АСИММЕТРИЯ ДИНАМИКИ МЕЖПОЛУШАРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

А. И. НАЗАРОВ, О. В. ТРАВИНА

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 05-06-80509.

Изучалась динамика межполушарных взаимодействий у испытуемых при разных инструкциях реагирования в ответ на предъявление конкретных и абстрактных слов. В одном случае нужно было использовать разные руки, в другом — разные пальцы одной и той же руки. Полученные данные позволяют сделать вывод об асимметрии времени переключения межполушарных функций в зависимости от направления переключения — с левого полушария на правое или наоборот.

Ключевые слова: Распознавание слов, время реакции, межполушарные взаимодействия.

Восприятие человеком слов, предложений, текста — одна из важнейших составляющих речевого общения между людьми и познавательной деятельности в целом. В настоящее время эта тема стала междисциплинарной: ее изучают психологи, лингвисты, филологи, философы, физиологи, инженеры, разработчики интеллектуальных систем. Становится совершенно очевидным, что восприятие слова, не говоря уже о более сложных «единицах» человеческой речи, не сводится к чисто сенсорным или даже перцептивным процессам, протекающим в составе традиционных моделей восприятия, а охватывает практически весь комплекс интеллектуальных ресурсов индивида, участвующих в преобразовании внешней формы слова во внутреннюю. Из огромного разнообразия частных проблем, относящихся к указанной теме (см. [5]), в данной работе предметом экспериментального исследования было выбрано восприятие человеком конкретных и абстрактных слов, точнее, время выполнения простого сенсомоторного действия, которое основано на предварительном различении этих двух категорий. Полученные в работе данные позволили также затронуть вопрос о межполушарных взаимодействиях при выполнении такого рода действий в разных условиях.

Хотя априори можно предположить, что для абстрактных и конкретных слов динамические характеристики действий не будут одинаковыми, нельзя заранее сказать, в каком диапазоне будут находиться эти различия, насколько они существенны и как они зависят от способа реагирования. Поиск ответов на эти вопросы составил главную задачу проведенных экспериментов.

Работа основана на нескольких аксиоматических допущениях о межполушарной асимметрии. В опытах с так называемым расщепленным мозгом было показано, что при зрительном восприятии в левое полушарие поступает информация только от правой половины зрительного

168

Поля, а в правое — от левой. Если пациенту с расщепленным мозгом показать предмет, находящийся в правой половине зрительного поля, то он назовет его и может взять

05.10.2012

167

Правой рукой [3]. То же самое со словом: он может его прочесть или написать. Другими словами, если действие организуется через левое полушарие, то расщепленность мозга в приведенных примерах никак не обнаруживает себя. Дефект проявляется, когда стимулируется левая сторона тела или левая половина поля зрения, которые связаны с правым полушарием. Теперь больной не может Назвать Предмет (его изображение проецируется в правое полушарие), хотя может Выбрать Его среди других предметов: сохраняется функция узнавания предмета, но нарушается функция его называния. Тем не менее правое полушарие также обладает некоторыми речевыми функциями. Например, если зрительно предъявить название предмета, то пациент может левой рукой найти соответствующий предмет среди нескольких других, т. е. правое полушарие обеспечивает понимание письменной речи. В норме у некоторых левшей речевые центры вообще локализуются в правом полушарии [1].

Межполушарная асимметрия находит свое выражение и в специализации полушарных функций. Правое полушарие ответственно за понимание только простой речи, реагирование на простые существительные, но не абстрактных языковых конструкций; зато у него высоко развито восприятие пространства и формы. Данные электроэнцефалографии и томографии показывают, что электрическая активность левого полушария возрастает при решении вербальных логических задач, а активность правого — при решении пространственных задач [1].

