Устройство для изучения фронтальных механизмов мозга

Устройство для изучения фронтальных механизмов мозга предназначено для изучения регулирующих механизмов функциональных систем, которое может быть использовано для изучения участия фронтальных зон в реализации различных видов деятельности.

Целью заявляемого устройства является повышение эффективности изучения участия медиобазальных и конвекситальных зон фронтальных долей правого и левого полушарий как структурных элементов блока программирования деятельности.

Панель экспериментатора включает три пары кнопок предназначенных для предъявления световых, звуковых и тактильных раздражителей с левой или правой стороны панели испытуемого, счетчики времени реакции испытуемого расположенные на панели испытуемого и панели экспериментатора и кнопки для ручного управления. В панель испытуемого вмонтированы источники световых, звуковых и кожных сигналов, что делает устройство портативным. На панели испытуемого располагаются две кнопки для правой и левой руки, нажатие на которые приводит к остановке счетчика времени реакции. Блок питания обеспечивает работу прибора и создает потенциал на правом и левом вибрационном устройствах.

Предлагаемое устройство при определенном методическом приеме заключающемся в сопоставлении сенсомоторных показателей без информации о достигнутом результате деятельности с сенсомоторными показателями с индикацией времени реакции на панели испытуемого позволяет вычленить участие и степень развития медиобазальных и конвекситальных зон правого и левого полушарий.

Полезная модель содержит описание устройства, предназначенного для изучения блока программирования деятельности в структуре функциональных систем, которое может быть использовано для определения степени участия фронтальных зон правого и левого полушарий в реализации деятельности у испытуемых.

Исходя из современных представлений все психические процессы человека являются сложными функциональными системами, которые не локализованы в узких ограниченных участках мозга, а осуществляются при участии сложных комплексов совместно работающих мозговых структур (сенсорных, моторных, вегетативных и регулирующих), каждый из которых вносит свой собственный вклад в организацию этой функциональной системы.

Предлагаемое устройство позволяет зарегистрировать участие конвекситальных и медиобазальных зон фронтальных долей в механизмах осознанной регуляции целенаправленной деятельности.

Ближайшим аналогом предлагаемого устройства является устройство для изучения перцептивных звеньев функциональных систем познавательных способностей (Никишина Н.А. Устройство для изучения перцептивных звеньев функциональных систем познавательных способностей. Патент на полезную модель 85318. Приоритет от 16.04.2009 г.) позволявший оценивать по данным времени реакции (BP) состояние право и левополушарных зрительных, слуховых и кожных сенсорных зон, т.е. блока реализации программы деятельности.

Однако, с помощью данного прибора возможно лишь регистрировать участие блока реализации программы деятельности без точной оценки вовлеченности медиобазальных и конвекситальных зон лобных долей в реализацию цели деятельности. Отсутствие у испытуемого обратной связи между результатом деятельности (время реакций) и ее целью не позволяет в прототипе выявлять степень развития у испытуемого механизмов осознанной регуляции деятельности.

Целью заявляемого устройства является повышение эффективности изучения участия медиобазальных и конвекситальных зон фронтальных долей правого и левого полушарий как структурных элементов блока программирования деятельности.

На фиг. изображена схема устройства для изучения перцептивных звеньев функциональных систем познавательных способностей, где панель экспериментатора (1) включает три пары кнопок (2-7) предназначенных для последовательного предъявления световых, тактильных и звуковых раздражителей с левой стороны панели испытуемого (адресуемые в правое полушарие) и с правой стороны (адресуемые в левое полушарие). Панель экспериментатора содержит счетчик времени реакции испытуемого в мс (10) и кнопки для ручного управления его работой (остановка (8) и обнуление (9)).

Подаваемый с панели экспериментатора (1) сигнал по цепи запускает счетчик времени (10) и одновременно идет на панель испытуемого (11), где вызывает предъявление сигнала определенной модальности.

Панель испытуемого является складной и состоит из двух частей, вертикальной и горизонтальной, размерами 40×30 см каждая. Структурной особенностью панели испытуемого (11) являются вмонтированные источники световых (12, 13), звуковых (14, 15) и кожных (16, 17) сигналов, что сокращая диапазон варьирования стимулов, значительно уменьшает вес и размеры устройства, делая его портативным. На панели испытуемого (11) располагаются две кнопки для правой и левой руки (18), нажатие на которые приводит к остановке счетчика времени (10) на панели экспериментатора (1).

На вертикальной части панели испытуемого закреплены два световых экрана площадью 0,036 м ² каждый (12, 13). Взор испытуемого фиксируется согласно инструкции по центру вертикальной части панели, где располагается второй индикатор времени реакции испытуемого (19). Звуковые раздражители предъявляются моноурально через наушники (14, 15) от звукового генератора (встроен в панель экспериментатора). Громкость звука регулируется с панели экспериментатора (1) с помощью двух реостатов (20, 21). Частота предъявляемого звукового сигнала 1000 Гц.

