Возрастная психофизиология. Нескучные лекции

Знание нюансов этих психофизиологических процессов – суперсила не только для ученого, это суперсила и для родителей, педагогов. Знание и понимание психофизиологических процессов организма помогает подобрать ключи к обучению и воспитанию, учитывая не только возраст, но и «модельные особенности»: например, почему мальчикам часто нужно больше движения для усвоения материала, а девочки раньше включают режим «социального интеллекта».

Но как провести диагностику психофизиологического состояния? Например, как оценить, созрела ли уже лимбическая система ребенка для поступления в школу? Психофизиологическое развитие же не процессор, который можно протестировать бенчмарком. Ученые подглядывают за этим через «окна» поведенческих тестов: способен ли ребенок удержать внимание на задаче дольше 15 минут? Может ли он распознать эмоции на лицах других людей? Как реагирует на неудачу – плачем или попыткой решить задачу иначе? Если да, то лимбическая система, как центр эмоций и мотивации, скорее всего готова к школьному марафону.

Со взрослыми все еще сложнее. Их мозг уже «собран», и часто нужно просто проверить, не зависли ли какие-то процессы? Для этого психофизиологи используют целый арсенал: от ЭЭГ, которая считывает «мозговые волны», до тестов на скорость реакции и вариабельность сердечного ритма. Стресс, кстати, может тормозить психофизиологическую систему сильнее, чем вирус работу компьютера.

Например, если префронтальная кора взрослого легко переключается между задачами, а миндалина не устраивает панику при виде дедлайна – можно ставить галочку «психофизиологическая зрелость: стабильная версия».

Короче говоря, если бы воспитание и обучение были компьютерной игрой, то возрастная психофизиология была бы читами к ней, как говорят подростки. И эти читы – инструменты оценки психофизиологического развития и состояний – легальны, одобрены научным сообществом и невероятно полезны!

В психофизиологии существуют методы исследования, позволяющие получить объективные данные о развитии человека.

1. Методы оценки функциональных показателейвключают широкий спектр исследований.

С момента открытия Луиджи Гальвани «живого электричества» в экспериментах на лягушках, изучение электрической активности остается ключевым подходом в исследовании нервной системы.

Биографическая справка: Луиджи Гальвани (1737–1798) – итальянский врач, анатом и физиолог, один из основателей учения об электричестве. Родился в Болонье, где всю жизнь преподавал медицину в местном университете. Наиболее известен своими pioneering экспериментами по изучению мышечного сокращения под воздействием электричества. В 1780-х годах, проводя опыты с препарированными лапками лягушки, обнаружил явление сокращения мышц при контакте с металлами, которое назвал «животным электричеством». Это открытие заложило основы электрофизиологии и вдохновило Алессандро Вольту на создание первого химического источника тока – вольтова столба. Термин «гальванизм» увековечил его имя в истории науки.

Электрическая активность– основной процесс в нервной системе, обеспечивающий генерацию потенциалов действия и покоя, работу нейронных ансамблей и всего мозга.

Сегодня одним из главных методов является электроэнцефалография(ЭЭГ), которая через наблюдение за ритмами электрической активности мозга позволяет оценивать его функциональное состояние.

ЭЭГ – метод регистрации и анализа суммарной биоэлектрической активности, регистрируемой с поверхности черепа и из глубинных структур.

Условия регистрации: ЭЭГ записывается с помощью электродов, наложенных на кожу головы, соединенных с усилительной аппаратурой.

Международная федерация электроэнцефалографии приняла систему «10-20», где точки расположения электродов определяются путем определенных  измерений черепа (например, расстояние между переносицей и затылочным бугром).

Области обозначаются буквами:

F – лобная (frontalis);

O – затылочная (occipitalis);

P – теменная (parietalis);

T – височная (temporalis);

C – центральная борозда (centralis).

Нечётные номера соответствуют левому полушарию, чётные – правому. CZ обозначает вершину черепа.

ЭЭГ фиксирует как структурные, так и обратимые изменения в мозге.

Основные ритмы:

Альфа-ритм(8–13 Гц, 5–100 мкВ): регистрируется в затылочной и теменной областях в состоянии покоя.

