Главная страница
qrcode

Созревание префронтальной коры головного мозга и развитие познавательной деятельности у детей. Функциональной зрелости мозга в целом и его отдельных структур


НазваниеФункциональной зрелости мозга в целом и его отдельных структур
АнкорСозревание префронтальной коры головного мозга и развитие познавательной деятельности у детей.pdf
Дата24.07.2017
Размер1.31 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаSozrevanie_prefrontalnoy_kory_golovnogo_mozga_i_razvitie_poznava
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#27805
Каталог
Созревание префронтальной коры головного мозга и развитие познавательной деятельности у детей предшкольного и младшего школьного возраста cortex maturation and cognitive development in preschool and primary schoolchildren
Мачинская Р.И., Фарбер ДА, Курганский А.В. Петренко НЕ,
Семенова О.А., Абсатова К.А.
Институт возрастной физиологии (Россия, Москва regina_machinskaya@yahoo.com www.neurodev.ru
Активное приспособительное поведение обеспечивается различными взаимодействующими нейронными ансамблями (распределенными системами, которые могут находиться в различных структурах мозга

Объединение структур мозга в систему подчинено реализации задачи приспособительного поведения – достижению полезного результата. Такие динамичные системы мозга характеризуются как функциональные

В онтогенезе человека мозговые механизмы поведения формируются как динамичные функциональные физиологические системы в процессе предметной деятельности

Одна и та же психическая функция может быть реализована различными функциональными системами в зависимости от морфо
- функциональной зрелости мозга в целом и его отдельных структур
Методологические основы нейрофизиологии когнитивного развития
Проблема созревания мозга и развития познавательных процессов
(Segalowitz Sid, The Role of Neuroscience in Historical and Contemporary Theories of
Human Development //Human Behavior, Learning and Developing Brain The Guilford press: New-York, London, 2007. p. Созревание мозга
– морфологические изменения нейронов и нейронных сетей мозга в целом и отдельных его структур, рост оболочки
(
миелинизация
) нервных волокон в проводящих путях мозга
Познавательное (когнитивное) развитие
– рост эффективности и изменение структуры различных компонентов психической деятельности речи, восприятия, внимания и произвольной регуляции, социального поведения и т.д
Связаны ли эти процессы
Согласно результатам современных исследований мозговых механизмов познавательного развития Индивидуальный опыт может влиять на то, какие гены будут активироваться в процессе развития

Индивидуальный опыт влияет на структурные преобразования в мозге

У человека период созревания мозга длится долго, ив течение этого периода индивидуальный опыт может оказывать влияние на структурные преобразования нервной системы

Наиболее выраженное влияние на созревание мозга оказывает развитие активного целенаправленного поведения, в том числе произвольного направленного внимания и произвольной организации деятельности
Существует взаимная положительная обратная связь между познавательным развитием и созреванием мозга
Формирование функциональных систем мозга, обеспечивающих психическую
деятельность
Развитие психической
деятельности
Социальное взаимодействие, включая обучение
Созревание мозга на уровне нейронов, нейронных сетей, нервных волокон путей, корковых и глубинных структур
Генетические и
Средовые биологические) факторы
Основные морфо
- функциональные преобразования мозга в процессе онтогенеза, оказывающие влияние на познавательное развитие ребенка

Созревание префронтальной коры и ее афферентных и эфферентных связей, в особенности связей, обеспечивающих нисходящие модулирующие влияния на другие корковые зоны и глубинные структуры мозга.

Морфо
- функциональная специализация сенсорно
- специфических и ассоциативных корковых зон

Формирование внутри- и межполушарных связей, обеспечивающих функциональную специализацию левого и правого полушарий при реализации когнитивной деятельности
Выделены топографически и функционально- различные зоны ПФК Поданным работы
Petrides,
M., & Pandya , D. N. (2004). The frontal cortex. In G. Paxinos & U. Mai (Eds.), The Human Nervous System (pp. 950-972):
Acad. Press.)..
I - латеральная, (поля 8, 9, 44
-
46, латеральная часть поля 47), II
- медиальная поля 24, 25, 32, часть поля 12),III
- орбитальная (поля 11, 13, 14, орбитальная часть поля
47). Кора лобного полюса (поле 10) занимает ростральную часть лобной доли и представлена на всех трех схемах. (
Мачинская, 2014, в печати
Префронтальная кора cortex

