Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Биоэлектрические корреляты когнитивной деятельности и эмоциональных состояний человека 11
1.2. Структуры мозга, участвующие в обеспечении когнитивной деятельности и эмоциональных процессов человека 16
1.2.1. Роль орбитофронтальной коры в обеспечении эмоциональных процессов и когнитивной деятельности человека 18
1.2.2. Роль клина и предклинья в обеспечении эмоциональных процессов и когнитивной деятельности человека 19
1.3. Биоэлектрические показатели и показатели динамики локального мозгового кровотока при выполнении творческих задач 21
1.4. Биоэлектрические показатели и показатели динамики локального мозгового кровотока при реализации эмоциональных процессов 30
1.4.1. Корреляты эмоций, вызванных внешней индукцией 31
1.4.2. Корреляты эмоций, вызванных внутренней индукцией 33
1.4.3. Корреляты эмоций, индуцированных и внешними стимулами, и мысленным удержанием человеком требуемого эмоционального состояния 35
1.5. Нейрофизиологические исследования роли эмоций в разных видах психической деятельности человека 37
Глава 2. Методы исследования
2.1. Разработка структуры задания для исследования методами ПЭТ и ЭЭГ 41
2.2. Организация исследования творческой деятельности и эмоциональных процессов человека методом ЭЭГ 46
2.2.1. Испытуемые 46
2.2.2. Процедура исследования 46
2.2.3. Обработка ЭЭГ данных 47
2.3. Организация исследования творческой деятельности и эмоциональных процессов человека методом позитроннои эмиссионной томографии (ПЭТ) 50
2.3.1. Испытуемые 50
2.3.2. Процедура исследования 51
2.3.3. Регистрация и обработка ПЭТ данных 52
Глава 3. Результаты исследования
3.1. Результаты ЭЭГ исследования 55
3.2. Результаты ПЭТ исследования 62
3.3. Результаты анализа самоотчетов испытуемых в ЭЭГ и ПЭТ исследованиях 64
Глава 4. Обсуждение результатов
4.1. Обсуждение ЭЭГ результатов 66
4.2. Обсуждение ПЭТ результатов 88
4.3. Сопоставление результатов ЭЭГ и ПЭТ исследований 99
Заключение 113
Выводы 116
Список литературы 118
Перечень сокращений и условных обозначений 146
Приложения: (материалы самоотчетов испытуемых) 147
- Биоэлектрические корреляты когнитивной деятельности и эмоциональных состояний человека
- Разработка структуры задания для исследования методами ПЭТ и ЭЭГ
- Результаты ЭЭГ исследования
- Сопоставление результатов ЭЭГ и ПЭТ исследований
Введение к работе
Актуальность исследования.
Интерес к изучению, пожалуй, самого высокоорганизованного и самого человеческого вида деятельности - творческого мышления заметно возрос в последнее время (Бехтерева и др., 2000, 2004, 2005 (англ), 2006; Jausovec, Jausovec, 2000; Carlsson et al., 2000; Razoumnikova, 2000, 2004 (рус); Howard-Jones et al., 2005).
Под творческой деятельностью мы понимаем деятельность, в результате которой появляются новые, необычные идеи, происходит отклонение в мышлении от стереотипов и традиционных схем, быстро разрешаются проблемные ситуации (см. также Туник, 1997).
Формирование представлений о психической природе и специфике творческой деятельности связано в основном, с именами психологов: Guilford (1950, 1956, 1975), Mednick (1962, 1964), Wallach и Kogan (1965), Torrance (1967), Пономарева (1976), Богоявленской (1983, 1997), Sternberg (1985, 1999); Выготского (1986), Брушлинского (1997), Шадрикова (1997), Lubart (1999), Дружинина (1999).
Изучение мозговых коррелят творчества еще только начинается. В исследованиях физиологии творчества можно выделить несколько направлений. Активно обсуждается вопрос о нейрофизиологических коррелятах выполнения творческих задач испытуемыми с разным уровнем творческих способностей (Martindale, Armstrong, 1974; Martindale, Hines, 1975; Jausovec, Jausovec, 2000; Razoumnikova, 2000; Carlsson, 2000). Вместе с тем, ряд исследователей подходит к исследованию нейрофизиологических коррелят творчества, как к исследованию деятельности, свойственной человеку почти независимо от его способностей. В этих работах деление испытуемых по уровню креативности обычно не производится (Molle et al., 1996; Petsche et al., 1997; Бехтерева и др., 2000, 2004). В представляемой работе мы работали в рамках этого подхода.
По одним данным (Martindale, Armstrong, 1974; Martindale, Hines, 1975), творческую деятельность характеризуют через уровень активации коры. Согласно этому подходу, уровень активации коры при реализации творческой деятельности ниже (т.е. альфа ритма, в основном больше), чем в состоянии спокойного бодрствования. По другим данным (Павловой, Романенко, 1988; Бехтеревой и др., 2000, 2004; МбНе, 1996, 1999; Petsche, 1996) уровень активации коры не является определяющим в характеристике коррелят творческой деятельности. Состояние творческого поиска связывают с формированием новой системы пространственных отношений между зонами коры по сравнению с той, которая характеризовала состояния нетворческой деятельности.
