Электроэнцефалографическое исследование влияния эмоциональных стимулов на решение мыслительных и мнестических задач

Крутенкова, Елена Павловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Электроэнцефалографическое исследование влияния эмоциональных стимулов на решение мыслительных и мнестических задач
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Электроэнцефалографическое исследование влияния эмоциональных стимулов на решение мыслительных и мнестических задач"

005533155

На правах рукописи

У,

Крутенкова Елена Павловна

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭМОЦИОНАЛЬНЫХ СТИМУЛОВ НА РЕШЕНИЕ МЫСЛИТЕЛЬНЫХ И МНЕСТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Томск - 2013

1 9 СЕН т

005533155

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет», на кафедре физиологии человека и животных Института биологии, экологии, почвоведения, сельского и лесного хозяйства (Биологический институт) и в лаборатории физиологии высшей нервной деятельности Научно-исследовательского института биологии и биофизики.

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент

Ходанович Марина Юрьевна

Официальные оппоненты:

Литвинова Надежда Алексеевна, доктор биологических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет», кафедра физиологии человека и животных и валеологии, профессор

Бразовский Константин Станиславович, кандидат медицинских наук-доцент, государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра медицинской и биологической кибернетики, доцент

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, г. Москва

Защита состоится 25 сентября 2013 г. в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.10, созданного на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет», по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36 (корпус НИИ ББ).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета.

Автореферат разослан « » августа 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Просекина Елена Юрьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования эмоционально-когнитивного взаимодействия обусловлена особенностями жизни человека в современном мире, когда человек вынужден одновременно решать несколько проблем, реагировать на два и более информационных потока. Например, проблема эмоционально-когнитивной интерференции, связанная с безопасностью жизнедеятельности, касается водителей автотранспорта (Chan М. и др., 2012). Другой ситуацией интерферирующих информационных потоков является среда Интернета, где поиск информации сопровождается появлением рекламных окон, ссылками на относящиеся к цели запроса сайты и т.д. Исследование взаимодействия эмоциональной и когнитивной сферы связано с развитием таких направлений, как нейромаркетинг (Ключарев В.А. и др. 2011), разработками интерфейса мозг-компьютер и робототехники (Murugappan М. и др., 2010), а также применением биологической обратной связи (Демин Д.Б., 2009).

В последнее время в сфере образования возник и неуклонно увеличивается разрыв между темпами роста знаний и ограниченными возможностями человеческой психики, а также самой системы обучения (Гендина Н.И., 2002). Одним из вариантов оптимизации учебного процесса может стать включение в образовательный процесс не только когнитивной сферы, но и эмоциональной (Крутенкова Е.П. и др., 2011).

Исследование роли эмоций в когнитивной деятельности имеет не только прикладное, но и фундаментальное значение. Нет однозначного ответа на вопрос, положительно или отрицательно сказывается влияние эмоций на когнитивной деятельности, и каковы механизмы этого влияния (Рейковский Я., 1979; Kuchinke L. и др., 2005). Противоречие встречающихся в литературе данных говорит о том, что необходим поиск условий, от которых может зависеть положительный или отрицательный эффект эмоционального воздействия. Не менее важным является дифференциально-психологический аспект данной проблемы. Нередко при исследовании эмоций делается упор на общие закономерности их организации. При таком подходе индивидуальные отличия в сфере эмоций не только не изучаются, но даже рассматриваются как статистический шум (Plomin R. и др., 2001). В последние годы в педагогике, в том числе и в педагогике высшей школы, обсуждается вопрос о внимании к личности (Зимняя И.А., 2000), что требует понимания механизмов индивидуальных отличий.

Большинство работ, посвященных исследованию взаимодействия эмоциональной и когнитивной сферы, основано на косвенном сопоставлении данных о вербальном (Mendez-Börtolo С. и др., 2011) и невербальном (Leite J. и др., 2012) эмоциональном воздействии. Имеются единичные работы, в которых эмоционально-когнитивное взаимодействие исследуется для нескольких типов

когнитивных задач (Бехтерева Н.П. и др., 2007; D.G. МасКау и др., 2004; Данько С.Г. и др., 2009). В то же время работ, посвященных изучению воздействия разных типов эмоциональных стимулов на разные типы когнитивных задач в рамках одной экспериментальной модели, в доступной литературе мало (Kensinger Е. и др., 2006; Aria М. и др., 2009; Hinojosa J. и др., 2000; Rellecke J. и др., 2011). Кроме того, в некоторых работах в качестве невербальных стимулов используются эмоциональные лица, например, в работах A.Schacht с соавторами (2009), несмотря на то, что восприятие эмоций другого человека, в том числе и лицевой экспрессии, является особым классом эмоциональных явлений (Леутин В.П. и др., 2008).

Цель работы. Изучить связанные с событиями потенциалы мозга (ССП) и индивидуальные особенности влияния эмоциональных стимулов на решение мыслительных и мнестических задач.

Задачи.

1) Выявить зависимость эффективности решения задач на память и мышление от типа и знака эмоциональных стимулов.

2) Выявить компоненты связанных с событиями потенциалов (ССП), обусловленные влиянием эмоциональных стимулов на мыслительную и мнести-ческую деятельность.

3) Изучить зависимость исследуемых компонентов ССП от типа и знака эмоционального воздействия.

4) Изучить зависимость исследуемых компонентов ССП и эффективности решения мыслительных и мнестических задач в условиях эмоционального воздействия от индивидуальных психических особенностей.

5) Изучить зависимость исследуемых компонентов ССП и эффективности решения мыслительных и мнестических задач в условиях эмоционального воздействия от индивидуальных электрофизиологических особенностей.

Гипотеза исследования. Влияние эмоционального воздействия на эффективность когнитивной деятельности определяется как параметрами самого воздействия и типом решаемой когнитивной задачи, так и индивидуальными психическими и физиологическими особенностями. Эти закономерности эмоционального воздействия на когнитивную деятельность находят свое отражение в характеристиках связанных с событиями потенциалов.

Положения, выносимые на защиту диссертационной работы 1. Тип эмоционального стимула (изображения, слова) в большей степени влияет на силу эмоционального отклика при решении когнитивных задач, чем его знак (отрицательный, положительный). Тип эмоционального воздействия оказывает различное влияние на скорость решения мнестических и мыслительных задач. Влияние знака стимула проявляется только при воздействии эмоцио-

нальных изображений. При решении мыслительных и мнестических задач в условиях эмоционального воздействия ранние этапы обработки информации связаны с особенностями когнитивной деятельности, поздние - с эмоциональным воздействием, промежуточные этапы определяются сочетанием типа когнитивной задачи и типа эмоционального воздействия.

2. Влияние эмоциональных стимулов различного типа и знака на связанные с событиями потенциалы мозга при решении когнитивных задач зависит от показателей индивидуальной частотой альфа-ритма, показателей нейротизма и математического интеллекта.

Научная новизна исследования:

Впервые показано, что влияние эмоциональных стимулов на когнитивные процессы при решении мыслительных и мнестических задач зависит как от типа и знака эмоционального стимула, так и от типа решаемой задачи, и проявляется на различных этапах обработки информации.

Установлено, что модуляция эффективности когнитивной деятельности одновременно предъявляющимися эмоциональными стимулами зависит от типа (вербального и невербального) и знака эмоционального воздействия, а также от типа решаемой задачи.