Фронто
- таламическая система system
Мачинская, 2003, 2014 (в печати

Schematic depiction of fronto-parietal attentional networks in the
two hemispheres (
Bartolomeo, P., et al.Brain networks of visuospatial attention and their disruption in visual neglect. Frontiers in Human
Neuroscience, 6. doi: 10.3389/fnhum.2012.00110)
Фронто
-
париетальные системы systems
Основные морфологические преобразования в ассоциативных зонах коры и проводящих путях головного мозга при переходе от предшкольного к младшему школьному возрасту.
Созревание локальных нейронных сетей в лобной и зрительной ассоциативной коре головного мозга (Цехмистренко
, 2009)
Maturation of local neuronal sets in frontal and inferior temporal areas
0 10 20 30 40 50 Нов 4
6 8
10 12 14 16 18 Возраст, лет

Vуд., В, поле Н, поле 44 2 yrs
6 yrs
Prefrontal area (B44)
6 yrs
3 yrs
Inferior temporal area (B37)

Age-related fractional anisotropy increases measured by diffusion tensor magnetic resonance imaging. (
Lebel C. Microstructural maturation of the human brain …//
NeuroImage 40 (2008) Созревание (миелинизация) корковых проводящих путей. Maturation of cortical pathways

Миелинизация корково
- подкорковых проводящих путей головного мозга в возрастном диапазоне от 5 до 30 лет
Длительное созревание связей между таламусом и префронтальной корой maturation of thalamo-frontal connections
Fair ,
2010
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
1
2
3
4
5-6 yrs
6-7 yrs
7-8 yrs
Strengthening functional connectivity (rs-fcMRI) of the
PFC cortex with dorsal/anterior subdivisions of the thalamus, with greater connectivity observed in adults versus
Children (
Fair et al. Maturing thalamocortical functional connectivity …
Front Syst
Neurosci, 2010, 4, 10)
EEG signs of fronto- thalamic system immaturity
(
Мачинская, и соавт
.,
1997, 2006,
2012)
Основные преобразования когнитивной деятельности при переходе от предшкольного к младшему школьному возрасту. Роль фронто
- таламической системы
Рост эффективности когнитивной деятельности у детей от 5 к 10 годам
Нейропсихологический анализ (Семенова, 2014, в печати improvement of children's cognitive performance at 5 to 10 years.
Neuropsychological study
*
- p < 0.05
**
- p < 0.01
Влияние морфо
- функционального созревания фронто
- таламической системы на развитие различных компонентов когнитивной деятельности у детей младшего школьного возраста
(
Мачинская, Семенова
,
Сугробова
, 2013)
Role of FTS functional maturation in cognitive development of primary school children
0.55 0.51 0.35 0.56 0.32 0.27 0.58 0.37 0.26 0.26 0.33 0.5 0.14 0.12 0.14 0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
1
2
3
4
7-8 yrs
9-10 yrs
Mean group indices of difficulties in
(1)

executive functions
(2) - verbal functions
(3) - nonverbal functions
(4) - alertness
Children with EEG sings of FTS immaturity
Other EEG changes
Control group of the same age
1 2 3 4
Влияние уровня зрелости ФТС на функциональную организацию коры головного мозга в предстимульный период направленного произвольного внимания у детей 7
-
8 лет (Мачинская
2002, 2006)
Cortical functional organization during prestimulus period of voluntary directed attention in 7-8-year-old children
Tactile attention
Auditory attention
Typically developing children without
EEG signs of FTS immaturity
Tactile attention Auditory attention
Children with attention deficit and
EEG signs of FTS immaturity
Absence of modality specific
changes in cortico-cortical
connections
Modality specific strengthening of
cortico-cortical functional
connections estimated by alpha
coherence
(attention vs. bkg)
С working memory skills at 5 years of age was the best predictor of reading, spelling, and math outcomes six years later. IQ, in contrast, accounted for a smaller portion of unique variance to reading and math skills, and was not a significant predictor of spelling performance
Alloway, T. P., & Alloway, R. G. (2010). Investigating the predictive roles of working memory and IQ in academic attainment. J Exp Child Psychol, 106(1), 20-29.
Возрастные изменения эффективности выполнения вербальных тестов РП у детей младшего школьного возраста (Поданным исследования КА. Абсатовой
)
Age-dependent changes of verbal WM test performance in primary При тестировании РП использована методика
Automated Working Memory
Assessment (AWMA) (Alloway, 2007a)
N = 34
N = 39
Возрастные изменения эффективности выполнения зрительно- пространственных тестов РП у детей младшего школьного возраста changes of visuo-spatial WM test performance in young schoolchildren
Automated Working Memory Assessment (AWMA) (Alloway, 2007a)
Функциональная организация коры головного мозга в период удержания информации в РП у взрослых и детей лет functional organization during working memory retention period in adults and 7-
8-year-old children
Strengthening of the cortico-cortical functional
connections estimated by alpha coherence (retention
vs. sustained attention)
Adults (N=14)
Children (N= 23)
Мачинская Р.И., Курганский А.В. Сравнительное электрофизиологическое исследование регуляторных компонентов рабочей памяти у взрослых и детей 7
-
8 лет. Анализ когерентности ритмов ЭЭГ // Физиология человека, 2012, Т. 38,
№ 1, с. 5
-19