Все больше физиологических данных, полученных в последнее время на здоровых испытуемых (Petsche et al., 1997; Razoumnikova, 2000; Бехтерева и др., 2000, 2004, 2006), свидетельствует о необходимом взаимодействии обоих полушарий мозга при выполнении творческих задач (Bogen, Bogen, 1988; Норре, 1988; Atchley et al., 1999) в противовес обсуждению доминирующей роли правого полушария мозга в процессах творчества (Finkelstein, 1991; Rotenberg, 1994; Miller, 1996, 1998, 2000; Murai, 1998).
Тем не менее, мозговая топографическая организация творческой деятельности сейчас еще мало изучена. Существует всего 4 работы, описывающие изменения локального мозгового кровотока при решении творческих задач (Carlsson 2000; Бехтерева и др., 2000; 2004; Howard-Jones и др., 2005). Имеющиеся данные не позволяют ответить на вопрос о совокупности физиологических характеристик мозга, свойственных для творческой деятельности определенного типа в отличие от нетворческой.
Следует отметить, что физиологи (Павлова, Романенко, 1988; Симонов, 1993; Бехтерева и др., 2000, 2004, 2005; 2006) и психологи (Пономарев, 1976; Богоявленская, 1983,1997; Дружинин, 1999), как правило, противопоставляют творческое мышление тем видам когнитивной деятельности, в основе которых лежат стереотипные матрицы поведения и их реализации. По
сравнению с этими видами деятельности, процесс творчества гораздо менее предсказуем, так как не имеет жесткой матрицы своей реализации и, отсюда, менее поддаются обобщающему описанию физиологические данные о его реализации. Это делает актуальным физиологические исследования творческой деятельности на новых моделях творческих задач.
Данное исследование направлено на изучение мозговых коррелят вербальной творческой деятельности. Мы опираемся на общепризнанную методику выявления творческих способностей (вербальные субтесты Guilford, 1956) и предлагаем свой вариант тестовых заданий, но не для определения творческого потенциала человека, а для вовлечения испытуемых в сам процесс творческой деятельности во время физиологического исследования.
Творческая деятельность, неразрывно связана с эмоциями (которые могут быть, как причиной, так и следствием творческого акта, а также, несомненно, и его неотъемлемой составляющей). Эмоции, как особый вид психических процессов, которыми выражаются переживания человека, его отношение к окружающему миру и самому себе, способны осуществлять регуляцию деятельности на разных уровнях организма (Симонов, 1981) и, в частности, либо оптимизировать, либо затруднять выполнение человеком мыслительных операций (Тихомиров, 1969; Тихомиров, Клочко, 1980).
Авторы когнитивных теорий эмоций (для обзора см. Dalgleish et al., 1999; Выготский по 2002), а так же все больше физиологов разделяют точку зрения о теснейшем взаимопроникновении когнитивных и эмоциональных процессов (Тихомиров, 1969, 1980; Путляева, 1979; Васильев и др., 1980; Симонов, 1981; Dolan, 2002; Alexandrav et al., 2005 и др.). Поэтому совместное исследование творческой деятельности и эмоций является целесообразным. Вместе с тем, количество физиологических работ с акцентом на эмоциональной составляющей творческой деятельности очень невелико (Petsche, 1996, 1999; Razoumnikova, 2000). На данный момент совершенно не изучались ПЭТ-корреляты творческого процесса при использовании стимулов различной эмоциональной значимости и одновременной установки
испытуемому индуцировать в момент выполнения заданий эмоциональные состояния определенного знака (прием смешанной индукции эмоций). В большой мере это определяется сложностью получения данных о мозговых коррелятах совместно реализуемых творческих и эмоциональных процессов, как естественно возникающих, так и вызванных.
Вместе с тем, знак индуцируемых эмоциональных состояний можно задать в соответствии с задачами работы; эти эмоции можно подвергнуть анализу и далее оценить их воздействия на творческий процесс. Следует учитывать, что не только знак эмоций, но и приемы индукции эмоциональных состояний способны повлиять на характер изменений биоэлектрической активности коры и скорости локального мозгового кровотока (лМК).
Так, результаты ПЭТ исследований (Damasio et al., 1994, 2000, Dolan et al., 1996; Reiman, 1997; Beauregard et al., 1998; Canli et al., 1998; Francis et al., 1999; Nakamura et al., 1999; Mayberg et al., 1999; Teasdale et al., 1999) и ЭЭГ исследований (Сидоровой и др., 1991; Костюниной и др., 1995; Crawford et al., 1996; Русалова и др., 1999; Афтанаса, 2000; Данько и др., 2003, 2004) демонстрируют существенные различия между мозговым коррелятами запуска эмоций на внешние и внутренние стимулы.