В качестве тактильных раздражителей используются плотно прилегающие к ладони вибрирующие пластинки (16, 17), под которыми вмонтированы и звукоизолированны электромоторчики (вид стимула прямоугольный).

Третьим элементом предлагаемого устройства является блок питания (22). Блок питания создает потенциал на правом и левом вибрационном устройствах (16, 17) встроенных в горизонтальную часть панели испытуемого. На блоке питания располагается тумблер «ВКЛ/ВЫКЛ» (23), тумблер регулировки яркости ламп (24) и тумблер отключения индикатора счетчика времени реакции на панели испытуемого (25).

Работа с устройством осуществляется по следующей схеме. Испытуемый с одетыми наушниками сидит перед панелью (11), фиксируя взор по средней линии на индикаторе времени реакции (19). Каждая рука испытуемого располагается на горизонтальной части панели (11) касаясь ладонью вибрирующих пластин (16, 17), в то время как указательные пальцы располагаются на кнопках (18) позволяющих останавливать счетчик времени (10) после получения сигнала.

Предъявление сигналов испытуемому осуществляется путем нажатия кнопок (2-7) на панели экспериментатора (1). После нажатия кнопки происходит одновременное предъявление сигнала определенной модальности на панели испытуемого и запуск счетчика времени на панели экспериментатора. Время реакции испытуемого регистрируется в мс и отражается на индикаторах расположенных на панели экспериментатора и панели испытуемого.

Адресация сигналов отдельно в правое и левое полушарие совершается путем их монолатерального предъявления. Зрительные стимулы предъявляются на разные поля зрения, что, благодаря анатомическим особенностям зрительных проводящих путей, обеспечивает их преимущественное поступление в определенное полушарие. Вибрационное раздражение наносится отдельно на правую и левую руку. Звуковой сигнал подается раздельно на правый и левый наушники.

Испытуемый, должен при появлении сигнала реагировать с максимальной скоростью нажатием на кнопку рукой контролируемой стимулируемым полушарием, позволяя осуществлять раздельную регистрацию левополушарных и правополушарных реакций на разномодальные раздражители.

Техническим результатом заявляемого устройства является повышение эффективности изучения участия конвекситальных зон лобных долей (ускорение BP на 1-е предъявление сигнала) и медиобазальных зон лобных долей (ускорение BP на 2-е предъявление сигнала) в структуре деятельности.

Достигается это двухэтапным проведением исследований. На первом этапе эксперимента испытуемый сидит перед панелью, с отключенным индикатором времени реакции на панели испытуемого. С левой стороны панели испытуемого подаются световые, вибрационные и звуковые сигналы, на каждый из которых испытуемый должен отреагировать левой рукой. Это правополушарные реакции. После этого в таком же порядке раздражители предъявляются справа, и на них нужно реагировать правой рукой (левополушарные реакции).

На втором этапе индикатор времени реакции на панели испытуемого включен и позволяет осуществлять обратную связь в функциональной системе сенсомоторной деятельности. Благодаря информации о достигнутом результате деятельности (время реакции в мс) у испытуемого усиливаются механизмы осознанного регулирования деятельности.

На основании показателей право- и левополушарных реакций на зрительные, кожные и слуховые сигналы на 1-ми 2-м этапах рассчитывается изменение времени реакций на 1-е предъявление (конвекситальные зоны) и 2-е предъявление (медиобазальные зоны) сигналов на 2-м этапе по сравнению с 1-м этапом.

Пример. Испытуемый И.Н. Возраст 16 лет.

Перед исследованием у испытуемого пульс составлял 72 уд./мин., артериальное давление 123/74 мм.рт.ст. Самочувствие испытуемый оценивал как хорошее, длительность предшествующего сна - 8,5 часов.

Реализация способа осуществлялась в звукоизолированном помещении при постоянном световом фоне.

На 1-м этапе исследования испытуемому предъявлялась следующая инструкция: «Сядь прямо. Положи руки на панель так, чтобы указательные пальцы лежали свободно на кнопках. Смотри прямо по центру. Сигналы будут предъявляться в определенной последовательности. Сначала с левой стороны: свет, вибрация, звук, а затем эти же сигналы, в той же последовательности будут предъявляться с правой стороны. Каждый сигнал будет предъявляться по два раза. Твоя задача: на сигналы с левой стороны как можно быстрее нажимать на кнопку левой рукой, на сигналы с правой стороны - на правую кнопку».

При проведении исследования на 1-м и 2-м этапах эксперимента использовался протокол записи показателей времени реакции представленный в табл.1.

Табл.1

Протокол эксперимента по изучению фронтальных механизмов мозга

Исследуемое полушарие

Правополушарные реакции

Левополушарные реакции

Модальность и порядок предъявления сигналов

Свет

Кожн.