Учитывая факты функциональной специализации двух полушарий, а также то, что левое и правое полушария управляют противоположными половинами тела (например, движения правой руки контролируются левым полушарием, а движения левой руки — правым), можно экспериментально моделировать различные ситуации межполушарного взаимодействия, подбирая для этого специальные задачи. В данной работе использовалась Реакция выбора С двумя альтернативами: на каждый из двух разных стимулов нужно было реагировать соответствующим движением. При этом стимулы были разными не только по своим перцептивным свойствам, но и по своей принадлежности к разным логическим категориям (разные слова — абстрактные и конкретные). Прежде чем испытуемый решал, какой именно выбрать двигательный ответ, он должен был определить, к какой категории принадлежит предъявленное слово. Согласно данным о полушарной специализации, за логическую классификацию отвечает левое полушарие. Далее процесс может протекать в двух направлениях: 1) если в ответ на абстрактное слово (А) нужно реагировать нажатием кнопки левой рукой (Л), то в управлении действием должно произойти переключение с левого полушария (отвечающего за логическую классификацию) на правое (отвечающее за движение левой руки); 2) если в ответ на А нужно реагировать нажатием кнопки правой рукой (П), никакого переключения не требуется, поскольку здесь за все этапы действия отвечает только левое полушарие. Вопрос, ответ на который должен дать эксперимент, заключается в следующем: будет ли различным время реакции (ВР), измеренное в ситуациях А-Л и А-П?

С точки зрения межполушарных взаимодействий представляет интерес другая ситуация: когда испытуемому нужно выбирать двигательный ответ не между разными реагирующими органами, а в пределах одного и того же органа. Например, в ответ на А нужно реагировать одним пальцем правой руки, а в ответ на конкретное слово (К) — другим пальцем той же руки (схема А, К-П). Здесь функционирует более низкий уровень регуляции движений. Сравнение показателей ВР, полученных в этой и предыдущей ситуациях, позволит судить, во-первых, о свойствах разнонаправленных переключений (с правого полушария на левое и наоборот) и, во-вторых,

05.10.2012

167

3

169

О скоростных характеристиках управления, протекающего на разных уровнях регуляции движений.

МЕТОДИКА

Стимульный материал. В отдельной пробе испытуемым предъявлялось одно слово, случайно выбранное из заранее составленных списков, в каждом из которых содержалось равное количество конкретных и абстрактных слов. Один список состоял из 10 абстрактных и 10 конкретных слов. Все слова были хорошо знакомы каждому испытуемому. Слова были набраны черным шрифтом (14 Pt) и были хорошо различимы на зеленом фоне.

Деление слов на конкретные и абстрактные можно производить по их референтам [6; 101–104]. Референтами Конкретных Слов служат реальные объекты — материальные или физические предметы, которые могут восприниматься зрительно или тактильно. К конкретным словам относятся также имена или клички конкретных персон, животных, предметов, материалов, городов, улиц, площадей. Конкретное название может обозначать определенный единичный объект (например, студент, выступающий с докладом о своей работе) или множество объектов, образующих специфическую группу (например, студенты, слушающие выступление).

Референтами Абстрактных Слов являются свойства предметов, свойства событий или свойства других свойств. Абстрактные слова относятся к таким категориям, как Активность, качества, состояния, классы, отношения. К категории Активность Относились такие слова, как ходьба, питье, разговор, продажа, научение, плач, суждение; Качества — длина, скорость, белизна, горечь, женственность, честность, красота; Состояния — депривация, нищета, сон, беременность, психическое заболевание, пневмония, гипноз; Классы — животное, приматы, мужчина, ребенок, взрослый, женщина, учитель; Отношения — сходство, ассоциация, наилучшее, совпадение, похожее, равное, подчиненное. К абстрактным словам относятся также математические термины: константа, сумма, пропорция, разность и др. Абстрактные слова обозначают общее, а не частное. Референты абстрактных слов недоступны восприятию в какой бы то ни было модальности. Приписывание абстрактного слова его референту является заключительным этапом процесса абстрагирования.

Пример одного из предъявляемых списков конкретных (обычный шрифт) и абстрактных (курсив) слов: Познание, автомобиль, Решение, велосипед, Сознание, автобус, Понимание, электричка, сУждение, самолет, Анализ, вертолет, Интеллект, теплоход, Фантазия, троллейбус, Воображение, вездеход, Управление, лодка.