Независимо друг от друга мозговые корреляты творческой деятельности (Бехтерева и др., 2000; 2004) и эмоциональных состояний (Ключарев и др., 1998, 2000; Данько, Бехтерева и др., 2003, 2004) уже исследовались в нашем коллективе. Тем не менее, неизученным остается вопрос о локализация зон, связанных с обеспечением вербального творческого процесса (на модели, предложенной в работе) и возможного изменения паттерна этих локализаций в зависимости от эмоциональной значимости вербальных стимулов и использования приема смешанной индукции эмоциональных состояний.
Представляемое исследование с помощью высокотехнологичных и неинвазивных техник ПЭТ и компьютерной ЭЭГ предполагает изучение ряда спорных и нерешенных вопросов в физиологии творчества и тесно связанных с ним эмоций, что определяет актуальность предлагаемой работы.
Исследование является логическим продолжением работ в рамках комплексного изучения высших функций человеческого мозга, начатых Бехтеревой Н.П. (1974,1985,1988).
Цель исследования:
Исследовать мозговые корреляты выполнения творческой задачи при использовании вербальных стимулов разной эмоциональной значимости с помощью электроэнцефалографического метода исследования и метода позитронно-эмиссионной томографии.
Задачи исследования:
Разработать набор вербальных творческих задач, удовлетворяющих возможности сопоставления результатов ЭЭГ и ПЭТ исследований.
Исследовать динамику мощности и когерентности ЭЭГ в различных частотных диапазонах при выполнении вербальных творческих задач с использованием стимулов разной эмоциональной значимости.
Исследовать динамику лМК при выполнении вербальных творческих задач с использованием стимулов разной эмоциональной значимости.
- Сопоставить результаты ПЭТ и ЭЭГ подходов при выполнении
вербальных творческих задач.
Основные положения, выносимые на защиту:
Выполнение вербальной творческой задачи в сравнении с нетворческой вызывает изменения мощности в тета и бета диапазонах ЭЭГ и когерентности в бета2 диапазоне ЭЭГ, а также характеризуется увеличением лМК в лобных зонах коры левого полушария мозга. Изменения параметров ЭЭГ и лМК предположительно свидетельствуют о формировании особой системы пространственных отношений, характеризующей творческую деятельность в сравнении с нетворческой.
Выполнение творческой задачи в условиях индукции эмоциональных состояний в сравнении с выполнением нетворческой задачи вызывает увеличение уровня лМК в ряде зон и характеризуется
разнонаправленными изменениями, как в мощности, так и в когерентности ЭЭГ. При этом выполнения творческой задачи с использованием слов эмоционально-положительного и эмоционально-отрицательного значения в сравнении с выполнением нетворческой задачи характеризуются разными по направлению изменениями параметров ЭЭГ, что может быть связано с различными эффектами, вызываемыми эмоциями разного знака.
3. Показано взаимодополняющее значение результатов ПЭТ и ЭЭГ исследований (изменений уровня лМК и биоэлектрической активности коры мозга).
Научная новизна результатов.
Разработан и использован набор заданий, направленных на вовлечение человека в процесс вербальный творческий деятельности в условиях индуцированных эмоциональных состояний и без них.
Впервые проанализированы физиологические корреляты выполнения вербальной творческой задачи в условиях вызванной эмоциональной индукции разного знака.
- Результаты работы дополняют современные представления о
значимости различных зон мозга и его пространственной функциональной
организации в обеспечении эмоциональных и когнитивных процессов
человека.
- Показано взаимодополняющее значение результатов ПЭТ и ЭЭГ
исследований.
Научно-практическая ценность работы. Работа предоставляет материал для углубления в проблемы физиологии творческой деятельности и эмоций, вносит вклад в решение вопросов функционально-анатомического картирования мозга человека. Результаты исследования позволяют выделить зоны интереса для дальнейшего изучения совместно реализуемых эмоциональных и творческих процессов и являются существенным базисом для дальнейших исследований в этом направлении. Практическая ценность
работы также состоит в возможности прогнозирования возможных влияний нейрохирургических операций на сохранность различных функций и возможном поиске путей оптимизации творческой деятельности.