Бета-ритм(14–30 Гц, 2–20 мкВ): связан с концентрацией внимания, локализуется в прецентральной и фронтальной коре.

Гамма-ритм(35–200 Гц, 2 мкВ): участвует в сенсорных и когнитивных процессах.

Дельта-ритм(0.5–4 Гц, 20–200 мкВ): проявляется во сне.

Тета-ритм (4–7 Гц, 5–100 мкВ): характерен для медленного сна и умственной нагрузки.

Мю-, каппа-, тау-ритмыотносятся к альфа-диапазону.

Сигма-ритм(14–17 Гц, 5–200 мкВ): возникает при переходе от дремоты к медленному сну.

Между тем, методы анализа ЭЭГ делятся на:

клинический (визуальный): используется для диагностики. Специалист оценивает соответствие ЭЭГ норме, степень отклонений, признаки очаговых поражений мозга и их локализацию.

статистический: основан на предположении о стационарности фоновой ЭЭГ. Этот метод позволяет определить ведущее полушарие для конкретной деятельности и выявить устойчивую межполушарную асимметрию.

Современные технологии позволяют получать функциональные томограммы мозга с помощью магнитоэнцефалографии(МЭГ). Этот метод визуализирует магнитные поля, возникающие вследствие электрической активности нейронов. По сравнению с ЭЭГ, МЭГ обладает преимуществом бесконтактной регистрации, но ограничивается фиксацией только корковых полей, тогда как ЭЭГ captures сигналы из всех мозговых структур.

Искусственные срезы мозга стали возможны благодаря внедрению позитронно-эмиссионной томографии(ПЭТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ). ПЭТ использует ультракороткоживущие позитроноизлучающие изотопы-«красители», позволяя измерять региональный мозговой кровоток и метаболизм глюкозы/кислорода в конкретных участках мозга.

К методам непрямой регистрации функционального состояния ЦНС относятся измерения вегетативных показателей, например, кожно-гальванической реакции(КГР). Эта методика применяется в работе полиграфа («детектора лжи»), где фиксируются изменения КГР, сердечного ритма и дыхания. На основе этих данных специалисты делают выводы о достоверности показаний. Обмануть полиграф крайне сложно, поскольку физиологические реакции, такие, как потоотделение при волнении, контролируются вегетативной нервной системой и не поддаются сознательному управлению.

Помимо КГР, полиграф регистрирует показатели сердечно-сосудистой системы через электрокардиографию (ЭКГ). Изменения на ЭКГ отражают не только работу сердца, но и опосредованно – функциональную активность мозга. В процессе записи отслеживаются пульс, артериальное давление и другие параметры кардиоваскулярной системы, что обеспечивает комплексную оценку психофизиологического состояния.

Окулографияпредставляет собой метод фиксации движений глаз. Выделяют несколько базовых типов глазодвигательной активности:

тремор (мелкие высокочастотные колебания амплитудой 20-40 угловых секунд);

дрейф (плавные медленные смещения глазного яблока);

микросаккады (быстрые движения длительностью 10-20 мс с амплитудой 2-50 угловых минут);

макросаккады (произвольные скачки взора амплитудой от 40 угловых минут до 60 градусов при зрительном обследовании объектов);

прослеживающие движения (плавное сопровождение движущегося объекта взглядом).

Электроокулография(ЭОГ) – методика регистрации глазодвигательной активности, основанная на измерении корнеоретинального потенциала. При повороте глазного яблока изменяется пространственное расположение электрических полюсов, что фиксируется прибором. Графическое отображение этих изменений формирует электроокулограмму.

Движения глаз, особенно вертикальные смещения и мигательные реакции, создают выраженные артефакты на (ЭЭГ). Поэтому проведение ЭЭГ-исследований без параллельной регистрации электроокулограммы в психофизиологической практике считается методически некорректным. Современные протоколы нейрофизиологических исследований обязательно включают ЭОГ-мониторинг для фильтрации ocular artifacts и обеспечения чистоты получаемых данных.

Представьте себе, что вы в кофейне, а за соседним столиком сидит тот самый субъект с идеальной прожаркой эспрессо и томным взглядом. Как определить, является ли ваше присутствие в его поле зрения стимулом, вызывающим положительную вегетативную реакцию, или же он просто любуется узором на своей чашке?