Слова предъявлялись на экране монитора персонального компьютера с помощью программы «Время реакции», разработанной А. И. Назаровым и Р. В. Соколовым. Программа позволяет задавать различные условия предъявления стимульного материала: размер и тип шрифта написания слова (или нескольких слов, образующих ассоциативную пару или фразу), цвет фона и стимульного слова, сбалансированный случайный порядок предъявления стимулов из заранее составленного набора, хранящегося в отдельном файле.

При появлении слова на экране испытуемый должен был определить, конкретное оно или абстрактное, и нажать на соответствующую клавишу клавиатуры, которая

05.10.2012

167

4

Указывалась в инструкции. При этом нужно было стараться делать все это по возможности быстрее, но безошибочно. В разных сериях эксперимента способ реагирования был разным (см. ниже), о чем испытуемый предупреждался заранее.

Были проведены два эксперимента, по две серии в каждом. Независимыми переменными (НП) в обоих экспериментах были категория слова (НП1) и способ реагирования (НП2). НП1 имела два уровня — А (абстрактное слово) и К (конкретное слово). Списки слов в обоих экспериментах и во всех сериях были одинаковыми. НП2 также имела два уровня — ПР (правая рука)

170

И ЛР (левая рука) в эксперименте 1, и ПП (пальцы правой руки) и ЛП (пальцы левой руки) в эксперименте 2. В случаях ПР и ЛР испытуемый нажимал пальцем правой или левой руки соответственно на клавиши клавиатуры «Э» и «Ф» в первой серии и на клавиши «Ю», «Я» во второй серии. В случае ПП он нажимал клавиши «Ж» и «Д» в ответ на А и К соответственно указательным или средним пальцем правой руки. В случае ЛП он нажимал клавишу «Ч» и «С» в ответ на А и К соответственно указательным или средним пальцем левой руки. Условные обозначения всех экспериментальных условий приведены в табл. 1.

Зависимой переменной (ЗП) во всех сериях было время ответной реакции (ВР). Оно регистрировалось автоматически с точностью ±5мс на линии эксперимента.

Данные о времени реакции регистрировались в ходе эксперимента в отдельный текстовый файл. Здесь же регистрировались предъявленные слова и буквенные обозначения клавиш, нажимаемых испытуемым. Это позволяло экспериментатору фиксировать наличие ошибочных действий испытуемого.

Первичными данными служили протокольные данные ВР испытуемого в ответ на каждое слово-стимул. Математическая обработка этих данных производилась с помощью программы Origin Lab 75.

За время одного сеанса испытуемому предъявлялся список, состоящий из 10 конкретных и 10 абстрактных слов, чередующихся в случайном порядке. Каждая экспериментальная серия состояла из трех разных списков. Варьирование содержания списков в пределах одной серии позволяло исключить влияние заучивания слов. После каждого сеанса делался перерыв на 5–10 мин. Перерыв между отдельными сериями составлял от 5 до 10 дней. За это время испытуемые забывали значительную часть предъявленных им слов, тем более что специальная задача на запоминание перед ними не ставилась. Перед каждой новой серией испытуемый знакомился с соответствующей инструкцией, после чего проводилось несколько тренировочных проб, результаты которых не учитывались.

05.10.2012

167

5

В эксперименте добровольно участвовало пять человек (среди них один мужчина) в возрасте от 20 до 27 лет. Все испытуемые обладали нормальным зрением и нормальными двигательными функциями, все были праворукими.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

Ошибки во всех экспериментах практически отсутствовали, поэтому данные о них не приводятся. Данные для двух экспериментов и каждого испытуемого, усредненные по трем спискам слов, представлены в табл. 2. Каждый из четырех способов реагирования на абстрактные и конкретные слова представлен в таблице отдельно.