Апробация диссертационной работы. Апробация диссертации состоялась на межлабораторном заседании Института мозга человека РАН 23 октября 2006 года. Основные положения диссертации были представлены: На 4-й Конференции Чешского Нейрофизиологического общества (Прага, 26-27 октября 2001 г), в материалах второй международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А.Р. Лурии (Москва, 24-27 сентября, 2002г), в докладах на российско-финской научной школе «Neuroscience» (Twarminne, 11-17 января 2003); на второй (Турку, Финляндия, август 2004) и третьей (Берген, Норвегия, август 2005) конференции северных стран, посвященных обсуждению проблем нейроимиджинга; а также, в докладах на XIX съезде физиологов (Екатеринбург, сентябрь 2004 года), международной C.I.A.N.S конференции (Братислава, Словакия, июнь 2005), I-м съезде физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, 2005) и в материалах конференции молодых ученых. Физиология и медицина, (Санкт-Петербург, апрель 2005) г и конференции «Творчество- взгляд с разных сторон» (Москва, сентябрь 2005). Работа также поддержана грантами Конкурсного центра Фундаментального естествознания Министерства образования РФ 2002 и 2003 гг для студентов, аспирантов и молодых специалистов Санкт-Петербурга (направление "Биология"), и грантом РФФИ 03-04-493 94-а.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 177 страницах и состоит из четырех основных глав (обзора литературы, методов исследований, результатов исследований, обсуждения результатов), введения, заключения, выводов, приложения и списка использованной литературы. Работа иллюстрирована 11 рисунками и 2 таблицами. Список цитированной литературы включает 285 источников.
LINK1 Биоэлектрические корреляты когнитивной деятельности и эмоциональных состояний человека LINK1 Принято анализировать ЭЭГ, используя различные диапазоны: дельта, тета, альфа (альфа 1, альфа2), бета (бетаї, бета2) и гамма. В настоящее время существует много работ, посвященных рассмотрению функционального значения отдельных ритмов ЭЭГ. Тем не менее, функциональная значимость динамики биоэлектрической активности мозга в разных частотных диапазонах исследована крайне неравнозначно. В силу достаточно большого объема клинических данных - дельта ритм часто соотносят с эмоциональными процессами патологического и нормального течения (для обзора см; Бехтерева, 1988; Lazarev, 1998a,b). Изменения в альфа диапазонах ЭЭГ (принято разделять на альфа 1, альфа2 и.тд.) значительным образом исследованы, как с клинической точки зрения, так и при изучении самых разнообразных видов психической деятельности и эмоциональных процессов человека (для обзора см., Lazarev., 1998 a,b). Функциональная значимость биоэлектрической активности мозга в тета и бета диапазонах, исследована хуже и отсюда менее понятна. В настоящей работе приводится краткая характеристика тета и бета диапазонов ЭЭГ.
Тета диапазон ЭЭГ. В структуре ЭЭГ, тета ритм был впервые выделен и описан Греем Уолтером и сотрудниками в 1943 году (Уолтер, 1966). Нижняя граница тета ритма по данным разных авторов может соответствовать 3,5 Гц (Basar et al., 2000), 4 Гц (Дорошенко, Полякова, 1994; Заболотных и др., 1998, Уолтер, 1966), верхняя: 7 Гц (Уолтер, 1966) - 8 Гц (Стрелец и др., 1997).
Существует несколько интерпретаций происхождения тета ритма в ЭЭГ человека. Наиболее ранняя была представлена Денисом Хилмом и связывала тета ритм с работой таламических пейсмейкеров и паравентрикулярных структур, расположенных вокруг третьего мозгового желудочка (по Уолтер, 1966). Тогда же обсуждались возможные реципрокные отношения между альфа и тета ритмами (т.е. увеличение процентного отношения тета ритма к остальным ритмам ЭЭГ, взятым в сумме за 100%, при уменьшении процентного отношения альфа ритма в ЭЭГ и наоборот). Существует мнение, что медленная пароксизмальная активность и собственно тета ритм могут генерироваться таламическими пейсмейкерами, как следствие нарушения условий функционирования таламического пейсмейкера, в норме регулирующего возникновение альфа ритма (Осовец и др., 1983) или в результате естественного снижения уровня бодрствования и как следствие изменения режима работы механизма, генерирующего альфа осцилляции (Золотарева и др., 1982).
Согласно другой интерпретации, тета ритм возникает в коре, как вследствие распространения тета колебаний от нейронов гиппокампа (Латаш, 1972), так и в результате активности групп собственно корковых нейронов (Кабурнеева, 1977; Miller, 1991). По данным других исследователей, генератор тета ритма находится в передней части поясной извилины (Pizzagalli et al., 2003), а функциональное значение тета ритма заключается в регуляции, осуществляемой фронтальной корой через вегетативную нервную систему в процессе фокусировки внимания (Ishii, 1999; Kubota et al., 2001). Ряд исследователей, отмечает выраженность тета ритма в лимбических структурах головного мозга (гиппокампе, миндалине, поясной извилине) больше, чем в конвекситальных корковых зонах (Гриндель, Сазонова, 2001).
Исследования Грея Уолтера (1966) функционального значения динамики тета ритма легли в основу представлений и тесной связи тета ритма с эмоциональной сферой личности человека. Увеличение мощности тета ритма возникало в ответ на провокации состояний досады, обиды, раздраженности у взрослых и детей, но вместе с тем и во время младенческого лепета и состояния удовлетворения, когда дети улыбались (Уолтер, 1966). Связь тета ритма с эмоциональными процессами человека позднее была подтверждена, как множеством клинических исследований, так и исследованиями на здоровых испытуемых.
