составляла 0,5. Испытуемые при обнаружении цели должны были как можно быстрее нажимать на клавишу компьютера. Угловое расстояние матрицы, при расстоянии от испытуемого 70 см, составляло около 6 6 угловых градуса. Время экспозиции стимула составляло 300 мс, межстимульный интервал – 1000 - 2000 мс. За опыт предъявлялось по 40 стимулов для каждой из 5 экспериментальных сессий.



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.