International Congress “Neuroscience for Medicine and Psychology”
Sudak, Crimea, Russia, June 2-12, 2015
ИЗМЕНЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕНТРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕЙРОАКУСТИЧЕСКИХ ТРЕНИРОВОК ПО МЕТОДАМ TOMATIS И IN TIME У ДЕТЕЙ. 1., 2, 3 1МПК «Прогноз», Санкт-Петербург, Россия; 2, Санкт-Петербург, Россия; 3Институт эволюционной физиологии и биохимии им. РАН, Санкт-Петербург, Россия; e-mail: *****@***ru
У многих детей, имеющих трудности в обучении, нарушения речевого развития, а также расстройства аутистического спектра обнаруживаются центральные нарушения переработки слуховой информации. В реабилитационной работе с такими детьми используются специальные программы нейроакустических тренировок, таких как метод Tomatis (Франция) и метод InTime (США). Эти методы предполагают прослушивание определенным образом модифицированной музыки и направлены на устранение недостатков слухового восприятия и улучшение концентрации внимания. При этом важное значение имеет повышение скорости передачи и обработки слуховой информации. Методом акустических стволовых вызванных потенциалов (АСВП) нами было показано, что дети с алалией и задержкой речевого развития отличаются от нормально развивающихся сверстников большими величинами межпиковых интервалов АСВП и, особенно, латентности VI пика (Сенсорные системы, 2014, No3). Цель исследования состояла в оценке эффекта воздействия реабилитационных программ Tomatis и InTime на временные показатели центральной обработки звуковой информации по данным АСВП. Нами обследованы дети от 4 до 12 лет с расстройствами аутистического спектра, нарушениями развития речи и проблемами обучения, 24 из которых прошли курс тренировок по программе Tomatis и 19 - по программе inTime. Контрольная группа состояла из 30 детей. Регистрировали АСВП при помощи анализатора Nicolet VikingselectTM (VIASYS Healthscare Inc., USA). Для регистрации VI пика использовали тональную посылку с частотой заполнения 4 кГц (1 мс, передний фронт 0.5 мс, 70 дБ HL). Стимулы предъявляли при помощи головных телефонов TDH39 с частотой 10.1 Гц. У детей, прошедших 1-2 цикла занятий по программе Tomatis, обнаружено значимое уменьшение латентности VI пика АСВП, что могло быть связано с повышением синхронности проведения импульсов и ускорением процессов миелинизации слуховых трактов ствола мозга. Тренировки по программе InTime оказывали влияние на пареметры АСВП в меньшей степени, чем по программе Tomatis. Положительный клинический эффект мог быть обусловлен в большей мере воздействием на интегративные системы более высокого подкорково-коркового уровня и мозжечка.
International Congress “Neuroscience for Medicine and Psychology”
Sudak, Crimea, Russia, June 2-12, 2015
СHANGES OF TIME CHARACTERISTICS OF CENTRAL AUDITORY INFORMATION PROCESSING AS A RESULT OF NEURO-ACOUSTIC TRAINING ON TOMATIS AND IN TIME METHODS IN CHILDREN Efimov O. I. 1, Efimova V. L. 2, Rozhkov V. P. 3 1MPK «Prognoz», Saint-Petersburg, Russia; 2OOO “Logoprognoz”, Saint-Petersburg, Russia; 3 I. M.Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, Saint - Petersburg, Russia; e-mail: *****@***ru
Many children with learning difficulties, disorders of speech development, as well as autism spectrum disorders have violations of the central processing auditory information. In the rehabilitation work with these children special techniques of neuro-acoustic training are used such as the method of Tomatis (France) and the method of InTime (USA). These methods involve listening to electronically modified music and are addressed to eliminate the defects of auditory perception and improve attention. In this respect it is important to increase the transmission rate and processing the auditory using the method of brainstem auditory evoked responses (BAER) we have shown that children with delayed speech development and alalia differ from normally developing peers by lengthened BAER inter-peak intervals and, especially, the peak VI latency (Sensory Systems, 2014, No3). The aim of the study was to assess the effect of Tomatis and InTime rehabilitation programs on the time of central auditory processing in relation to BAER parameters. We have examined children from 4 to 12 years old with developmental disorders of speech, learning difficulties and autism spectrum disorders, 24 of whom have undergone training the program Tomatis and 19 have undergone the program InTime. The control group consisted of 30 children. BAERs were recorded using the analyzer Nicolet VikingselectTM (VIASYS Healthscare Inc., USA). Tonebursts of 4 kHz (1 ms, 0.5 ms the leading edge, 70 dB HL) were used to register BAER peak VI. The stimuli were presented through headphones TDH39 with a frequency of 10.1 Hz. In children who received 1-2 cycles of employment on the program Tomatis, we found a significant decrease in BAER VI peak latency that could be related to an increased synchrony of neuronal impulses and acceleration of the process of the brainstem auditory tracts myelination. Training program InTime changes BAER parameters less than the program Tomatis. Positive clinical effect could be in a greater extent due to an impact on the integrative systems of higher subcortical-cortical level and the cerebellum.