Звук

Свет

Кожн.

Звук

Нумерация циклов

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1-й этап (выключенный индикатор BP у испытуемого)

1-й цикл

2-й цикл

3-й цикл

Средние показатели

2-й этап (включенный индикатор BP у испытуемого)

1-й цикл

2-й цикл

3-й цикл

Средние показатели

На 2-м этапе исследования испытуемому предъявлялась инструкция: «Сядь прямо. Положи руки на панель так, чтобы указательные пальцы лежали свободно на кнопках. Смотри прямо по центру на включенный индикатор на котором будет отражаться скорость твоих реакций в миллисекундах. Сигналы будут предъявляться в той же последовательности как на 1-м этапе. Сначала с левой стороны: свет, вибрация, звук, а затем эти же сигналы, в той же последовательности будут предъявляться с правой стороны. Каждый сигнал будет предъявляться по два раза. Твоя задача: на сигналы с левой стороны как можно быстрее нажимать на кнопку левой рукой, на сигналы с правой стороны - на правую кнопку».

После исследования рассчитывались усредненные показатели времени реакции на 1-м и 2 - этапах представленные в табл.2. Показатели времени реакции у испытуемого И.Н. являлись вариантом нормы.

Далее на основании усредненных показателей BP на зрительные, слуховые и кожные сигналы (табл.2) у испытуемого рассчитывалось изменение показателей времени реакции на 1-е предъявление (конвекситальные зоны) и 2-е предъявление сигнала (медиобазальные зоны) по следующей схеме.

Усредненное время реакции на 1-е предъявление сигналов в правом полушарии на 1-м этапе:

BP 1 _{(1-й этап, пп)}=(BP свет 1_{(1-йэтап,пп)}+BP кожн 1_{(1-йэтап, пп)}+BP звук 1_{(1-й этап, пп)})/3;

где пп - правое полушарие, лп - левое полушарие;

Аналогичным образом рассчитывается:

- BP 2_{(1-й этап, пп)} ;

- BP 1_{(этап, лп)};

- BP 2_{(1-й этап, лп)};

- BP 1_{(2-й этап, пп)};

- BP 2_{(2-й этап, пп)} ;

- BP 1_{(2-й этап, лп)};

- BP 2_{(2-й этап, пп)}.

На основании полученных данных рассчитывалась разница показателей времени реакции на 2-м этапе по сравнению с 1-м этапом по следующей схеме:

BP 1 пп=BP 1 пп_{(1-й этап)}-BP 1 пп_{(2-й этап)}

Аналогично рассчитывалось:

- BP 2 пп;

- BP 1 лп;

- ВР 2 лп.

Результаты расчетов ускорения времени реакций на 1-е и 2-е предъявление сигналов представлены в табл.3

Табл.3.
Изменение времени реакций (BP) на 1-е и 2-е предъявление сигналов на 2-м этапе по сравнению с 1-м этапом
Этапы эксперимента	Правополушарные реакции (в мс)	Левополушарные реакции (в мс)
BP 1 пп	ВР 2 пп	BP 1 лп	BP 2 лп
BP	13,8	23,7	54,1	33,9

Вывод: У испытуемого И.Н. произвольная регуляция деятельности сопровождалась ускорением конвекситальных зон левого полушария на 54,1 мс, ускорением медиобазальных зон левого полушария на 33,9 мс, ускорением конвекситальных зон правого полушария на 13,8 мс, ускорением медиобазальных зон правого полушария на 23,7 мс.

Таким образом, осознанная регуляция целенаправленной деятельности у испытуемого И.Н. сопровождается активацией блока регуляции деятельности за счет преимущественно включения в левом полушарии конвекситальных зон (зон программирования) и медиобазальных зон в правом полушарии (зон мобилизации активности), что является вариантом нормы и не требует коррекции.

Таким образом, предлагаемое устройство при определенном методическом приеме, заключающемся в сопоставлении сенсомоторных показателей полученных на этапе эксперимента без информации о достигнутом результате деятельности с сенсомоторными показателями полученными на этапе с индикацией времени реакции на панели испытуемого, позволяет вычленить участие и степень развития медиобазальных и конвекситальных зон правого и левого полушарий.

Устройство для изучения фронтальных механизмов мозга, отличающееся тем, что портативно включены в один прибор панели экспериментатора с тремя парами кнопок, предназначенных для последовательного предъявления световых, звуковых и тактильных раздражителей с левой и правой стороны панели испытуемого, счетчиков времени реакции испытуемого, встроенных в панель экспериментатора и панели испытуемого с кнопками для его ручной остановки и обнуления, раскладной панели испытуемого с вмонтированными источниками световых, звуковых и кожных сигналов и двумя кнопками для правой и левой руки, останавливающими счетчик времени реакции, и блока питания.