Вариабельность сердечного ритма при решении лингвистических задач, актуализирующих индивидуальный опыт разного возраста

А.В. Бахчина (Нижний Новгород) к. психол. н., научный сотрудник ИП РАН,
И.С. Парина (Нижний Новгород)

Выполнено при поддержке грантов РФФИ, проект № 16-36-00101, проект № 16-36-60044 мол-а-дк.

Вариабельность сердечного ритма (ВСР), как изменчивость последовательных интервалов между соседними сокращениями сердца, отражает характер кортико-висцеральных соотношений, выстраиваемых для эффективной организации поведения на уровне целого организма (Laborde et al., 2017). С позиций системной психофизиологии предполагается, что каждый поведенческий акт в континууме реализуется актуализацией набора функциональных систем (ФС), сформированных на разных этапах онтогенеза (активацией нейронных групп, специализированных к реализуемому поведенческому акту и к предыдущим поведенческим актам в истории формирования первого) (Александров, 2009; Швырков, 1995). Концепция системогенеза (Швырков, 1995) предполагает, что фиксация новой ФС в процессе научения не вытесняет ФС из уже имеющегося набора, а модифицирует их. Развитие индивида проявляется в структуре индивидуального опыта как формирование новых ФС, реализующих достижение более дифференцированных (детализированных) результатов, чем ранее сформированные ФС (Александров, 2009). В рамках описанного подхода, мы предполагаем, что сердце, как часть целого организма, необходимо включаемая в реализацию всех поведенческих актов, направленных на достижение разных результатов, вступает при этом в отношения с разными наборами ФС. Иными словами, при последовательной смене поведенческих актов в континууме активность сердца согласуется с разными наборами центральных нейронов и разной активностью периферических нейронов, что и формирует вариативность временных интервалов между его сокращениями.

Описанное ниже исследование проверяет гипотезу о том, что сдвиг системной организации поведения в сторону более рано сформированных систем будет сопровождаться изменениями в активности сердца в сторону снижения сложности динамики сердечного ритма. Исследование направлено на выявление характеристик режимов вегетативного обеспечения поведения в процессе научения, на примере обучения иностранному языку. Для этого проведено сопоставление динамики ВСР при реализации языкового индивидуального опыта разного возраста.

Исследование включало непрерывное измерение сердечного ритма у русскоговорящих участников при решении задач на родном (русском) и иностранном (немецком) языках. Исходя из сказанного выше, реализация поведения на иностранном языке (приобретенном позднее в онтогенезе по сравнению с родным языком) актуализирует более дифференцированные наборы систем. Это подтверждают, например, исследования, демонстрирующие динамику функциональной специализации нейронов у певчих птиц в процессе обучения песни. Так при разделении протозвука на два отдельно оформленных звука в песни, в вентральном гиперстриатуме птиц обнаруживаются нейронные группы специфически активирующиеся для реализации каждого из сформированных звуков, а также группы нейронов, которые продолжают неспецифично активироваться для реализации обоих звуков (Okubo et al., 2015). Поскольку более поздний языковой опыт (иностранный язык), как и позднее сформированные мотивы в репертуаре певчих птиц, обеспечиваются большим количеством нейронных групп (актуализируются системы не только текущего поведения, но и системы протоактов, предшествующих его формированию), постольку можно предположить, что динамика сердечного ритма будет менее регулярной (более нестационарной) при реализации поведения на иностранном языке, чем на родном, так как количество элементов, с активностью которых сердце согласует свою, в данном случае будет больше.

Характеристики выборки и методики

В исследовании приняли участие 17 студентов НГЛУ им. Н.А. Добролюбова (15 – ж., Возраст: 19–21, медиана = 20), которые имели опыт изучения немецкого языка от 1 до 15 лет (медиана = 4).

В эксперименте испытуемым давалось задание прочитать предложение и вставить пропущенное в нем слово. Предъявляемые в задании предложения были разделены на две группы – на русском и немецком языках. Каждая группа включала 25 предложений. Пропущенное слово всегда было существительным в функции дополнения. Порядок предъявления групп предложений был контрбалансирован в выборке. Предложения в каждой группе предъявлялись в случайном порядке. Регистрировалось время ответа (мс) (период между моментом начала предъявления предложения и нажатием клавиши Enter для перехода к следующему) и количество ошибок. За ошибочные принимались предложения, на которые не было дано ответа (пропуск) или данное испытуемым слово не соответствовало предложению по смыслу или грамматически.