Так, по мнению Дорошенко, Поляковой (1994) амплитудно-временные характеристики тета ритма могут коррелировать с такими свойствами личности, как агрессивность, подозрительность, тревожность напряженность, отсутствие самоконтроля. У группы пациентов с диагнозом «реактивная депрессия» при регистрации ЭЭГ в состояниях: глаза открыты; глаза закрыты; счет по системе Крепелина (отнимать от 100 по 3); мысленное представление дороги домой наблюдалось повышение мощности тета ритма (4-8 Гц) по сравнению с ЭЭГ группы здоровых испытуемых в аналогичных состояниях (Стрелец и др., 1997).
Существуют данные, согласно которым, тренировка динамики параметров тета ритма в 4-8 Гц диапазоне может скорректировать проявления у детей синдрома нарушения внимания с гиперактивностью (СНВГ). Обычно такие тренировки направлены на подавление тета активности и (или) одновременное увеличение активности бета ритмов (Кропотов, 2004). Известно, что сенсорная стимуляция с частотой тета ритма вызывает у человека вспышки трудно контролируемого раздражения (Уолтер, 1966).
Тета ритм часто трактуют, как стресс-ритм или ритм напряжения, возникающий в ситуациях, требующих и эмоциональной, и интеллектуальной реакции, в частности - опосредованных процессами памяти (Бехтерева, 1974; Миролюбов, Чиков, 1994; Jausovec et al., 2001).
Умрюхиным и др., (2004) было показано, что у студентов, демонстрирующих высокую эффективность экзаменационной и тестовой деятельности в ситуации эмоционального напряжения перед экзаменом происходит увеличения относительной спектральной мощности тета и бета ритмов ЭЭГ, особенно в центральных и фронтальных областях коры.
Можно сказать, что ряд исследователей, вслед за Греем Уолтером рассматривают тета ритм, как показатель эмоционально-мотивационного состояния (Ониани, 1980; Данилова, 1992) и отмечают его большую выраженность в лимбических структурах (см. выше).
Помимо тесной связи тета ритма с эмоциональными процессами в литературе обсуждается связь динамики мощности и когерентности в тета диапазоне ЭЭГ с когнитивными процессами. Афтанас (2000) и его коллеги выделяют два поддиапазона тета ритма. Низкочастотный (4-6 Гц), соотносимый с отражением эмоциональных перестроек организма, мотивационного внимания и высокочастотный тета ритм (6-8 Гц), связанный с расширенным когнитивным анализом в эмоционально-значимой ситуации. Синхронизация в тета диапазоне ЭЭГ может способствовать активизации внимания и познавательной активности (МбПе, 1996; Kubota et al., 2001), возникновению временных связей и запоминанию новой информации (Раева, 1977; Свидерская, Скорикова, 1977; Данилова, 1992; Petsche et al., 1997; Teschy, Karhu, 1999; Klimesch et al., 2001; Krause et al., 2001). Изменения тета активности могут коррелировать со сложностью задания (Gevins et al., 1997; von Stein et al., 1999).
Разработка структуры задания для исследования методами ПЭТ и ЭЭГ
Отбор материала для исследования. Так как ПЭТ и ЭЭГ - это
методически разные подходы, мы разработали специальный набор заданий, соответствующий задачам нашего исследования и позволяющий в дальнейшем сопоставлять результаты ЭЭГ и ПЭТ исследований.
При разработке заданий мы опирались на вербальную область творческой деятельности, как наиболее репрезентативную и легко анализируемую. При отборе вербальных стимулов двадцати пяти испытуемым (18-36 лет, средний возраст - 25,5 лет) было предложено оценить эмоциональную значимость 435 слов (положительных, отрицательных, нейтральных) по семибальной шкале (0 - эмоционально-нейтральные, -1/+1-вызывают слабые эмоции, -2/+2 - вызывают средние эмоции, -3/+3 вызывают сильную, явную эмоциональную реакцию соответствующего знака). Далее была выделена группа слов, которые, по мнению всех испытуемых, имели однозначную эмоциональную окраску. В соответствии с задачами нашего исследования из этой группы слов отобрали 10 эмоционально-положительных, 10 -эмоционально-отрицательных и 20 эмоционально-нейтральных существительных, выверенных по частоте встречаемости в русском языке, количеству слогов и принадлежности к одному/разным семантическим полям.
В задания нашего исследования было включено 16 существительных из этого списка. Двенадцать из этих существительных были эмоционально-нейтральными - сущность, песок, шапка, крупа, дрова, щепка, тумба, фольга, комод, белье, руда, паста; четыре - эмоционально-значимых: любовь, поцелуй, гибель, изгой).
Типы заданий в исследовании. В качестве модели для реализации творческого процесса на вызванном эмоциональном фоне было выбрано придумывание как можно большего числа «оригинальных» определений к эмоционально-значимым и эмоционально-нейтральным понятиям через дополнительно задаваемые слова из удаленного семантического поля. Предполагалось, что в качестве определений испытуемые будут выдвигать варианты идей, которые могли бы прямо или иносказательно раскрыть смысл или свойства определяемого понятия через характеристики, дополнительно задаваемого понятия.