Установлено, что одновременное с когнитивной задачей предъявление вербальных эмоциональных стимулов вызывает меньшее изменение времени решения мыслительной задачи по сравнению с предъявлением невербальных в то время как для мнестических задач обнаружена противоположная закономерность.

Впервые установлены компоненты связанных с событиями потенциалов мозга различной латентности и полярности, отражающие влияние эмоциональных стимулов разного знака и типа (вербальных и невербальных), предъявляемых одновременно с когнитивной задачей, на процессы памяти и мышления. При этом на ранних этапах обработки информации в большей степени проявляется эмоционально-когнитивная интерференция, в то время как более поздние компоненты связанных с событиями потенциалов отражают собственно эмоциональную активацию.

Выявлена зависимость эмоционального воздействия разного знака и типа на решение мыслительных и мнестических задач от показателей нейротизма, математического интеллекта и индивидуальной частоты альфа-ритма.

Научно-практическое значение работы:

эмоций на когнитивные процессы. Указанная методика и стимульный материал могут использоваться научными организациями для дальнейшего исследования эмоциональных процессов у человека.

Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются при проведении практических занятий и чтении лекций по курсу «Психофизиология» для магистрантов биологического института ТГУ.

Практическое значение работы обусловлено возможностью использования результатов и разработанной методики для прикладных направлений нейро-науки - нейромаркетинга и нейроэкономики, например, при разработке сайтов и размещении рекламы. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования результатов взаимодействия когнитивной и эмоциональной сферы при оптимизации учебного процесса и организации рабочих мест на предприятиях.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на VII Международном Междисциплинарном Конгрессе "Нейронаука для медицины и психологии" (г. Судак, Украина, 2012), на конференции по нейро-науке SiNAPSA Neuroscience Conference '11 Call (г. Любляна, Словения, 2011), на Всероссийской молодежной школе «Нейротехнологии 2010. Биоэкономика, основанная на знаниях: политика инновационного пути развития биотехнологии» (Бекасово, Московская область, 2010), на первой Всероссийской молодёжной научной конференции, посвященной 125-летию биологических исследований в Томском государственном университете (Томск, 2010).

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РГНФ № 11-36-00372а2 «Влияние эмоций на ЭЭГ-корреляты мыслительной и мнестической деятельности» 2011-2013 гг., участие в проекте - руководитель; Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., в рамках реализации мероприятия № 1.3.2 Проведение научных исследований целевыми аспирантами, госконтракт № П260 «Физиологическое исследование эмоциональной составляющей когнитивных процессов», участие в проекте - руководитель; гранта РФФИ № 12-06-33028 «Социальный и абстрактно-логический интеллект: динамика их соотношения и психофизиологические корреляты», участие в проекте - исполнитель.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, включая 2 монографии, 9 статей перечня ВАК, 2 статьи в российских переводных изданиях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, приложений и списка использованной литературы. Диссертация изложена на 148 странице машинописного текста, содер-

жит 46 рисунков, 10 таблиц, 16 приложений, библиографический список включает 198 наименований.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования. Общий объем выборки при выполнении диссертационного исследования - 244 человека (109 мужчин, 135 женщин). В исследованиях принимали участие студенты и аспиранты вузов г. Томска в возрасте от 18 до 28 лет.

На этапе подбора стимульного материала участвовало 186 человек (81 мужчина, 105 женщин). ЭЭГ регистрировали у 58 человек (28 мужчин, 30 женщин), анализ ССП проводился на меньшей выборке, которая включала 33 человека (16 мужчин, 17 женщин).

Подбор стимульного материала. В ходе предварительного тестирования был отобран стимульный материал, включающий когнитивные и эмоциональные стимулы, которые предъявлялись испытуемым.

Отбор эмоциональных стимулов осуществлялся посредством предварительного тестирования, в ходе которого испытуемые должны были определить, вызывает ли стимул эмоциональную реакцию, определить ее знак и оценить степень эмоциональности по трехбалльной шкале для отбора стимулов, вызывающих максимальный эмоциональный отклик. Далее выбранные группы стимулов оценивались с помощью непараметрического теста Вилкоксона-Манна-Уитни, чтобы удостовериться в том, что стимулы отличаются только по знаку вызываемой эмоции и «вербальности-невербальности», но не по силе эмоционального отклика (р>0.05). По результатам теста были выбраны 60 стимулов каждого типа: положительно, отрицательно эмоционально окрашенные и нейтральные изображения (180 стимулов); и аналогичные слова (180 стимулов). При подборе слов важным моментом являлось их стандартизация по длине слов - длина всех выбранных слов составляла 7±2 буквы. В качестве когнитивных стимулов были выбраны 340 вопросов из программы средней школы для исследования извлечения информации из памяти и 340 омонимов. Поскольку вопросы при подборе омонимов могли различаться по сложности, была проведена серия тестов, направленная на оценку субъективной сложности заданий с целью стандартизации стимулов по этому параметру. Испытуемый должен был выполнить задание (найти соответствующий омоним) и оценить субъективную сложность по пятибалльной шкале. Далее вопросы классифицировались на 3 группы (сложные, средней сложности, простые) которые предъявлялись по сериям экспериментов в случайном порядке, но так, чтобы процент каждого типа заданий в разных сериях был одинаков. Поскольку в случае заданий, связанных с извлечением информации из долговременной памяти стимулы предъявлялись для запоминания перед основной частью эксперимента, то фактор субъективной сложности был минимизирован.

Схема электрофизиологического исследования. Экспериментальное исследование занимало три дня. Первый день включал в себя психологическое тестирование, второй - основную экспериментальную серию (регистрация электрофизиологических показателей при решении когнитивных задач в условиях эмоционального воздействия), третий - регистрацию ЭЭГ в состоянии спокойного бодрствования для оценки устойчивости индивидуальной частоты альфа-ритма.

1)Психологическое тестирование

Тесты Г. Айзенка для определения показателей интеллекта (невербального, вербального, математического) и темперамента (экстраверсии-интроверсии и нейротизма). Предъявление вопросов и ответов к задачам на память.

2) Регистрация электроэнцефалограммы в состоянии спокойного бодрствования и при решении когнитивных задач в условиях эмоционального воздействия.

• Состояние спокойного бодрствования

• Задача на мышление + эмоциональные изображения (МИ)

• Задача на мышление + эмоциональные слова (МС)

• Задача на память + эмоциональные изображения (ПИ)

• Задача на память + эмоциональные слова (ПС)

• Состояние спокойного бодрствования

В начале и конце экспериментов с регистрацией электрофизиологических показателей оценивали функциональное состояние испытуемых (тест М.Люшера) и записывали фоновую активность при закрытых и открытых глазах.

Стимулы предъявлялись в центре затемненного экрана монитора, одновременно когнитивное задание и эмоциональное изображение. Испытуемый должен был решать мыслительные или мнестические задачи вне зависимости от предъявляемого эмоционального воздействия. Количество заданий для каждого режима - 90. Эмоциональные стимулы предъявлялись в случайном порядке - 30 положительно окрашенных, 30 отрицательно окрашенных изображений и 30 нейтральных (контрольных) стимулов.

Для исследования процессов памяти использовалась задача на извлечение информации из долговременной памяти. Испытуемый должен был дать ответ на простой вопрос из школьной программы, например, «Столица Франции». Списки вопросов предъявлялись испытуемым минимум за день до эксперимента с инструкцией «освежить в памяти».