При выполнении заданий у участников проводили беспроводную регистрацию сердечного ритма с использованием датчика Zephyr (HxM BT) и программы «HR-reader» (В.В. Кожевников). Анализ динамики сердечного ритма за периоды выполнения заданий на русском и немецком языках включал вычисление: средней длительности RR-интервалов (HR (мс)), величины стандартного отклонения RRинтервалов (SDNN (мс)), величины выборочной энтропии (SampEn), которая выражает сложность (нерегулярность) последовательности RR-интервалов (Richman et al., 2004). SampEn была выбрана для оценки сложности последовательностей RR-интервалов, так как она выражает степень нестационарности сигнала, т.е. чем выше регулярность сигнала, тем ниже величина SampEn (ниже сложность) и наоборот. Значения SampEn не зависят от длины анализируемой последовательности, поэтому этот показатель может быть использован для сравнения последовательностей разной длины. SampEn вычислялась со значениями входных параметров: m=2 (размерность вложения), r=0.2•SDNN («фильтрующий фактор»).

Описание результатов и выводы

Сдвиги показателей ВСР за периоды решения заданий на русском и немецком языках оценивались критерием Уилкоксона. В результате получено, что значения SampEn были достоверно выше (T=8,00; Z=3,24; p=0,001) при решении заданий на немецком языке (медиана=1,3, 25 %=1,11, 75 %=1,35), чем на русском (медиана=1,11, 25 %=1,07, 75 %=1,17). Значения SDNN (T=52,00; Z=1,16; p=0,25: Медиана_n= 47,27, 25 %_n=38,99, 75 %_n=51,66; Медиана_r=49,96, 25 %_r=41,72, 75 %_r=61,08) и HR (T=53,00; Z=1,11; p=0,27: Медиана_n=85,19, 25 %_n= 93,59, 75 %_n=81,37; Медиана_r=83,91, 25 %_r=94,25, 75 %_r=78,76) достоверно не отличались в двух условиях. Последнее принципиально важно, так как это означает, что выполнение задач на иностранном языке, в данном случае, не сопровождалось большим напряжением или ресурсообеспечением организма по сравнению с выполнением задач на родном языке. Однако время ответа при работе с предложениями на немецком языке (медиана=10 124, 25 %=8150, 75 %=13 289) было достоверно выше, чем с предложениями на русском языке (медиана=4663, 25 %=3809, 75 %=5468) (Z=3,51; p=0,0004). Аналогично количество ошибок при работе с предложениями на немецком языке (медиана=9, 25 %=4, 75 %=12) было достоверно выше, чем с предложениями на русском (медиана=0, 25 %=0, 75 %=0) (Z=3,51; p=0,0004). Это означает, что задача на немецком языке была субъективно более трудной для участников. Но, поскольку не было обнаружено достоверных корреляций между временем ответа или количеством ошибок и значениями энтропии сердечного ритма, мы полагаем, что полученный эффект относительно динамики SampEn связан именно с фактором возраста реализуемого индивидуального опыта и будет проявляться и при сравнении одинаковых по трудности задач.

Таким образом, актуализация языкового опыта, приобретенного относительно позднее в индивидуальном развитии (немецкий язык по сравнению с русским), сопровождалась увеличением сложности динамики сердечного ритма, без изменений его среднего значения и общей дисперсии. Выявленная большая сложность последовательностей межударных интервалов в сердечном ритме при решении задач на иностранном языке позволяет принять выдвинутую в начале гипотезу.

Литература

  1. Александров Ю.И. Развитие как дифференциация // Теория развития: Дифференционно-интеграционная парадигма / Сост. Н. И. Чуприкова. М.: Языки славянских культур. 2009. С. 17–28.
  2. Швырков В.Б. Введение в объективную психологию. Нейрональные основы психики. М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 1995.
  3. Laborde S., Mosley E., Thayer J.F. Heart Rate Variability and Cardiac Vagal Tone in Psychophysiological Research – Recommendations for Experiment Planning, Data Analysis and Data Reporting // Frontiers in psychology. 2017. V. 8.
  4. Okubo T.S., Mackevicius E.L., Payne H.L., Lynch G.F., Fee M.S. Growth and splitting of neural sequences in songbird vocal development // Nature. 2015. V. 525. № 7582. P. 352.
  5. Richman J.S., Lake D.E., Moorman J.R. Sample Entropy // Methods in Enzymology. 2004. V. 384. P. 172–184.

Автор(ы): 

Дата публикации: 

7 ноя 2017

Высшее учебное заведение: 

Вид работы: 

Название издания: 

Страна публикации: 

Индекс: 

Метки: 

    Для цитирования: 

    Бахчина А.В., Парина И.С. Вариабельность сердечного ритма при решении лингвистических задач, актуализирующих индивидуальный опыт разного возраста // Психология - наука будущего: Материалы VII Междунар. конф. молодых ученых "Психология - наука будущего". Москва, 14-15 ноября 2017 г. – М.: Ип РАН, 2017. – С. 86-89. – 0,2 п.л.

    Комментарии

    Добавить комментарий

    CAPTCHA на основе изображений
    Введите код с картинки