ОСОБЕННОСТИ ОКУЛОМОТОРНОЙ АКТИВНОСТИ У УЧАЩИХСЯ НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЫ, ИМЕЮЩИХ ЗАТРУДНЕНИЯ В УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1, 2, 1, 3 1 , Санкт-Петербург, Россия; 2МПК «Прогноз», Санкт-Петербург, Россия; 3Институт эволюционной физиологии и биохимии им. РАН, Санкт-Петербург, Россия; е - mail: *****@***ru
Трудности в освоении навыков чтения являются одной из наиболее важных составляющих проблем обучения у учащихся начальной школы. Чтение требует весьма эффективных зрительных возможностей, включая способность обработки пространственного расположения букв при движениях глаз по тексту. Эти действия требуют координации с процессами зрительного восприятия и памяти с одной стороны, с декодированием буквенных символов и лингвистическими процессами – с другой стороны. Все это требует точного временного сопряжения. Причиной затруднений в освоении чтения могут быть дисфункция окуломоторной регуляции, замедленная скорость обработки информации, дефицит внимания, незрелость когнитивных функций, что делает актуальным проведение дифференциальной диагностики.
Цель исследования состояла в оценке возможностей изучения глазодвигательной активности при чтении текста и просмотре таблиц с невербальным содержанием для такой диагностики. Окуломоторная активность исследована с помощью инфракрасной системы слежения за движениями глаз LC Technologies Eyegaze Analysis System, программное обеспечение NYAN 2.0XT (США). Ребенок выполнял три задания: чтение текста вслух, чтение текста молча, просмотр 4 рядов различных значков, среди которых нужно было найти звездочки и сосчитать их количество. Анализировали общее количество фиксаций и регрессивных саккад, а также гистограммы распределений длительностей фиксаций и величин последовательных смещений точки фиксации. Обследованы школьники 8 -12 лет успешно (n=26) и неуспешно (n=14) овладевающими навыками чтения (исходя из контрольных оценок скорости чтения). Оценивали регрессию (полиномиальная аппроксимация) показателей с возрастом и строили доверительные интервалы. Значимо большее количество саккад (в том числе регрессивных) и большая продолжительность фиксаций отличали детей с трудностями в обучении. Отдельную группу составили неуспевающие школьники с большим числом саккад при минимальным смещением фокуса (на 1-2 буквы). Школьники с нарушениями окуломоторной регуляции показывали менее организованный паттерн движений глаз и большую длительность фиксаций как при чтении, так и при выполнении невербального задания. Выявлены два школьника с феноменом левостороннего пространственного игнорирования, свидетельствующего о неврологическом дефиците с расстройством пространственного внимания.
EYE MOVEMENTS’ CHARACTERISTICS IN CHILDREN WITH LEARNING DIFFICULTIES Nikolaev I. V. 1, Efimov O. I. 2, Efimova V. L. 1, Rozhkov V. P. 3 1OOO “Logoprognoz”, Saint-Petersburg, Russia; 2MPK «Prognoz», Saint-Petersburg, Russia; 3 I. M.Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences, Saint - Petersburg, Russia; e-mail: *****@***ru
The reading problems are the main components of the learning difficulties of elementary school pupils. The reading requires rather effective visual capabilities, including the ability to process the spatial location of the letters and the ability to trace a text with eyes while reading. These actions require coordination with processes of visual perception and memory, on the one hand, decoding letters and linguistic processes, on the other hand. All this requires precise adequate temporal processing. Among possible causes of reading problems can be dysfunction of a visual motor regulation, slow information processing, attention deficit disorder, immaturity of cognitive functions. It does actual to carrying out differential diagnostics.
The aim of the study was to evaluate the possibilities of studying the oculomotor activity during the reading of the text and performing non-verbal tasks for diagnostics of learning difficulties causes. The visual-motor activity was investigated by means of infrared eye movements tracking system (LC Technologies Eyegaze Analysis System, software NYAN 2.0 XT, USA).
Children performed three tasks: reading the text aloud, reading mutely and examination of 4 rows of different icons, searching and counting stars among other icons. Total number of fixations and regressive saccades, as well as histograms of the distributions of fixation durations and magnitudes of successive displacements of the fixation point were analyzed. School children 8-12 years old were examined, which were divided into groups of successful (n=26) and unsuccessful (n=14) readers (based on age norms of reading speed). Regression (polynomial approximation) of the indices with age and confidence intervals were evaluated. Children with learning difficulties showed significantly higher number of saccades (including regressive saccades) and longer duration of fixations. There was a separate group of unsuccessful readers, who showed a large number of saccades with minimal focus shift (1-2 letters). Students with impaired visual motor regulation showed less organized patterns of eye movements and greater durations of fixations during reading and execution of the non-verbal task. Two schoolboys were identified with the phenomenon of left-sided spatial neglect indicating neurological deficit with disorder of spatial attention.