Для исследования мыслительных процессов использовалась вербальная задача «подбор омонимов». Поскольку в данном случае (в отличие от задач на память, где предъявлялись известные вопросы) нельзя было исключить фактор субъективной сложности, все используемые стимулы были отобраны в ходе предварительного тестирования и распределялись по режимам таким образом, чтобы в среднем сложность заданий для всех режимов была одинаковой.

В ходе эксперимента испытуемый должен был выполнять когнитивное задание, и после того, как ответ был найден, нажать на клавишу «пробел» и произнести ответ вслух. Если человек не знал ответа, то после нажатия следовал ответ «не знаю».

Для предъявления когнитивного задания использовался шрифт Arial размером 40 пт; для эмоциональных слов - объект WordArt, квадрат со стороной 7 см. Цвет экрана монитора - черный, шрифта - белый, цвет объекта WordArt -светло серый. Стимулы предъявлялись с помощью специализированной программы, которая была синхронизирована с энцефалографом путем программной эмуляции нажатия клавиш манипулятора энцефалографа.

Методы регистрации ЭЭГ. В ходе экспериментов ЭЭГ регистрировалась монополярно от 19 отведений (Cz, Fz, Pz, F3, F4, Fpl, Fp2, F7, F8, C3, C4, P3, P4, T3, T4, T5, T6, 01, 02) по международной системе Г. Джаспера «10-20 %». Земляной электрод устанавливался на лоб, объединенный референтный электрод - на мастоиды. Запись ЭЭГ производилась на энцефалографе-анализаторе ЭЭГ А 21/26 «Энцефалан 131 - 03» модификация 10, фирмы НКПФ «Медиком МТД», Россия. Частота дискретизации составляла 250 Гц, полоса пропускания - 1.5 - 70 Гц, режекторный фильтр - 50 Гц.

Анализ связанных с событиями потенциалов мозга. Выделение ССП проводилось в программе «ERP» (свидетельство № 15455 от 15.03.2010). В обработку включались участки, свободные от глазодвигательных и мышечных артефактов. Эпоха анализа - 1000 мс, включая фоновый участок 200 мс, по которому проводилась коррекция базовой линии. Затем проводили поточечное сравнение ССП на эмоциональные и нейтральные стимулы с помощью критерия Вилкоксона. На основании статистической значимости отличий между ССП на эмоциональный и нейтральный стимул были выявлены участки для поиска компонентов ССП. Компоненты выделялись на разностных матрицах ССП вычитанием ССП на эмоциональный стимул из ССП на нейтральный. Под компонентом понимали максимальное отрицательное (для негативных компонентов) или положительное (для позитивных компонентов) значение амплитуды потенциала на выбранных временных промежутках. В результате были выделены следующие компоненты ССП:

• МИ: Р80-200, N400-600, Р400-800;

• ПИ: N200-400, N400-700, Р400-800;

• МС: Р80-200, N150-300, N300-600, Р400-800;

• ПС: N0-100, Р100-300, Р300-800.

Для оценки пространственного распределения максимумов и минимумов амплитуд ССП по скальпу применяли программу EEGlab 4.5 для Matlab 6.5. Шаг, с которым осуществлялось картирование, составлял 25 мс. Для анализа использовали усреднение разностных ССП на каждый тип стимула по всей группе испытуемых (grand-average).

Изучение индивидуальной частоты альфа-ритма (IAF). IAF подсчиты-

вали в стандартном частотном диапазоне альфа-ритма от 8 до 13 Гц, эпоха анализа 1024 отсчета (4096 мс). В анализ включались участки ЭЭГ без артефактов длительностью >7 с.

Оценка эффективности решения когнитивных задач. Для оценки влияния эмоций на эффективность когнитивной деятельности вычисляли несколько показателей: долю правильных ответов от их общего числа и время реакции при воздействии вербальных и невербальных стимулов трех типов: эмоционально нейтральных, положительных и отрицательных. Кроме того, поскольку эффективность решения задач на память и мышление существенно различались, для корректной оценки влияния типа и знака эмоционального стимула на эффективность, были введены показатели, не зависящие от сложности задачи: изменение количества правильных ответов (ИКПО) и изменение времени реакции (АВР).

Показатель изменения количества правильных ответов (ИКПО) при эмоциональном воздействии вычислялся по следующей формуле:

где КПОэм количество правильных ответов при воздействии эмоций того или иного знака;

КПО° - количество правильных ответов при воздействии нейтрального стимула (изображения или слова).

Показатель ДВР вычислялся по следующей формуле:

где ВРЭМ - время реакции при воздействии эмоциональных стимулов (положительных или отрицательных);

ВР°- время реакции при воздействии нейтральных стимулов. Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью приложения (^а^БНса 6.0». Использовались следующие критерии: критерий Шапиро-Уилка, Спирмена, Вилкоксона парных сравнений, Вилкоксона-Манна-Уитни, дисперсионный анализ (модель повторных измерений). Статистически значимыми считались результаты при р<0.05, при использовании дисперсионного анализа учитывали поправку СгеепИоизе-С^ЗБег. Несмотря на отклонение распределения некоторых переменных от нормального распределения, использование дисперсионного анализа является правомерным, т.к. в его основе лежит критерий Фишера, устойчивый к отклонению от нормальности (1лпс1тап,

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние эмоциональных стимулов разного типа на изменение эффективности когнитивной деятельности. Обнаружено, что количество правиль-

1974).

ных ответов на мнестические задачи в условиях воздействия эмоционально положительных слов больше, чем при воздействии эмоционально нейтральных (Т = 579.500; р = 0.0497). Количество правильных ответов на мыслительные задачи в условиях воздействия эмоционально положительных изображений, выше, чем при воздействии отрицательных (Т = 504.500; р = 0.0404), а при воздействии эмоционально отрицательных слов выше, чем при воздействии

изображений той же валентности (Т = 484.500; р = 0.0168) (Рис. 1).

110

100 ¡S 90

Р 80

Б 70 2

3 60

| 50

8 40

¥ 30

S 20 10

0 ПИ* ПИ- ПИ0 ПС» ПС- псо ми + ми- мио мс + мс- мсо

о медиана |_I 25%-75% _L диапазон значений

О змишюмшшш 1Ю1ШЖшелышкф 'JMoiuiojjiLjuin шрищпельные О непфалы|ые стимулы

Рис. 1. Изменение эффективности решения когнитивных задач при различном эмоциональном воздействии (Т = 484.500 + 579.500; р = 0.0168 - 0.0497).

Установлено, что показатель изменения эффективности решения мнестиче-ских задач в условиях воздействия эмоционально отрицательных изображений

выше, чем мыслительных задач в тех же условиях (Т = 523.0; р = 0.01) (Рис. 2).

2.6Г

пи* ПИ- ПС+ ПС- МИ+ ми- мс* мс-

о медиана □ 25%-75% 1Г диапазон значений О положительные эмоции ф отрицательные змошш

Рис. 2 - Изменение эффективности решения когнитивных задач при различном эмоциональном воздействии (Т = 523.000; р = 0.01).

Установлено, что на изменение времени реакции не влияет знак эмоции, но влияет тип эмоционального воздействия: вербальное или невербальное. При решении задачи на память в условиях влиянии эмоциональных слов АВР выше, чем при влиянии эмоциональных изображений; при решении мыслительных задач, наоборот, АВР при воздействии эмоциональных изображений выше, чем при воздействии слов (F(l, 31) = 11.810; р =0.002) (Рис. 3). 1.20

1.15

1.10

1.05

с.