За основу предложенной нами модели творческой деятельности были выбраны элементы классических психологических субтестов Гилфорда на вербальную креативность (например: за ограниченный интервал времени предложить, как можно больше вариантов использования предмета; или предложений, начинающихся на заданные буквы и.т.д). Наши задания были направлены не на диагностику творческих способностей испытуемого, а, на вовлечение испытуемого в творческий ассоциативный процесс поиска оригинальных идей определения одного понятия через другое.
Методика состояла из трех тестовых заданий и одного контрольного задания.
Стимулы: во всех заданиях стимулами служили пары существительных (8 пар). Все слова состояли из 2-3 слогов, были сбалансированы между собой по частоте встречаемости в русском языке (Частотные словари русского языка под ред. Засориной, 1977; Леннгрен, 1993) и не повторялись в заданиях. Слова предъявлялись на мониторе компьютера до начала регистрации физиологических характеристик (за 30-40 с), были расположены друг под другом и разделены точкой и присутствовали на мониторе компьютера все время выполнения задания. Все задания выполнялись в уме, с открытыми глазами при фиксации взора в точке на мониторе компьютера.
Пример предъявления стимулов на мониторе:
Первое задание Тв (творческое, эмоционально-нейтральное). Испытуемым предъявлялись пары: «сущность - песок», «тумба-фольга». Испытуемый должен был придумать как можно больше оригинальных, «творческих определений», к первому понятию, включив второе слово в это определение в соответствии с внутренне обоснованным им ходом мысли. При этом каждое новое определение-идея не должны были повторять по смыслу предыдущие (Примеры выполнения испытуемыми тестовых заданий см. в Приложении. 1.). Во втором задании ТвП (творческом, эмоционально-положительном) испытуемым предъявлялись пары: «любовь-крупа», «поцелуй-шапка». В третьем задании ТвО (творческом, эмоционально-отрицательном) - пары: «гибель-паста», «изгой-руда». Задания ТвП и ТвО испытуемые выполняли в соответствии творческой задачей, сформулированной в задании Тв. В заданиях ТвП и ТвО перед испытуемыми также стояла задача удерживать адекватное определяемому понятию эмоциональное состояние. В заданиях ТвП и ТвО мы сознательно соединили два способа индукции эмоционального фона: а) внешнюю - через предъявление эмоционально-значимого, определяемого понятия (Афтанас, 2000; Ильин, 2001); б) внутреннюю - через установку добровольцу удерживать адекватное определяемому понятию эмоциональное отношение (Сидорова и др., 1991; Афтанас, 2000; Сидорова, 2001), чтобы увеличить вероятность проявления эмоционального компонента при выполнении тестовых заданий. Уже имеющиеся в группе предварительные данные на модели «придумывания рассказа» продемонстрировали, что использование только внешней индукции при выполнении творческих задач - не позволяет проявиться вызванному эмоциональному компоненту. Тем не менее, в дальнейшем, мы планируем продолжить исследования ЭЭГ коррелят творческих процессов при индукции эмоций разными способами (внешним и внутренним).
Результаты ЭЭГ исследования
Напомним, что в нашем исследовании принимали участие 15 волонтеров, только что поступивших в театральный институт (СПбГАТИ) и 15 студентов из других ВУЗов Санкт-Петербурга. Чтобы выяснить, есть ли отличия между группами испытуемых, первоначально мы анализировали ЭЭГ данные с учетом фактора группы - актеры/неактеры.
Анализ данных с учетом фактора группы Анализ мощности и когерентности ЭЭГ в различных диапазонах с учетом фактора группы ГРУППАхСОСТОЯНИЕхЛОКАЛИЗАЦИЯ не выявил достоверных отличий (р 0.05) ни в одном из рассмотренных диапазонов (дельта, тета, альфа 1, 2, бетаї, 2). Отсутствие, на основе анализа данных мощности и когерентности ЭЭГ, различий между группами актеры/неактеры позволило в дальнейшем рассматривать группу 30 человек, как относительно однородную и далее анализировать результаты без учета фактора группы.
Анализ данных без учета фактора группы Мощность. Статистический анализ спектральной мощности ЭЭГ с учетом поправки Greenhouse - Geisser (Greenhouse, Geisser, 1959) при выполнении испытуемыми творческих заданий в условиях добавления эмоционального компонента разного знака выявил достоверные эффекты для фактора состояния в тета (4-7 Гц) и бетаї (13-18 Гц) диапазонах. Значения соответственно были равны Р(3,87)тета = 2.88, р 0.05, є=0.84 и F(3,87) бета1=4,636, р 0,01, 8=0.74. В бета2 диапазоне получен основной эффект, как для отдельных факторов ЛОКАЛИЗАЦИИ (F(18,522) =121.9, іХІО-6, 8=0.361) и СОСТОЯНИЕ (F(3,87)=8.6, р 0,0001, 8=0.89), так и эффект для взаимодействия факторов ЛОКАЛИЗАЦИЯ X СОСТОЯНИЯ (F (54,1566) =2.54, р 0.005, 8=0,196). На рис. 2. представлены изменения средних величин спектров мощности ЭЭГ при выполнении творческих заданий с индукцией эмоциональных состояний, творческого задания без индукции эмоционального состояния и контрольного (нетворческого) задания.