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ ПЛОТНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУД САККАД ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ РАССТРОЙСТВ У ДЕТЕЙ 1, 2, 3, 1 1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. РАН, Санкт-Петербург, Россия; 2, Санкт-Петербург, Россия; 3МПК «Прогноз», Санкт-Петербург, Россия; *****@***ru
Ранняя диагностика неврологических расстройств у детей типа дислексии, синдрома дефицита внимания и гиперактивности является актуальной задачей при выборе методов коррекции нарушений школьного обучения. Один из возможных подходов к ее решению может быть основан на использовании количественных оценок движений глаз, таких как амплитуда саккад и длительность фиксаций при предъявлении зрительных тестов. Траектория движения глаз по изображению сугубо индивидуальна и ее отклонение от типичной картины для данного этапа развития ребенка может указывать на нарушения в развитии ЦНС. У здорового ребенка она должна обладать динамической устойчивостью, понимаемой в смысле ̆на. Это означает, что на каждом конкретном цикле траектория может не совпадать с траекториями на предыдущих циклах, но при этом должна находиться в заданной окрестности от самой дальней из них. По мере приобретения глазодвигательного навыка размер этой окрестности уменьшается. Динамическая устойчивость в данном случае подразумевает устойчивость распределения эвклидовых расстояний между парами случайно выбранных точек фиксации на траектории. В данной работе были получены оценки этих функций исходя из рассмотрения всех последовательно выбранных фиксаций у детей от 7 до 16 лет при чтении текста вслух. Часть задействованных в исследовании детей страдала неврологическими расстройствами и имела проблемы с обучением в школе. Запись движения глаз производилась на ИК системе LC Technologies Eyegaze Analysis System с программным обеспечением NYAN 2.0XT. В результате исследования было получено, что при чтении одинакового для всех текста число фиксаций уменьшается с возрастом. При этом здоровые дети отличались меньшим количеством фиксаций в своей возрастной группе. Для этой же категории детей было выделено три типа функций плотности распределения эвклидовых расстояний между парами последовательных точек фиксации – две унимодальных и одна бимодальная. Последняя функция практически не встречалась у детей с нарушениями школьных навыков и синдромом дефицита внимания. Проведено сравнение полученных функций с распределением эвклидовых расстояний между парами последовательных точек фиксации для случайной траектории. Предложены специальные зрительные тесты, позволяющие улучшить дифференцировку между испытуемыми по оцениваемой функции плотности вероятности распределения величин саккад.
CAN EYE MOVEMENT MEASUREMENTS HELP TO DIAGNOSE OF EARLY NEUROLOGICAL DISEASES IN CHILDREN? Trifonov M. I.1, Efimova V. L. 2, Efimov O. I. 3, Rozhkov V. P. 1 Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of Sciences Russia, Saint-Petersburg; 2OOO “Logoprognoz”, Saint-Petersburg, Russia; 3MPK «Prognoz», Saint-Petersburg, Russia; *****@***ru
Early identification and interventions are extremely important in children with dyslexia as well as most neurodevelopmental disorders such as attention deficit hyperactivity disorder. In our opinion quantitative eye movement measurements including saccade amplitude, number and mean duration of gaze fixations during
394
International Congress “Neuroscience for Medicine and Psychology”
Sudak, Crimea, Russia, June 2-12, 2015
viewing of various visual tests might be useful in solving this problem. It is well-known that a scanpaths (or gaze trajectories) differ among children but are strictly individual. Any deviation from what is regarded as normal for a certain age may serve as indicator for nervous system disorders. A healthy child should be characterized by dynamically stable gaze trajectory in the sense of N. A.Bernstein. The latter means that any individual gaze trajectory at given cycle may not coincide exactly with any trajectory at previous cycles, but should be close to some extent to the farthest of them. Getting more visual practice one can achieve a scanpath pattern as compact as possible. Dynamical stability in our case may imply the stability of one dimensional probability density function of Euclidean distance between randomly chosen pairs of fixation points on the trajectory. In this work we present the estimations of these functions calculating only for pairs of successive fixations that were recorded for a group of school-age children (7 to 16.4 years) reading a specific text aloud. Some of them have had neurodevelopmental disorders and study problems. Eye movement recordings were made using infrared eye-tracking system LC Technologies Eyegaze Analysis System, supplied with NYAN 2.0XT software. As a result we obtained that the number of fixations during reading the same special text is reduced with age, but as usual healthy children had the lowest value in each age group. It was found that there are at least three types of probability density function of Euclidean distance between pairs of successive fixation points. Two of them are unimodal and one is bimodal. The latter function is more relevant to healthy children while the unimodal functions may correspond to children with and without clear attention deficit hyperactivity disorder. We suggest that special visual tests should be designed to make difference between estimated probability density functions more clear. As a referent point for comparison we used probability density function of Euclidean distance between pairs of successive fixation points for random trajectory (sequence of random fixations) having the same generalized variance as original sequence of fixations. In our case this distance is distributed according to the scaled chi distribution and may be used for random component estimation in the original gaze trajectory.