СО

1.00 0.95 0 90 0.85

память мышление

;; изображения : ] слова Г доверительный интервал

Рис. 3 - Влияние вербальных и невербальных эмоциональных стимулов на время реакции при решении когнитивных задач (F(l, 31) = 11.810; р = 0.002).

Между показателями ИКПО и АВР выявлена отрицательная корреляционная связь, которая является статистически значимой в следующих режимах: ПИ (положительные эмоции), МС и ПС (отрицательные эмоции) (г = -0.403 -н -0.551; р = 0.0006 - 0.0439).

Если считать, что любой деятельности соответствует оптимальный уровень активации, то различное влияние эмоциональных слов и изображений на показатель АВР можно объяснить суммацией их активирующих влияний. При этом эмоциональное воздействие вызывает меньшее изменение BP при сочетании сложной когнитивной задачи со слабым эмоциональным воздействием, а также простой когнитивной задачи с сильным.

Разностные компоненты ССП, связанные с влиянием эмоциональных стимулов на решение мыслительных и мнестических задач. Разностные компоненты, выделенные в ходе анализа ССП при решении когнитивных задач в условиях эмоционального воздействия различного типа, представлены в Таблица 1, топография - на рисунках 4-7.

Связанные с эмоциональным воздействием компоненты ССП при решении мыслительных и мнестических задач на ранних этапах обработки информации о стимуле (до 200 мс от начала стимула) различаются по полярности: позитивные при решении мыслительных задач (Р80-200); и негативные при решении задач на память (N200-400 в режиме ПИ; N0-200 в режиме МИ). В режимах

ПИ и ПС, несмотря на различную латентность, на единую природу компонентов указывает их сходная локализация в префронтальных областях (хотя максимум смещен при воздействии эмоциональных слов влево, изображений -вправо) (Рис. 4).

Таблица 1 - Разностные компоненты ССП, связанные с эмоциональным воздействием

Мышление + изображения Р80-200, N400-600, Р400-800

Память + изображения N200-400, N400-700, Р400-800

Мышление + слова Р80-200, N150-300, N300-600, Р400-800

Память + слова N0-200, Р100-300, Р300-800

Примечание: жирным шрифтом отмечены компоненты, для которых выявлено влияние знака эмоции

По-видимому, при решении более простой мнестической задачи происходило привлечение произвольного внимания к эмоциональному стимулу и негативные компоненты N200-400 и N0-100 являются аналогом процессной негативности (Наатанен Р., 1998). Решение мыслительной задачи требовало больше ресурсов, поэтому происходило торможение непроизвольного внимания к эмоциональному стимулу, что отражает компонент Р80-200 с максимумом во фронтальных зонах коры, выявленный только для мыслительных задач (Рис. 8).

На промежуточном этапе обработки информации при решении мыслительных задач за позитивным компонентом Р80-200 следуют негативные - компонент N150-300 на предъявление эмоциональных слов и компонент N400-600 на предъявление эмоциональных изображений, которые имеют максимальные значения амплитуды в затылочно-париетальных областях и, по-видимому, являются компонентом EPN (early posterior negativity, ранняя теменная негативность), который связан с эмоциональной активацией (M. Amrhein и др., 2004; Leite J. и др., 2012). Меньшая латентность при предъявлении эмоциональных слов указывает на то, что этот стимул привлекал внимание на более короткое время (Рис. 5).

При решении мнестических задач в условиях воздействия эмоциональных изображений и мыслительных задач в условиях воздействия эмоциональных слов выявлены негативные компоненты, имеющие фронтальную локализацию, которые, по-видимому, являются RON - компонентом, связанным с возвратом внимания к целевой задаче при наличии отвлекающего воздействия (Thiel С.M. и др., 2004). В пользу этого предположения свидетельствует фронтальная локализация компонента (Рис. 6 А, Б), а также тот факт, что в режимах MC и ПИ наблюдалось меньшее изменение BP при воздействии эмоций по сравнению с решением аналогичных задач при других типах эмоционального воздействия (F(l, 31) = 11.810; р = 0.002) (Рис. 3).

1. Задачи на мышление

2. Задачи на память

Р80-200 А) Изображения

Рис. 4 - Ранние компоненты ССП, связанные с эмоциональным воздействием

N150-300 А) мышление+изображения

N400-600 Б) мышление+слова

Рис. 5 - Компоненты промежуточного этапа при решении мыслительных задач, связанные с эмоциональной активацией

N400-700 N300-600 Р100-300

А) память+изображения Б) мышление+слова В) памяты-слова

Рис. 6 - Компоненты промежуточного этапа, связанные с возвратом внимания к решению задач (А, Б) и обращением к долговременной памяти (В).

1. Задачи на память 2. Задачи на мышление

Р400-800 А) изображения

Рис. 7 - Поздний позитивный компонент, связанный с эмоциональной активацией

Рис.8-Психофизиологическая интерпретация компонентов ССП при решении когнитивных задач в условиях эмоциональной стимуляции

При решении задач на память в условиях воздействия эмоциональных слов выявлен компонент Р100-300 (Рис. 6 В) с максимумом во фронтальных областях для эмоционально отрицательных стимулов, а для эмоционально положительных стимулов, кроме максимума во фронтальных зонах мозга, наблюдается четко выраженный максимум в Pz, что может отражать активацию как париетальной, так и энторинальной коры. Как для эмоционально положительных, так и для эмоционально отрицательных стимулов, пространственное распределение компонента значимо смещено влево (влияние фактора «асимметрия» по результатам дисперсионного анализа (F(7, 28) = 6.4375; р = 0.0170). Вероятно, компонент PI00-300 связан с обращением к долговременной памяти для дополнительного анализа предъявляемого слова и возникновением ассоциаций с предъявляемым заданием, причем этот процесс в большей степени выражен для эмоционально положительных стимулов и отражается в активации энторинальной коры и теменных ассоциативных зон коры. Это предположение подтверждается тем, что в режиме ПС увеличивалась эффективность когнитивной деятельности при воздействии эмоциональных слов (Т = 579.500; р = 0.0497), однако при этом увеличивалось и время решения задачи. Несмотря на то, что с семантическим анализом традиционно связывают компоненты ССП с большей латентностью 300-800 мс, в последние годы установлено, что анализ предъявляемых слов может осуществляться и на более ранних этапах (Binder и др., 2005; Ильюченок и др., 2007).

Поздние позитивные компоненты с латентностью от 300—400 мс до 800 мс, которые также имеют максимумы во фронтальных областях и обнаружены для сочетаний всех типов стимулов и задач, по-видимому, связаны с эмоциональной активацией. В литературе описаны компоненты сходной латентности, которые считаются одним из наиболее устойчивых показателей эмоциональной активации (Leite J. и др., 2012) (Рис. 7).

Влияние типа и знака эмоциональных стимулов на амплитуду компонентов ССП, связанных с эмоциональным воздействием. Установлено влияние знака эмоционального изображения на амплитуду компонентов N200^100 и N400-700 при решении задач на память (амплитуда выше при воздействии отрицательных эмоций) и N400-600, Р400-800 при решении мыслительных задач (амплитуда негативного компонента выше при воздействии положительных эмоций, позитивного - при воздействии отрицательных) (Таблица 1). Влияния знака эмоциональных слов на амплитуду исследуемых компонентов не обнаружено.

Установлено, что амплитуда позднего позитивного компонента Р400-800 при решении мыслительных задач выше при воздействии эмоционально отрицательных изображений, а при решении задач на память - положительных (F(l, 25) = 23.541, р = 0.00005) (Рис. 9).