На рисунке 3. представлены карты статистических вероятностей ошибок различий при сравнении спектральной мощности в тета, бетаї и бета2 диапазонах ЭЭГ при выполнении заданий теста. На рис. 3. а. б. в. можно видеть, что выполнение творческого задания с индуцированным эмоционально-положительным компонентом в сравнении с контрольным к нему творческим заданием без эмоциональной индукции, (контраст ТвП-Тв) характеризовалось большей мощностью ЭЭГ процессов в тета, бетаї и бета2 диапазонах ЭЭГ. При этом в бета2 диапазоне - это преобладание, носило генерализованный характер и распространялось на все зоны отведений электродов. Выполнения творческого эмоционально-отрицательного задания (контраст ТвО-Тв), а также творческого эмоционально-нейтрального задания (контраст Тв-К), характеризовались единичными и меньшими значениями мощности в бета2 диапазоне по отношению к сравниваемому состоянию. На рис. 4. представлены графики логарифмированных значений средних спектров мощности ЭЭГ в бета2 диапазоне. На этом рисунке проиллюстрировано распределение средних значений спектров абсолютной мощности ЭЭГ в бета2 диапазоне в 19 отведениях при выполнении творческих заданий в условиях индукции эмоциональных состояний и без индукции, а также при выполнении контрольной нетворческой задачи. Когерентность. При анализе когерентности в тета, бетаї и бета2 диапазонах достоверными оказались различия только в бета2 диапазоне по фактору СОСТОЯНИЕ (F(3,87) =3.88, р 0.016, є=0.85), ЛОКАЛИЗАЦИЯ (F(l70,4930)=73.827, p 0.016, є=0.056) и взаимодействия факторов СОСТОЯНИЕ х ЛОКАЛИЗАЦИЯ (F(510,14710)=2.0406; р 0,007, е=0.35). На рисунке 5. представлены карты статистических вероятностей ошибок различий, иллюстрирующие различия когерентности в бета2 диапазоне ЭЭГ при выполнении заданий теста. На рис. 5. можно видеть, что творческое задание без индукции эмоциональных состояний Тв в целом, характеризуется эффектом ослабления когерентности по сравнению с контрольным заданием К (контраст Тв-К); задание ТвП в основном характеризуется большими значениями когерентности, чем другие задания (контрасты ТвП-К, ТвП-Тв). Для задания ТвО в контрасте ТвО-Тв - изменения когерентности разнонаправлены (есть и усиление, и ослабление когерентности).
Сопоставление результатов ЭЭГ и ПЭТ исследований
Вопросы о природе изменения лМК (Raichle, 1998; Logothesis et al., 2001, 2004), физиологической значимости ПЭТ активаций (Raichle, 1998; COOK et al 1998; Horwitz et al, 2002; Медведев и др., 2003) и возможностях прямого сопоставления ПЭТ и ЭЭГ данных в настоящее время не решены. Однако все эти вопросы вызывают интерес и довольно активно обсуждаются в литературе (для обзора см. также Cook et al., 1998; Leuchter et al., 1999; Ricker, Zafonte, 2000; Nofzinger et al., 2000; Mintun et al., 2001; Babiloni et al., 2003; Laufs et al., 2003 и др).
Проблема сопоставления данных, полученных этими методами, заключается в разной природе регистрируемого сигнала, что обуславливает определенные сложности для совместной интерпретации ПЭТ и ЭЭГ результатов.
В нашей работе проводить сопоставление данных изменения биоэлектрической активности коры и уровня лМК, позволило то, что обе характеристики мозговой нейродинамики были зарегистрированы при реализации одних и тех же заданий, в условиях максимально приближенной процедуры предъявления стимулов (выполнение 4-х типов заданий с идентичным стимульным материалом; сравнение тестовых и контрольных к ним заданий и т.д.). С помощью метода ПЭТ можно указать зоны локального увеличения мозгового кровотока при выполнении одного задания относительно другого. В свою очередь, представления о локальных изменениях в ЭЭГ, выражаются в изменениях мощности ЭЭГ в выбранном диапазоне, как результат -суммированных постсинаптических биопотенциалов мозга (Cooper et al., 1969; Elul, 1971; Nunez, 1995, Nunez, Wingeier, Silberstein, 2001). При этом изменения в степени синхронизации активности мозга могут отражаться в изменениях когерентности ЭЭГ.