В каждой ячейке приведены значения временнóго параметра (ВР), усредненные по трем спискам слов, для каждого испытуемого отдельно. В табл. 2 указаны также групповые средние показатели для пятерых испытуемых и соответствующие стандартные отклонения. Здесь видны существенные индивидуальные различия в скорости реагирования: от 550–680 мс до 780– 1350 мс.

В табл. 3 приведены данные, усреднененные по испытуемым, категориям слов и способам реагирования. Это позволяет увидеть разницу между показателями ВР для правой и левой руки в каждом эксперименте (D÷П–Л) и разницу между показателями ВР для конкретных и абстрактных слов (d÷К–А).

171

Для проверки статистической значимости этих различий были составлены факторные матрицы отдельно для экспериментов 1 и 2 (табл. 4). Статистическая значимость

05.10.2012

167

Различий между средними для каждого условия эксперимента определялась по T-Критерию для зависимых выборок с помощью программного пакета OrgLab 75. Все различия оказались значимыми (Р< 0,05), за исключением средних ВР для правой и левой рук в эксперименте 1.

Основные эффекты и взаимодействия между независимыми переменными для экспериментов 1 и 2 представлены на рис. 1.

Как видно на рис. 1 («Руки»), категория слова существенно влияет на ВР. В случае левой руки это влияние выражено гораздо сильнее: 728 мс для условия ЛР-К и 967 мс для условия ЛР-А; для правой руки это влияние оказалось незначительным и статистически незначимым. Противоположный наклон линий для левой и правой рук свидетельствует о взаимодействии двух независимых переменных — категории слова и способа реагирования.

Иную картину мы видим в правой части рис. 1 («Пальцы»). Различия для двух категорий слов в эксперименте 2 статистически значимы (см. табл. 4), но выражены слабо (всего 40 мс). Также статистически значимы различия для обеих рук, и они выражены слабо (44 мс). Параллельность линий для двух способов реагирования свидетельствует об отсутствии взаимодействия между соответствующими условиями эксперимента 2.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В обоих экспериментах («Руки» и «Пальцы») функционировали разные конфигурации активных мозговых связей. Принимая во внимание анатомические данные и известный тезис о локализации абстрактных

172

И конкретных репрезентаций соответственно в левом и правом полушариях головного мозга, их можно представить схематически следующим образом (рис. 2).

Важно отметить, что в обоих экспериментах эти конфигурации были идентичными: они состояли из одних и тех же функциональных элементов и связей между ними. Тем не менее динамические характеристики этих конфигураций в разных экспериментальных условиях оказались различными. Наиболее примечательно различие в динамике для пары контраполушарных связей А→Дл→Лев. р. и К→Дп→ Пр. р., которые на рис. 2 обозначены сплошными стрелками (Дл и Дп — двигательные центры левой и правой рук со-05.10.2012

167 7

Ответственно). В эксперименте 1 оно

Составило 133 мс (ВР равно 967 и 834 мс соответственно), а в эксперименте 2 — 85 мс (ВР равно 770 и 685 мс соответственно). Другими словами, переход информации из левого полушария в правое происходит медленнее, чем в обратном направлении — из правого полушария в левое. Можно предположить несколько главных источников этого различия. Во-первых, скорость формирования репрезентации абстрактной категории может быть ниже, чем для конкретной категории (это подтверждается литературными данными). Во-вторых, двигательные центры левой руки, расположенные в правом полушарии (Дл), могут работать более медленно, чем расположенные в левом полушарии двигательные центры правой руки (Дп). Наконец,

173

05.10.2012

167

8

Возможно совместное действие этих механизмов. На других возможных причинах мы не будем останавливаться, поскольку обусловленные ими влияния измеряются в диапазоне 10–20 мс, что в условиях нашего эксперимента не может быть зафиксировано достаточно надежно; к тому же эти причины сохранялись постоянными во всех остальных условиях, при которых функционировала та же самая конфигурация связей, но упомянутого эффекта не наблюдалось.