о 10 с

I 4

память

мышление

I ■ положительные эмоции ЩЦ отрицательные эмоции Гдоеерительный интервал

Рис. 9 - Влияние эмоций разного знака на амплитуду позднего позитивного компонента ССП при решении различных когнитивных задач (F(l, 25)=23.541, р = 0.00005).

Обнаружена асимметрия позднего позитивного компонента Р400-800 мс при решении всех типов когнитивных задач и типов эмоциональных стимулов, связанная с большей амплитудой компонента в левом полушарии (F(l;25-28) = 5.3999 - 12.8020; р = 0.0014 +■ 0.0276). При решении когнитивных задач в условиях вербального воздействия, кроме того, выявлена левосторонняя асимметрия более ранних компонентов: Р100-300 (задачи на память) (F(l, 28) = 6.4375; р = 0.01703); Р80-200 (мыслительные задачи) (F(l, 25 ) = 6.2414; р = 0.01942).

Влияние индивидуальных психических и электрофизиологических особенностей на амплитуду компонентов ССП, связанных с эмоциональным воздействием, и эффективность решения мыслительных и мнестиче-ских задач. Выявлены корреляции между математическим интеллектом и эффективностью решения мыслительных задач в условиях воздействия эмоциональных изображений (независимо от знака) и положительно эмоциональных слов (г = 0.2624 0.3463; р = 0.0083 0.0486). Кроме того, показатели математического интеллекта отрицательно коррелируют с амплитудой позднего позитивного компонента с латентным периодом от 400 до 800 мс во всех исследуемых режимах. На основании этого можно предположить, что эмоциональные стимулы оказывают меньшее влияние на решение когнитивных задач лицами, обладающими высокими показателями математического интеллекта.

Обнаружено, что уровень нейротизма влияет на решение когнитивных задач при воздействии эмоциональных стимулов. Так, высокий уровень нейротизма соответствует меньшему изменению времени реакции при решении задач на память в условиях воздействия эмоционально отрицательных изображений (г = - 0.505; р < 0.0031) и при решении задач на мышление в условиях воздействия эмоционально положительных слов (г = -0.432; р < 0.0137). Для

лиц с высоким уровнем нейротизма характерна более высокая амплитуда компонента N150-300 при решении мыслительных задач в условиях воздействия эмоционально положительных слов (г = -0.4236 + -0.5390; р = 0.0054 + 0.0349). Указанный компонент, согласно предложенной гипотезе, связан с эмоциональной активацией, следовательно, высокий уровень нейротизма повышает чувствительность к данному виду стимуляции. При воздействии эмоционально положительных изображений высокий уровень нейротизма сочетается с меньшей амплитудой поздних компонентов Р400-800 (задачи на память) (г = -0.4026 + -0.6214; р = 0.0009 + 0.0460) и N400-600 (г = -0.3949 - -0.4604; р = 0.0179 + 0.0459) (задачи на мышление).

Обнаружено влияние индивидуальной частоты альфа-ритма на выполнение когнитивных заданий при эмоциональном воздействии, причем это влияние зависит от пола. Высокие значения IAF у женщин связаны с меньшим влиянием на эффективность решения задач на память в условиях вербального воздействия, вне зависимости от знака (г = -0.6090 + -0.3764; р = 0.0005 + 0.0442). Кроме того, у женщин с высокими значениями IAF связано большее изменение ВР при воздействии эмоциональных слов вне зависимости от типа задачи (г = 0.4837н-0.6170; р = 0.0083 + 0.04918). У мужчин высокие значения IAF сочетаются с меньшим влиянием эмоционально отрицательных изображений на эффективность решения мыслительных задач (г = 0.3817 + 0.5065; р = 0.0060 + 0.0451) и эмоциональных слов - на эффективность решения задач на память (г= -0.3858 + -0.4461; р=0.0189+ 0.0426), но более выраженным изменением времени реакции при решении задач на память в условиях воздействия эмоциональных слов (г = 0.5788 + 0.6326; р=0.0114+ 0.0238).

Обнаружено, что у мужчин и женщин корреляции между IAF и амплитудой компонентов ССП разнонаправленные: у женщин корреляции преимущественно отрицательные, за исключением компонента N400—600 в режиме МИ (положительные эмоции) (г = -0.5149 + 0.7534; р = 0.0012 + 0.0495); у мужчин - преимущественно положительные корреляции, кроме компонента N150-300 в режиме MC (положительные эмоции) (г = 0.5827+ 0.7796; р = 0.0018 + 0.0468), В целом, у женщин, полученные результаты согласуются с литературными данными: чем ниже IAF, тем выше амплитуда большинства компонентов ССП, что связано с размерами нейронного ансамбля, который отвечает за генерацию альфа-ритма. В рамках модели фазового переключения, согласно которой за фоновую и вызванную активность отвечают одни и те же нейронные популяции, большие размеры нейронного ансамбля способны генерировать ССП большей амплитуды (Koch и др., 2008).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено, что тип эмоционального воздействия оказывает большее влияние на решение когнитивных задач по сравнению со знаком эмоции. Задачи на память более успешно решаются при воздействии положительно эмоциональных слов по сравнению с воздействием нейтральных. Количество правильных ответов при решении мыслительных задач в условиях воздействия эмоционально отрицательных изображений ниже, чем при воздействии эмоционально отрицательных слов, а также изображений противоположного знака.

Тип эмоционального воздействия оказывает влияние на изменение времени реакции при решении задач на память. Изменение времени реакции, необходимое для решения мнестических задач в условиях воздействия эмоциональных изображений ниже, по сравнению с воздействием эмоциональных слов; для мыслительных задач выявлена противоположная закономерность.

Установлено, что ранние этапы обработки информации решении когнитивных задач в условиях эмоционального воздействия зависят от типа решаемой задачи. При решении более простых мнестических задач имеет место привлечение произвольного внимания к стимулу, ЭЭГ-коррелятами которого являются негативные компоненты ССП. Решение более сложной, мыслительной задачи требует больше ресурсов, поэтому на ранних этапах обработки информации происходит подавление непроизвольного внимания к эмоциональному стимулу, что отражается в позитивных компонентах ССП.

На промежуточных этапах анализа информации происходят процессы, связанные с эмоциональной активаций, а также с возвратом к решению когнитивной задачи. ЭЭГ-коррелятами этих процессов являются негативные компоненты ССП, близкие по латентности, но различные по локализации. Компоненты, связанные с эмоциональным воздействием, локализованы в теменных областях и наблюдаются при решении мыслительных задач. Компоненты, связанные с возвратом внимания к текущей деятельности, локализованы во фронтально-центральных областях и обнаруживаются при решении мыслительных задач в условиях воздействия эмоциональных слов и при решении задач на память в условиях воздействия эмоциональных изображений.

Установлено, что знак эмоциональных изображений, в отличие от слов, оказывает влияние на амплитуду исследуемых компонентов ССП. Амплитуда компонентов N200—400 и N400-700 при решении задач на память выше в условиях воздействия эмоционально отрицательных изображений; амплитуда компонента N400-600 при решении мыслительных задач - при воздействии положительных эмоций. Амплитуда позднего компонента Р400-800 при решении задач на память выше при воздействии эмоционально положительных изображений; при решении мыслительных задач - эмоционально отрицательных.