Мы разделяем точку зрения о том, что электрическая активность, регистрируемая с электрода, распложенного на поверхности головы, в наибольшей степени отражает участие данного подлежащего участка коры (возможно, опосредованно через другие структуры) в выполнении задания. Эта позиция позволяет нам рассматривать мощность ЭЭГ, как наиболее подходящую характеристику (в отличие от когерентности) для сопоставления с изменениями лМК в ПЭТ исследовании. Ранее в нашей лаборатории уже была предпринята попытка соотнести изменения мощности, в отведениях ЭЭГ расположенных по системе 10-20 (Jasper, 1958) с цитоархитектоническими полями Бродмана (Бехтерева и др., 2001/ В этой работе также было продемонстрировано соотношение изменений когерентности ЭЭГ и изменений лМК. Мы полагаем, что анализ изменений когерентности при сопоставлении с ПЭТ данными также может оказаться информативен при интерпретации результатов.
Напомним, что при анализе ЭЭГ данных при выполнении заданий теста мы получили достоверные результаты для взаимодействия факторов СОСТОЯНИЕ х ЗОНА в бета2 (18.5-30 Гц) диапазоне ЭЭГ, что делает актуальным сопоставление изменений параметров ЭЭГ именно в этом диапазоне с изменением уровня лМК по данным ПЭТ. Изменения мощности и когерентности ЭЭГ в бета2 диапазоне и уровня лМК, представлены на рисунках 7.1., 7.2., 7.3., 7.4.
Мы полагаем, что обнаружение отличий в лобных зонах левого полушария мозга (ПБ 47; отведения Fpl, F3), полученных методами, отражающими разные по своей природе процессы, прежде всего, свидетельствует о значимости этих зон для выполнения творческой задачи в сравнении с нетворческой.
Увеличение лМК в левом полушарии, в зоне ПБ47 вероятно может быть связано с активизацией процессов контроля за оригинальностью идей, выдвигаемых испытуемыми и возникновением спонтанных неконтролируемых эмоциональных реакций, а уменьшение мощности ЭЭГ в бета2 диапазоне ЭЭГ в топографически близких зонах - в большей степени может быть связано с рассредоточением внимания способствующего эффективному поиску ассоциаций, образов, сюжетных линий (отклонению от стереотипов), в процессе выполнения творческого задания.
Сопоставление ПЭТ и ЭЭГ данных при выполнении творческих задач при индукции эмоциональных состояний разного знака сравнении с выполнением нетворческой задачи (контрасты ТвП-К, ТвО-К).
Индукция эмоций «разрушила» топографическое сходство при сопоставлении ПЭТ и ЭЭГ данных (рис.7.2). Мы обнаружили, что локальным изменениям МК соответствовали генерализованные, но разные по знаку для заданий ТвО и ТвП изменения мощности бета2 диапазона ЭЭГ (контрасты ТвО-К; ТвП-К) (рис.7.2.).
Методом ПЭТ в контрастах (ТвО-К; ТвП-К) выявлено увеличение лМК в общих зонах ПБ 47, 11 (возможная функциональная значимость этих зон в левом полушарии описана выше). Методом ЭЭГ для этих контрастов получены изменения мощности в бета2 диапазоне в центральных, теменных, височных зонах, но характеризующиеся противоположными для ТвО и ТвП заданий изменениями мощности по знаку.
Однако, следует отметить, при выполнении ТвО задания по данным ЭЭГ исследования было получено уменьшение мощности в бета2 диапазоне в центральных, теменных и височных зонах обоих полушарий, по данным ПЭТ для задания ТвО было выявлено увеличение лМК в кластерах покрывающих не только ПБ 47, 11, но также и зоны полей Бродмана 9, 10 в левом полушарии и ПБ 18,19 в правом полушарии мозга. Дополним, что проекции отведений интегрирующих пять и больше линий ослабленной когерентности (рис.7.2) в наших данных приходятся практически на все указанные зоны увеличения лМК при выполнении ТвО задания в сравнении с контрольной задачей (см. табл.2).
Мы полагаем, что интеграция линий когерентности в определенных зонах (соответствующим зонам отличий лМК), и их совпадение с зонами изменений лМК может быть связано с локализацией «функциональных центров», необходимых для выполнения творческой задачи в условиях вызванной эмоционально-отрицательной индукции. Оба метода и ПЭТ, и ЭЭГ оказались для обнаружения этой нейродинамики достаточно чувствительными. Результаты являются еще одним примером взаимного дополнения данных, полученных разними методами.
При сопоставлении результатов ЭЭГ и ПЭТ исследования также обращает на себя внимание то, что зоны интеграции линий когерентности (ослабленной и усиленной) не всегда приходятся на те зоны, где мы наблюдаем изменения мощности ЭЭГ в бета2 диапазоне. Этот факт, предположительно, позволяет рассматривать мощность и когерентность, как относительно независимые характеристики биоэлектрической активности коры при сопоставлении с ПЭТ данными.