Что касается первого источника, то действительно есть основания принять его во внимание, но остается открытым вопрос о величине различия между временами абстрактной и конкретной категоризации: действительно ли они находятся в упомянутом диапазоне (84–133 мс), или они значительно меньше, и тогда их влияние не столь существенно? Также открытым остается вопрос: почему при использовании одних и тех же списков абстрактных и конкретных слов в разных условиях эксперимента разница в ВР для каналов с контрполушарным переключением оказалась в двух экспериментах неодинаковой (133 и 85 мс)?

Вопрос о существенности для нашего контекста различий в динамике абстрактной и конкретной категоризации решается с привлечением данных, относящихся к каналам с ипсиполушарным переключением (условия Абстр. →Дп→Прав. р. и Конкр. →Дл→Лев. р.; на рис. 2 обозначено пунктирными стрелками). Соответствующие ВР равны 798 и 728 мс, причем различие между этими средними по T-критерию (P>0,05) статистически не значимо (см. табл. 4). Во всяком случае, разница между ними (70 мс) почти вдвое меньше максимального различия для каналов с контрполушарным переключением (967–834= 133 мс). Это дает основание заключить, что в различной динамике каналов с контрполушарным переключением решающую роль играет именно направление связи (из левого в правое или наоборот), а не различная скорость абстрактной и конкретной категоризации.

05.10.2012

167

9

Эксперименты 1 и 2 различаются условиями выбора подсистемы реагирования. В первом случае это был выбор между реагирующими органами (правой или левой руками). Во втором случае это был выбор внутри одного и того же реагирующего органа (средний или указательный палец одной и той же руки). Выбор Между Оказался медленнее выбора Внутри (среднее ВР по всем экспериментальным условиям составило 802 и 727 мс соответственно). Согласно Н. А. Бернштейну [2], переключаемость между исполнительными органами является одним из характерных свойств Уровня пространственного поля (С); только на этом уровне построения движений впервые появляется такое свойство. Что касается реагирования пальцами одной руки, то оно вполне может быть обеспечено работой более низкого Уровня синергий и штампов (В). Таким образом, в экспериментах 1 и 2 мы имеем дело с разными уровнями формирования основных эффекторных команд;

174

При этом более низкий уровень обеспечивает более высокую скорость реагирования. Отсюда становится понятным известный эмпирический факт, сопровождающий процесс формирования двигательного навыка: когда вступают в работу фоновые уровни регуляции, скорость выполнения движения увеличивается.

Хотя для подтверждения вывода об асимметрии контрполушарных взаимодействий можно приводить и анатомофизиологические данные (разное количество и толщина нервных волокон, идущих из правого полушария в левое и наоборот), едва ли только ими объясняется эта асимметрия. Скорее всего, здесь большую роль играют сложившиеся в ходе индивидуального развития свойства Функциональных связей Между различными отделами мозгового субстрата.

ВЫВОДЫ

1. Двигательные реакции в ответ на абстрактные и конкретные слова статистически
значимо различаются по скорости. В целом ВР на конкретные слова меньше, чем на
абстрактные; исключение составляет движение правой руки в эксперименте 1 (см. рис. 1).

2. Эффект взаимодействия между категориями слов и реагирующим органом
отсутствует, если разные категории слов распределены между пальцами одной и той же
руки.

1. Аткинсон Р. И др. Введение в психологию. М.: Тривола, 1999.

2. Бернштейн Н. А. Биомеханика и физиология движений. М.: Ин-т практ. психологии;
Воронеж: НПО «МОДЭК», 1997.

3. Данилова Н. Н. Психофизиология. М.: Аспект Пресс, 1999.

4. Хомская Е. Д. и др. Нейропсихология индивидуальных различий: Учеб. пособие. М.: Рос. пед.

Агентство, 1997.

5. Jacobs A. M., Grainger J. Models of visual word recognition: Sampling the state of the art // J. Exp.

Psychol. 1994. V. 20(6). P. 1311–1334.

6. Ray W. S. The science of psychology. An introduction. N. Y., 1964.

Поступила в редакцию 16.IX 2005 г

05.10.2012

168

168