ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ФУНКЦИЯМИ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ У СТУДЕНТОВ РГУФКСМиТ
, канд. биол. наук., с. н.с. НИИ Нормальной физиологии им. , главный специалист ЦСТиСК Москомспорта
, психолог отдела медико-психологического обеспечения ФМБА России, главный специалист ЦСТиСК Москомспорта
Аннотация
Исследование посвящено изучению взаимосвязей между исполнительными функциями студентов и их физиологическими характеристиками. Исполнительные функции (ингибирование, рабочая память и переключаемость) у 16 студентов оценивали при помощи комплекса Shufried (Viena Test). Физиологические показатели регистрировали при помощи полиграфа фирмы ThoughtTechnology. В результате проведенного корреляционного анализа полученных данных было выявлено значительное число достоверных коэффициентов корреляции вегетативных показателей, показателей состояния центральной нервной системы и успешности выполнения заданий на исполнительные функции.
Введение
Отдельные категории исполнительных функций (ИФ) включают в себя обновление рабочей памяти, ингибирование автоматизированных (выученных) реакций, переключение внимания и действий (Miyake et al, 2000; Huizinga et al, 2006). Также к ИФ относят последовательное планирование движения к цели, которое требует контроля внимания и активности лобных долей. В некоторых исследованиях была показана связь между вариабельностью ритма сердца (ВРС) и результативностью выполнения заданий на исполнительные функции, а также то, что ВРС отражает использование лобной коры за счет активного контроля внимания (Byrd et al., 2015). В модели связи между мозгом и сердцем Thayer et al (2009) показали, что симпатическая и парасимпатическая регуляция ВРС модулируется путем повышения активности дорсолатеральной префронтальной коры больших полушарий (dlPFC) и передней поясной извилины (АСС) так, что повышение активации приводит к снижению ВРС. Во всех заданиях на исполнительные функции в исследовании Byrd et al (2015) повышение когнитивной нагрузки приводит к снижению ВРС и ухудшению результатов как у детей, так и у взрослых. В других исследованиях также показано, что сниженная ВРС связана со сниженной активностью ПФК, что негативно влияет на исполнительные функции (Hoyland A et al, 2012).
Hansen AL et al (2003) исследовали влияние тонуса блуждающего нерва (основного нерва парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, вагуса) на успешность выполнения ИФ и неИФ, используя тесты на рабочую память и поддержание внимания. Выделили две группы: с высокой и низкой ВРС на основе показателя RMSSD. Группа с высокой ВРС показала больше правильных ответов в тесте на рабочую память, у них же было более быстрое время реакции, больше правильных ответов, меньше ошибок, чем у низковариабельной группы. Последующий анализ показал, что эти различия проявлялись только в тех тестах, где были задействованы ИФ. Таким образом, высокая ВРС связана с лучшей результативностью в выполнении заданий, где требуется участие ИФ.
Целью настоящего исследования стало изучение взаимосвязи между физиологическими показателями и результативностью выполнения заданий на исполнительные функции студентов РГУФКСМиТ.
Методы
Выборку составили 16 студентов РГУФК в возрасте 20-22 года, 6 юношей и 10 девушек.
Физиологические показатели регистрировались на полиграфе фирмы ThoughtTechnology: параметры ритма сердца, мощности основных ритмов ЭЭГ (от одного канала Cz монополярно), частота основного пика альфа-ритма, электромиограмма мышц лба, кожная проводимость, температура пальцев руки, частота и амплитуда дыхания.
Исполнительные функции оценивались при помощи тестов на программно-аппаратном комплексе Schufried (Viena Test). Использовали следующие тесты: тест Струпа (на ингибирование), Determination test (на переключение, shifting), тест на рабочую память.
Тест Струпа (Stroop test) предназначен для выявления склонности к словесно-цветовой интерференции, то есть к нарушению скорости чтения или распознавания цвета из-за интерференции информации: слово «красный» написано синим цветом, а реагировать надо на цвет, а не на значение слова, например. Данная форма теста на интерференцию по Струпу представляет собой компьютерную версию парадигмы словесно-цветовой интерференции Струпа (1935). При этом исходят из того, что скорость чтения слова, обозначающего цвет, снижается, если цвет шрифта, которым написано это слово, отличается от цвета, которое это слово обозначает. Аналогично назвать цвет слова можно только с задержкой, если цвет и его название не совпадают.
Determination test (DT) предназначен для оценки толерантности к стрессу, внимания и времени реакции на быстро меняющиеся зрительные и слуховые стимулы. Испытуемый должен выделить релевантный стимул (определенный цвет или звук) и реагировать на него нажатием соответствующей клавиши правой или левой рукой или ногой.
Основными функциями рабочей памяти являются кратковременное хранение и обработка информации. Тест на пространственную рабочую память (CORSI в батарее тестов Vienna Test System) измеряет объем пространственной рабочей памяти. В дополнение к кратковременному пространственному объему, объем вспомогательных процессов, таких как повторение и пространственная связь и функции регулирования, такие как временное кодирование и восстановление серийной (временной) последовательности раздражителей также обрабатываются оперативной памятью. Основная переменная этого теста – «актуальный блоковый диапазон» (АБД) отражает диапазон кратковременной зрительной памяти, а, следовательно, объем пространственной рабочей памяти. Переменная соответствует наибольшей по длине правильно воспроизведенной последовательности минимум в двух из трех представленных попытках.
Статистическую обработку проводили при помощи пакета статистических программ Statistica 8. Применяли корреляционный анализ, непараметрические критерии для сравнения двух выборок, дискриптивные статистики.
Результаты
Корреляционный анализ связей между физиологическими параметрами и психофизиологическими особенностями студентов выявил значительное число значимых коэффициентов корреляции (табл.1).
Табл. 1. Коэффициенты корреляции показателей исполнительных функций и физиологических функций у студентов (ЧСС – частота сердечных сокращений, %LF - мощность медленноволнового компонента спектра ритма сердца, отражает долю симпатических влияний, LF/HF – соотношение низкочастотных и высокочастотных компонентов ритма сердца, отражает баланс симпатических и парасимпатических влияний на ритм сердца, ЭМГ – электромиограмма, АБД – актуальный блоковый диапазон в тесте на рабочую память, DT – determination test).
Физиологический параметр (в покое) | Значения тестов на исполнительные функции | Значение коэффициента корреляции |
ЧСС | АБД | +0.61 |
%LF | Интерференционная склонность при назывании | +0.60 |
Кол-во неверных реакций чтение конгруэнтно | +0.65 | |
Медиана времени реакции называние неконгруэнтно | +0.51 | |
DT верные | -0.68 | |
DT неверные | +0.50 | |
DT кол-во стимулов | -0.60 | |
DT реакции | -0.68 | |
LF/HF | АБД | +0.63 |
Кол-во неверных реакций чтение конгруэнтно | +0.56 | |
DT верные | -0.63 | |
DT кол-во стимулов | -0.60 | |
DT реакции | -0.67 | |
ЭМГ мышц лба | Частичный параметр | -0.65 |
Медиана времени реакции чтение конгруэнтно | +0.57 | |
Медиана времени реакции чтение неконгруэнтно | +0.58 | |
Кол-во неверных реакций чтение неконгруэнтно | +0.85 | |
Мощность дельта-ритма ЭЭГ | АБД | -0.62 |
DT верные | +0.65 | |
DT кол-во стимулов | +0.60 | |
DT реакции | +0.72 | |
Мощность тета-ритма ЭЭГ | DT верные | +0.56 |
DT реакции | +0.54 | |
Мощность альфа-ритма ЭЭГ | Интерференционная склонность при назывании | +0.59 |
Больше всего связей выявлено между результатами выполнения Determination test и физиологическими показателями. Хорошим показателям в этом тесте способствует низкий уровень активации как на уровне вегетативной нервной системы (низкие значения мощности LF компонента в спектре ритма сердца и соотношение LF/HF, которое отражает баланс симпатических и парасимпатических влияний), так и на уровне коры больших полушарий (вклад медленных дельта и тета-волн).
Основной показатель рабочей памяти (актуальный блоковый диапазон, АБД) тесно связан с уровнем активации организма: выявлены достоверные положительные корреляции этого показателя с пульсом (ЧСС), степенью выраженности симпатических влияний (%LF) и отрицательные с медленными дельта-волнами в ЭЭГ.
Степень напряжения мышц лба (по электромиограмме) тесно коррелирует с увеличением времени реакции и количеством неверных ответов в тесте Струпа, что можно расценивать как отражение высокого психоэмоционального напряжения (Базанова и др., 2013).
Таким образом, можно заключить, что существует взаимосвязь между показателями состояния организма человека в покое и результатами выполнения тестов на исполнительные функции. Причем успешному выполнению тестов на разные когнитивные функции соответствует разный уровень активации вегетативной и центральной нервной системы. Так, успешному выполнению заданий на ингибирование (Determination test) способствует невысокий уровень активации вегетативной сферы (преобладание парасимпатического тонуса) и центральной нервной системы (по биоэлектрической активности головного мозга). Хорошая же оперативная память, напротив, связана с высоким уровнем симпатической активации и хорошим тонусом коры больших полушарий.
Список литературы
Dana rd, Erin T. Reuther, Joseph P. H. McNamara, Teri L. DeLucca and William K. Berg. Age differences in high frequency phasic heart rate variability and performance response to increased executive function load in three executive function tasks // Frontiers in psychology, March 2015, Volume 5, Article 1470 Hovland A, Pallesen S, Hammar Е, Hansen AL, Thayer JF, Tarvainen MP, Nordhus IH. The relationships among heart rate variability, executive functions, and clinical variables in patients with panic disorder. Int J Psychophysiol. 2012 Dec;86(3):269-75. doi: 10.1016/j. ijpsycho.2012.10.004. Epub 2012 Oct 13 Hansen AL, Johnsen BH, Thayer JF. Vagal influence on working memory and attention. Int J Psychophysiol. 2003 Jun;48(3):263-74. и др. Влияние альфа-, ЭМГ-биоуправления и техник произвольной саморегуляции на показатели вариабельности сердечного ритма //Бюллетень сибирской медицины. – 2013. – Т. 12. – №. 2.