Давайте проведем небольшой… скажем так, естественно-научный эксперимент.

Вместо того чтобы ронять салфетку или невзначай спросить «не занят ли этот стул?», действуйте как профессионал. Вежливо предложите ему поучаствовать в исследовании «восприятия визуальных стимулов у современного городского жителя». Звучит солидно и не вызывает подозрений, если, конечно, он не выпускник психфака.

Покажите ему серию изображений: ваши фото вперемешку с фотографиями котиков, пиццы, Шерлока Холмса и других условно приятных объектов. Важно: ваши фото должны быть разных лет и ракурсов – для чистоты эксперимента.

Какие параметры и помощью какого методы мы можем изучить в ходе этого эксперимента?:

С помощью окулографии мы можем отследить, как бегают его зрачки. Задержался на вашем фото дольше, чем на пицце? Отлично. Биологический интерес обнаружен.

Благодаря ЭЭГ мы можем проанализировать: нет ли в его мозге всплеска альфа-ритмов при виде вашего изображения. Если есть – его подсознание уже рисует вас в романтическом контексте.

А КГР нам даст понимание о состоянии его рук и отследить потливость ладоней. О! При вашем фото стрелка зашкаливает? Либо вы ему нравитесь, либо он вспомнил, что не выключил утюг. Но это уже детали.

Если по всем параметрам испытуемый демонстрирует статистически значимое отклонение от нормы при предъявлении вашего изображения – поздравляем! Гипотеза «он мой парень» подтверждена. Если же нет – не отчаивайтесь. Возможно, он просто голоден и всё его внимание захватила пицца на столе. Повторите эксперимент после того, как он съест круассан.

Кстати,когда будете проводить этот эксперимент, помните о том, что автор данной книги не несет ответственности за странные взгляды бариста и внезапное желание испытуемого вызвать скорую помощь при виде человека с электродами.

В арсенале психофизиологов есть и другие методы. Проследить изменения психофизиологического состояния можно не только инструментально и в моменте.

Одним из ключевых методов возрастной психофизиологии выступает метод поперечных срезов, позволяющий охватить исследованиями широкий возрастной диапазон в сжатые сроки.

Данный подход обеспечивает сопоставление характеристик людей разного возраста и формирование социально-возрастной картины реакций на конкретные теоретические положения. Возраст испытуемых служит основной опорной точкой, однако метод требует тщательного уравнивания выборок по множеству параметров, включая наиболее значимый – биологический возраст.

На практике у крупной группы детей разного возраста измеряют ключевые показатели: соматометрические (рост, вес, окружность головы и грудной клетки) и физиометрические (сила мышц кисти и спины, жизненная емкость легких, ЧСС и др.). Затем эти показатели усредняют по возрастно-половым группам для создания стандартов анатомо-физиологических параметров развития.

Метод индивидуального прослеживания , он же – лонгитюдный или метод продольных срезов, предполагает длительное изучение одних и тех же испытуемых для отслеживания динамики изменений. Этот подход был внедрен в возрастную физиологию В. М. Бехтеревым.

Биографическая справка:Владимир Михайлович Бехтерев (1857–1927) – выдающийся русский психиатр, невропатолог и физиолог, основатель Петербургского научно-исследовательского психоневрологического института. Основоположник рефлексологии и создатель теории связи психических процессов с физиологическими механизмами.

В таких исследованиях часто моделируются психические процессы, состояния и виды деятельности, например: мыслительной, а также отслеживаются электрофизиологические показатели. Цель – выявление общих закономерностей созревания и возрастных особенностей функционирования физиологических систем как предпосылок психического развития.

Также существуют дифференциально-диагностические эмпирические исследования. Например, независимое изучение психологических и физиологических аспектов с последующим комплексным анализом на определенном этапе. В качестве иллюстрации можно привести сравнение биоэлектрической активности мозга у детей, обучающихся по стандартной программе и по программе, стимулирующей психическое развитие.

Периодическая оценка психофизиологических функций в обеих группах позволяет оценить влияние дополнительного обучения на биологическое и психологическое созревание. Фактически это формирующий эксперимент с контрольной и экспериментальной группами.

Карта нервной системы

Давайте