Влияние эмоциональных стимулов разного знака и типа на когнитивную деятельность зависит от индивидуальных особенностей: нейротизма, показа-

телей математического интеллекта и индивидуальной частоты альфа-ритма. Эмоциональное воздействие оказывает меньшее влияние на когнитивную деятельность у лиц с высокими показателями математического интеллекта и большее влияние на лиц с высокими показателями нейротизма. Взаимосвязь между амплитудой ССП и индивидуальной частотой альфа-ритма зависит от пола: у мужчин корреляции преимущественно положительные, у женщин отрицательные.

ВЫВОДЫ

1. На показатели эффективности решения задач в большей степени влияет тип эмоционального воздействия и в меньшей - знак эмоции. При решении мыслительных задач меньший показатель изменения времени реакции обнаружен в условиях воздействия эмоциональных слов; при решении задач на память - при воздействии изображений.

2. Влияние эмоциональных стимулов разного знака и типа на решение мыслительных и мнестических задач отражается в компонентах связанных с событиями потенциалов: ранние компоненты являются специфичными по отношению к типу выполняемой деятельности; поздние - эмоциональной активации; промежуточные этапы связаны как с типом когнитивной задачи, так и для типа эмоционального воздействия.

3. Знак эмоциональных изображений, в отличие от эмоциональных слов, влияет на амплитуду компонентов связанных с событиями потенциалов мозга. Амплитуда компонента Р400-800 для задач на память амплитуда выше при воздействии положительных эмоций; для мыслительных задач - при воздействии отрицательных; амплитуда негативных компонентов N200^00 и N400-700 при решении задач на память выше в условиях воздействия отрицательных эмоций; амплитуда компонента N400-600 при решении мыслительных задач выше в условиях воздействия положительных эмоций. Влияние типа эмоционального стимула проявляется на промежуточном этапе обработки информации и отражается в различных компонентах ССП средней латентности.

4. Влияние эмоциональных стимулов различного знака и на решение мыслительных и мнестических задач зависит от показателей математического интеллекта и нейротизма. Высокий уровень математического интеллекта обеспечивает меньшее воздействие эмоциональных стимулов на решение когнитивных задач. Наибольшее влияние вербальных стимулов на когнитивную деятельность обнаружено у лиц с высокими показателями нейротизма.

5. Влияние эмоциональных стимулов на когнитивную деятельность зависит от индивидуальной частоты альфа-ритма и различается у мужчин и женщин. У мужчин с высокой индивидуальной частотой альфа-ритма наблюдается большая амплитуда компонентов связанных с событиями потенциалов, отражающих эмоциональное воздействие на когнитивную деятельность, меньшая скорость, но большая эффективность решения мыслительных задач. У женщин с высокой индивидуальной частотой альфа-ритма наблюдается меньшая ампли-

туда компонентов связанных с событиями потенциалов, меньшая скорость и влияние на эффективность решения мнестических задач при вербальном воздействии.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии:

1. Бушов Ю.В., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Высокочастотная электрическая активность мозга и восприятие времени. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2009.- 120 с.-6.7/2.23 п.л.

2. Светлик М.В., Бушов Ю.В., Крутенкова Е.П. Высокочастотная электрическая активность мозга. - Germany, Saarbrücken: изд-во LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. - 108 с. - 5.26 / 1.75 п.л.

Статьи, опубликованные в журналах, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций:

3. Ходанович М.Ю., Есипенко Е.А., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Дифференциальные восприятия длительности для слуховой и зрительной модальности у человека // Сенсорные системы. 2009. Т. 59, № 4. С. 327-333. 0.40 / 0.10 п.л.

4. Ходанович М.Ю., Есипенко Е.А., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Зрительный аналог негативности рассогласования при отклонении стимулов по длительности // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2009. Т. 59, № 3. С. 296-306. - 0.69 / 0.17 п.л.

5. Бушов Ю.В., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Корреляция интеллекта и точности восприятия времени с высокочастотной электрической активностью мозга // Вестник Томского государственного педагогического университета. 2009. Вып. 2(80). С. 91-95. - 0.29 / 0.10 п.л.

6. Бушов, Ю.В., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Связь гамма-колебаний с уровнем интеллекта и точностью восприятия времени // Вестник Томского государственного университета. 2009. № 321. С. 177-183. - 0.40 / 0.13 п.л.

7. Bushov Yu. V., Svetlik M.V., Krutenkova E.P. y-Activity of the cerebral cortex: Relationship between intelligence and the accuracy of time perception // Физиология человека / Human Physiology. 2010. V. 36, №4. P. 382-387. - 0.34 / 0.11 п.л.

8. Khodanovich M.Yu., Esipenko E.A., Svetlik M.V. and Krutenkova E.P. A Visual Analog of Mismatch Negativity When Stimuli Differ in Duration // Neuroscience and Behavioral Physiology. 2010. V. 40, № 6. P. 653-661. - 0.52 / 0.13 п.л. (входит в базу данных Scopus)

9. Крутенкова Е.П., Есипенко Е.А., Светлик М.В. Взаимосвязь эффективности решения когнитивных задач при эмоциональном воздействии и мощности ритмов электроэнцефалограммы в состоянии спокойного бодрствования //

Вестник Томского государственного университета. 2011. №347. С. 166-169. -0.23 / 0.08 п.л.

Ю.Бушов Ю.В., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Межполушарные фазовые взаимодействия между высоко- и низкочастотными ритмами ЭЭГ при восприятии коротких интервалов времени // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 3 (15). С. 152-160. - 0.52 / 0.17 п.л.

11. Крутенкова Е.П., Есипенко Е.А., Рязанова М.К., Ходанович М.Ю. Влияние эмоциональных изображений на решение когнитивных задач // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2013. № 1(21). С. 29-145.-0.97/0.24 п.л.

Публикации в других научных изданиях:

12. Ходанович М.Ю., Есипенко Е.А., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Связанные с событиями с потенциалы мозга при отмеривании интервалов времени // III Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», 12-20 июня 2007 г. - Судак, 2007. - С. 253-254. - на рус. и англ. яз. - 0.11 / 0.03 п.л.

13. Ходанович М.Ю., Есипенко Е.А., Светлик М.В., Крутенкова Е.П. Электрофизиологическое исследование восприятия человеком коротких зрительных стимулов // IV Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», 10-20 июня 2008 г. - Судак, 2008. -С. 315-316.-нарус. и англ. яз.-0.11 /0.03 п.л.

14. Крутенкова Е.П., Светлик М.В., Есипенко Е.А. Разработка психофизиологического эксперимента по изучению эмоциональной составляющей когнитивных процессов // Труды Томского государственного университета. Серия биологическая. Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии. 2010. Т. 275. С. 207-210. - 0.23 / 0.08 п.л.

15. Крутенкова Е.П., Светлик М.В., Есипенко Е.А. Экспериментальная методика по исследованию эмоциональной модуляции когнитивных процессов // Всероссийская молодежная школа «Нейротехнологии 2010. Биоэкономика, основанная на знаниях: политика инновационного пути развития биотехнологии», 24-29 сентября 2010 г. -Бекасово, 2010. - С. 13-14.-0.06 / 0.02 п.л.

16. Крутенкова Е.П., Светлик М.В., Есипенко Е.А. Разработка психофизиологического эксперимента по изучению эмоциональной составляющей когнитивных процессов // Первая Всероссийская молодёжная научная конференция, посвященная 125-летию биологических исследований в Томском государственном университете, 6-9 октября 2010 г. - Томск, 2010. - С. 95-96. - 0.06 / 0.02 п.л.