ЭЭГ анализ участия префронтальной коры в целостном зрительном опознании у детей предшкольного и младшего школьного возраста
Исследование особенностей целостного восприятия на модели опознания неполных фрагментарных изображений знакомых предметов (
Snodgrass, J. G., Corwin, J., Использовалось 16 рядов изображений различных объектов Уровни фрагментации
8
7
4
5
2
Последовательное приближение к полному изображению в каждой следующей пробе с интервалом между пробами 3
-
5 с
Ответ испытуемого:
Нажатие на кнопку и называние предмета или ответ не знаю of fragmentation
Возрастная динамика поведенческих показателей эффективности опознания фрагментарных изображений changes in recognition of incomplete fragmental От 5
-
6 к 7
-
8 годам значимо снижается уровень фрагментации
,
на котором правильно опознается изображение (порог опознания)
,
и уменьшается количество ошибок
(Петренко, Фарбер,
2011, Фарбер
,
Петренко, 2012)
Level of fragmentation
Mean number of errors

7-8 yrs
5-6 Изменения активности проекционных и ассоциативных зон мозга при опознании фрагментарных изображений знакомых предметов у детей 5
-
6 и 7
-
8 лет. Сопоставление ССП на опознанные и неопознанные изображения
(Фарбер, Петренко, 2012)
Adults
ERP during recognition of incomplete
(dot lines) vs. whole (solid line) visual images.
Функциональная организация коры головного мозга в период подготовки к опознанию неполных фрагментарных изображений
(
Фарбер и соавт
.,
2013, 2014 (в печати functional organization when preparing to recognize incomplete images in adults and 7-8-year-old children
Alpha J
α
values averaged over the subset of electrode pairings with their spatial layout shown in the right side of the panel. I - nonspecific attention, II - focused attention before not-yet-recognized image, and III - focused attention preceding successfully recognized image
LH
RH
adults
Children (N= 20)
(N=26)
У детей при переходе от 5
-
6 к 7
-
8 годам происходят существенные изменения в развитии произвольной организации деятельности управляющих функций, целостного зрительного восприятия и номинативной функции речи
Важным фактором прогрессивного развития когнитивной деятельности при переходе от предшкольного к младшему школьному возрасту является морфофункциональное созревание фронто
- таламичесой регуляторной системы, которая обеспечивает избирательную модуляцию корковых зон при подготовке к анализу значимой информации
Несмотря на существенный прогресс в развитии когнитивной деятельности к 7
-
8 годам, в этом возрасте как управляющие функции, в частности рабочая память, таки целостное зрительное восприятие еще остаются менее эффективными, чему взрослых и детей более старшего возраста
Одной из причин относительной несформированности произвольных форм когнитивной деятельности у детей 7
-
8 лет является функциональная незрелость фронто
- париетальной системы, участвующей в обеспечении направленного внимания, удержании информации в РП и извлечении долговременных следов при опознании знакомых объектов
Спасибо моим коллегами соавторам!
Надя Петренко
Дебора Ароновна
Фарбер
Оля Семенова Андрей Курганский
Ксения
Абсатова

перейти в каталог файлов


связь с админом