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.