17. Крутенкова Е.П., Ходанович М.Ю .Анализ слуховых вызванных потенциалов на девиацию стимулов по длительности в разных частотных диапазонах // VI Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», 5-15 июня 2010 г. - Судак, 2010. - С. 178-179. -на рус. и англ. яз. - 0.11 / 0.06 п.л.

18.Ходанович М.Ю., Крутенкова Е.П. Половые различия электрофизиологических коррелят выполнения когнитивных задач разной сложности // VI Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», 5-15 июня 2010 г. - Судак, 2010. - С. 296-297. - на рус. и англ. яз. - 0.11 / 0.06 п.л.

19. Крутенкова Е.П., Ходанович М.Ю., Светлик М.В., Есипенко Е.А. Половые различия взаимосвязи невербального интеллекта с уровнем корковых взаимодействий в гамма-диапазоне // III Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук», 20-25 июня 2010 г. - Москва, 2010. - С. 33-36. - 0.14 / 0.03 п.л.

20. Крутенкова E.Ü.,_Esipenko Е.А., Correlation between results of cognitive tasks performed with different emotions and EEG high frequency band // SiNAPSA Neuroscience Conference '11 Call, 22-25 сентября. - Любляна, 2011. - P. 177. -0.06 / 0.03 п.л.

21. Рязанова M.K., Есипенко Е.А., Крутенкова Е.П., Ходанович М.Ю. Влияние эмоциональных изображений на ЭЭГ-корреляты при обращении к долговременной памяти // Международная молодежная научная школа «Организация познавательной деятельности и функциональных систем мозга на разных этапах развития», 17-18 сентября. - Томск, 2012. - С. 60-62. - 0.11 / 0.03 п.л.

22. Крутенкова Е.П., Есипенко Е.А., Рязанова М.В., Ходанович М.Ю. Влияние эмоциональных изображений на эффективность и ЭЭГ-корреляты когнитивной деятельности // Международная молодежная научная школа «Организация познавательной деятельности и функциональных систем мозга на разных этапах развития», 17-18 сентября. - Томск, 2012. - С. 66-67. - 0.11 / 0.03 п.л.

23.Есипенко Е.А., Крутенкова Е.П., Рязанова М.К. Влияние эмоционального воздействия (вербального и невербального) на память у мужчин и женщин // VII Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», 2-12 июня. - Судак, 2012. - С. 164-165. - 0.11 / 0.04 п.л.

24. Крутенкова Е.П., Есипенко Е.А., Ходанович М.Ю., Светлик М.В., Гуляева Ю.В. ЭЭГ-корреляты решения когнитивных задач в диапазоне гамма-ритма // VII Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», 2-12 июня. - Судак, 2012. - С. 227-228. - 0.11 / 0.02 п.л.

Отпечатано на участке оперативной полиграфии Издательского Дома Томского государственного университета

Заказ № 4 от «19» августа 2013 г. Тираж 100 экз.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Крутенкова, Елена Павловна, Томск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский

государственный университет»

На правах рукописи

04201362653

Крутенкова Елена Павловна

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭМОЦИОНАЛЬНЫХ СТИМУЛОВ НА РЕШЕНИЕ МЫСЛИТЕЛЬНЫХ И МНЕСТИЧЕСКИХ

ЗАДАЧ

03.03.01 - Физиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель д-р. биол. наук, доцент М.Ю. Ходанович

Томск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..................................................................................................................5

1 ЭМОЦИИ КАК ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КОГНИТИВНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ.........................................................................................11

1.1 Физиологические корреляты эмоций................................................................................14

1.1.1 Отражение эмоций в различных показателях ЭЭГ.................................................15

1.1.2 Метод связанных с событиями потенциалов и его применение для изучения эмоций..........................................................................................................................17

1.1.3 Взаимосвязь между эмоциями и когнитивной деятельностью..............................24

1.1.4 Индивидуальная частота альфа-ритма и ее роль в когнитивной деятельности и эмоциональных явлениях...........................................................................................28

1.2 Индивидуальные психические особенности, связанные с когнитивными и эмоциональными процессами............................................................................................29

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.....................................................................................................33

2.1 „ Объект исследования...........................................................................................................33

2.2 Предварительное исследование для подбора стимульного материала..........................33

2.2.1 Подбор эмоциональных стимулов............................................................................34

2.2.2 Подбор когнитивных стимулов.................................................................................37

2.3 Описание процедуры психофизиологического эксперимента........................................38

2.4 Методы обработки экспериментальных данных..............................................................41

2.4.1 Анализ связанных с событиями потенциалов мозга...............................................41

2.4.2 Изучение индивидуальной частоты альфа-ритма...................................................43

2.4.3 Изучение фронтальной асимметрии альфа-ритма...................................................43

2.5 Оценка эффективности решения когнитивных задач......................................................44

2.6 Статистическая обработка данных....................................................................................45

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.............................................................................................46

3.1 Подготовка данных к анализу и оценка однородности выборки....................................48

3.1.1 Оценка статистической значимости отличий исследуемых показателей между мужчинами и женщинами..........................................................................................48

3.1.2 Оценка устойчивости индивидуальной частоты альфа-ритма...............................50

3.2 Зависимость эффективности решения мыслительных и мнестических задач от типа и знака эмоциональных стимулов.........................................................................................51

3.2.1 Влияние типа и знака эмоциональных стимулов на эффективность решения задач.............................................................................................................................52

3.2.2 Влияние типа и знака эмоциональных стимулов на скорость решения мыслительных и мнестических задач.......................................................................53

3.3 Компоненты связанных с событиями потенциалов, отражающие влияние эмоциональных стимулов на когнитивную деятельность...............................................55

3.3.1 Выделение компонентов ССП, связанных с эмоциональным влиянием на когнитивную деятельность, и анализ их пространственного распределения......55

3.3.2 Связанные с событиями потенциалы при решении когнитивных задач в условиях воздействия эмоциональных изображений..............................................................62

3.3.3 Связанные с событиями потенциалы при решении когнитивных задач в условиях воздействия эмоциональных слов.............................................................................67

3.4 Зависимость эффективности когнитивной деятельности и связанных с событиями потенциалов мозга от индивидуальных психических особенностей.............................72

3.4.1 Взаимосвязь между эффективностью решения когнитивных задач и индивидуальными психическими особенностями..................................................72

3.4.2 Взаимосвязь амплитуды компонентов ССП при воздействии эмоциональных изображений с индивидуальными психическими особенностями........................73

3.4.3 Взаимосвязь между показателями эффективности решения когнитивных задач и амплитудой компонентов связанных с событиями потенциалов..........................84

3.5 Зависимость эффективности когнитивной деятельности и связанных с событиями потенциалов мозга от индивидуальных электрофизиологических особенностей........88

3.5.1 Взаимосвязь между индивидуальной частотой альфа-ритма и эффективностью решения когнитивных задач......................................................................................89

3.5.2 Взаимосвязь между функциональной асимметрии альфа-ритма в состоянии спокойного бодрствования и показателями изменения эффективности когнитивной деятельности.........................................................................................93

3.5.3 Взаимосвязь между индивидуальной частотой альфа-ритма и амплитудой компонентов связанных с событиями потенциалов мозга.....................................94

4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ............................................................101

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................................................117

ВЫВОДЫ..........................................................................................................................................119

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................120

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 .............................................................................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.............................................................................................................................134

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.............................................................................................................................135

ПРИЛОЖЕНИЕ 4.............................................................................................................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ 5.............................................................................................................................137

ПРИЛОЖЕНИЕ 6.............................................................................................................................138

ПРИЛОЖЕНИЕ 7.............................................................................................................................139

ПРИЛОЖЕНИЕ 8.............................................................................................................................140

ПРИЛОЖЕНИЕ 9.............................................................................................................................141

ПРИЛОЖЕНИЕ 10...........................................................................................................................142

ПРИЛОЖЕНИЕ 11...........................................................................................................................143

ПРИЛОЖЕНИЕ 12...........................................................................................................................144

ПРИЛОЖЕНИЕ 13...........................................................................................................................145

ПРИЛОЖЕНИЕ 14...........................................................................................................................146

ПРИЛОЖЕНИЕ 15...........................................................................................................................147

ПРИЛОЖЕНИЕ 16...........................................................................................................................148

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

0-1(2 - коэффициент невербального интеллекта

1АР - индивидуальная частота альфа-ритма

1(2 - коэффициент интеллекта

Ь-1(2 - коэффициент вербального интеллекта

М-1(2 - коэффициент математического интеллекта

АВР - изменение времени реакции

ВП - вызванный потенциал

ВР - время реакции

ИКПО - изменение количества правильных ответов ИПО - индивидуальные психические особенности ЛП - латентный период

МИ - решение мыслительных задач при воздействии эмоциональных изображений МС - решение мыслительных задач при воздействии эмоциональных слов ПИ - решение задач на память при воздействии эмоциональных изображений ПС - решение задач на память при воздействии эмоциональных слов ССП - связанный с событиями потенциал мозга ФАа - фронтальная асимметрия альфа-ритма

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования:

Актуальность исследования эмоционально-когнитивного взаимодействия обусловлено особенностями жизни человека в современном мире, когда человек вынужден одновременно решать несколько проблем, реагировать на два и более информационных потока. Например, проблема эмоционально-когнитивной интерференции, связанная с безопасностью жизнедеятельности, касается водителей автотранспорта ,[24]. Другой ситуацией интерферирующих информационных потоков является среда Интернета, где поиск информации сопровождается появлением рекламных окон, ссылками на относящиеся к цели запроса сайты и т.д. Исследование взаимодействия эмоциональной и когнитивной сферы связано с развитием таких направлений, как нейромаркетинг [154], разработками интерфейса мозг-компьютер и робототехники [79], а также применением биологической обратной связи [142].

В последнее время в сфере образования возник и неуклонно увеличивается разрыв между темпами роста знаний и ограниченными возможностями человеческой психики, а также самой системы обучения [137]. Одним из вариантов оптимизации учебного процесса может стать включение в образовательный процесс не только когнитивной сферы, но и эмоциональной [164].

Исследование роли эмоций в когнитивной деятельности имеет не только прикладное, но и фундаментальное значение. Нет однозначного ответа на вопрос, положительно или отрицательно сказывается влияние эмоций на когнитивной деятельности и каковы механизмы этого влияния [63; 177]. Противоречие встречающихся в литературе данных говорит о том, что необходим поиск условий, от которых может зависеть положительный или отрицательный эффект эмоционального воздействия. Не менее важным является дифференциально-психологический аспект данной проблемы. Нередко при исследовании эмоций делается упор на общие закономерности их организации. При таком подходе индивидуальные отличия в сфере эмоций не только не изучаются, но даже рассматриваются как статистический шум [89]. В последние годы в педагогике, в том числе и в педагогике высшей школы, обсуждается вопрос о внимании к личности [144], что требует понимания механизмов индивидуальных отличий.

Большинство работ, посвященных исследованию взаимодействия эмоциональной и когнитивной сферы, основано на косвенном сопоставлении данных о вербальном [71] и невербальном [67] эмоциональном воздействии. Имеются единичные работы, в которых эмоционально-когнитивное взаимодействие исследуется для нескольких типов когнитивных

задач [69; 133; 141]. В то же время работ, посвященных изучению воздействия разных типов эмоциональных стимулов на разные типы когнитивных задач в рамках одной экспериментальной модели, в доступной литературе мало [4; 48; 56; 95]. Кроме того, в некоторых работах в качестве невербальных стимулов используются эмоциональные лица например, [95; 103], несмотря на то, что восприятие эмоций другого человека, в том числе и лицевой экспрессии, является особым классом эмоциональных явлений [169].

Цель и задачи исследования:

Цель: Изучить связанные с событиями потенциалы мозга (ССП) и индивидуальные особенности влияния эмоциональных стимулов на решение мыслительных и мнестических задач.

Задачи:

1) Выявить зависимость эффективности решения задач на память и мышление от типа и знака эмоциональных стимулов

2) Выявить компоненты связанных с событиями потенциалов (ССП), обусловленные влиянием эмоциональных стимулов на мыслительную и мнестическую деятельность.

3) Изучить зависимость исследуемых компонентов ССП от типа и знака эмоционального воздействия

Гипотеза исследования: влияние эмоционального воздействия на эффективность когнитивной деятельности определяется как параметрами самого воздействия и типом решаемой когнитивной задачи, так и индивидуальными психическими и физиологическими особенностями. Эти закономерности эмоционального воздействия на когнитивную деятельность находят свое отражение в характеристиках связанных с событиями потенциалов.

Научная новизна исследования:

Научно-практическое значение работы:

Результаты работы вносят существенный вклад в понимание нейрофизиологических механизмов влияния эмоций на когнитивные процессы. Важным результатом работы является разработанная в лаборатории физиологии высшей нервной деятельности компьютерная методика по исследованию влияния эмоций на когнитивные процессы. Указанная методика и стимульный материал могут использоваться научными организациями для дальнейшего исследования эмоциональных процессов у человека.

Практическое значение работы обусловлено возможностью использования результатов и разработанной методики для прикладных направлений нейронауки - нейромаркетинга и нейроэкономики, например, при разработке сайтов и размещении рекламы. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования результатов взаимодействия когнитивной и эмоциональной сферы при оптимизации учебного процесса и организации рабочих мест на предприятиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Тип эмоционального стимула (изображения, слова) в большей степени влияет на силу эмоционального отклика при решении когнитивных задач, чем его знак (отрицательный, положительный). Тип эмоционального воздействия оказывает различное влияние на скорость решения мнестических и мыслительных задач. Влияние знака стимула проявляется только при воздействии эмоциональных изображений. При решении мыслительных и мнестических задач в условиях эмоционального воздействия ранние этапы обработки информации связаны с особенностями когнитивной деятельности, поздние - с эмоциональным воздействием, промежуточные этапы определяются сочетанием типа когнитивной задачи и типа эмоционального воздействия.

Апробация работы:

Материалы диссертации были доложены и обсуждены на VII Международном Междисциплинарном Конгрессе "Нейронаука для медицины и психологии" (г. Судак, Украина, 2012), на конференции по нейронауке SiNAPSA (SiNAPSA Neuroscience Conference '11 Call) (г. Любляна, Словения, 2011), на Всероссийской молодежной школе «Нейротехнологии 2010. Биоэкономика, основанная на знаниях: политика инновационного пути развития биотехнологии» (Бекасово, Московская область, 2010), на первой Всероссийской молодёжной научной конференции, посвященной 125-летию биологических исследований в Томском государственном университете (Томск, 2010).

Работа выполнена при финансовой поддержке фонда РГНФ проект № 11-36-00372а2 «Влияние эмоций на

Информация о работе

Крутенкова, Елена Павловна
кандидата биологических наук
Томск, 2013
ВАК 03.03.01

Диссертация

Электроэнцефалографическое исследование влияния эмоциональных стимулов на решение мыслительных и мнестических задач - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы