Начало >> Статьи >> Архивы >> Системный анализ процесса мышления

Изучение нейродинамической организации мозга в эксперименте Ботаника 6 - Системный анализ процесса мышления

Оглавление
Системный анализ процесса мышления
Развитие естественно-научных представлений о процессе мышления
Представления древнегреческих материалистов
Концептуальный физиологический подход И. М. Сеченова и И. П. Павлова
Функциональные системы психической деятельности человека
Мышление - как активный системный процесс
Знак, сигнал, значение
Интериоризация
Общая теория функциональных систем и психофизиологическая проблема
Развитие мышления у ребенка
Развитие новых аспектов общей теории функциональных систем
Импринтинговая гипотеза формирования акцептора результатов действия
Отражательная функция мозга человека
Методы изучения организации нейродинамических процессов мозга школьников
Проблема наглядности и ее связь с видами информации
Задания автоматизированного контрольного урока ботаники
Выделение групп обследуемых с высокой и низкой работоспособностью
Анализ нейродинамической организации мозга школьников
Изучение нейродинамической организации мозга в эксперименте Ботаника 6
Типы преобразования информации
Эксперимент Ботаника 1
Системный анализ ЭЭГ-активности при выполнении обследуемыми заданий
Межполушарная асимметрия альфа-активности
Динамика коэффициентов реактивности
Особенности электрографических показателей в группах мыслителей и художников
Заключение
Дополнение
Роль средств обучения в системном квантовании учебных действий школьников
Список литературы

Изучение нейродинамической организации мозга в эксперименте «Ботаника 6»
1. Предъявление образной и словесной информации
Для экспериментального изучения был отобран 31 школьник,, у каждого из которых было 16—8 безартефактных ЭЭГ-реализаций при решении задач контрольного урока «Цветковые растения и их классификация». Всего было проанализировано 712 ЭЭГ-паттернов, полученных при решении 712 задач. Из· них: 351 ЭЭГ-паттерн был получен при решении задач 1-го типа, т. е. образных (конкретно-образных и схемно-модельных), и 361 ЭЭГ-паттерн — при решении задач 2-го типа, т. е. текстовых (словесных). Протоколы обследования представлены в табл. 1—44.
Комментарий к таблицам
Табл. 1—44 представляют машинную распечатку протоколов обследования. Их достоинством является то, что они документально иллюстрируют ход эксперимента, а именно:

  1. ортогонализацию всего массива ЭЭГ-данных с описанием каждого ЭЭГ-паттерна через интегральные и независимые признаки (компоненты);
  2. разделение ЭЭГ-паттернов по внешнему критерию (числу решенных задач) на группы высокой и низкой работоспособности;
  3. дискриминантный анализ ЭЭГ-паттернов, при котором производится. ЭЭГ-диагностика путем сопоставления системной организации ЭЭГ-паттернов с внешним критерием работоспособности;
  4. контрольное исследование (экзамен) дискриминантного анализа ЭЭГ на внешнем материале.

Таким образом, приводимые авторами таблицы являются протоколам» автоматизированного психофизиологического эксперимента.
Перечень сокращений, принятый в протоколах:
Вероятность, соотв. наиб. дискр. ф-ции — вероятность, соответствующая наибольшей дискриминантной функции.
«Ботаника 6» — решение учебных задач 1-го и 2-го типа контрольного урока «Цветковые растения и их классификация»; 1-й тип — задачи, предъявляемые в виде образной информации; 2-й тип — задачи предъявляемые в виде письменной (словесной) информации;
«Ботаника 1» — решение учебных задач 1-го и 2-го типа контрольного урока «Стебель» — «Лист»; 1-й тип—задачи, предъявляемые в виде схемно-модельной информации («Стебель»); 2-й тип·—задачи, предъявляемые в виде конкретно-образной информации («Лист»).
Накопл. проц. отношения собств. значений — накопленные процентные отношения собственных значений.
Экзамен дискр. анализа — экзамен дискриминантного анализа ЭЭГ.
Матрицы 4 компонент при решении образных задач (1-го типа) представлены по индексу ЭЭГ (табл. 1), амплитуде ЭЭГ (табл. 2), частоте ЭЭГ (табл. 3), полученных в результате КА.





В следующих таблицах представлены матрицы 4 компонент задач 2-го типа, т. е. предъявляемых в словесном текстовом виде, по индексу ЭЭГ (табл. 4), амплитуде ЭЭГ (табл. 5), частоте ЭЭГ (табл. 6), полученным в результате КА по 12 признакам. Сопоставление гистограмм компонент 1 индекса ЭЭГ для 1-го (рис. 1а) и 2-го типа задач (рис. 16), а также данных табл. 1 и табл. 4 наглядно демонстрирует достоверное различие структуры этих компонент на репрезентативной выборке в 350 ЭЭГ-паттернах (на 5% уровне для 350 г = 0,105, на 1 %—r = 0,137, на 0,1 % — r= 0,175). При сравнении гистограмм компонент 4 индекса ЭЭГ для задач 1-го типа (рис. 2а) и 2-го типа (рис. 26) также можно видеть достоверное различие структуры этих компонент, полученных при образной и словесной форме предъявления задач по ботанике для 6-го класса.
При рассмотрении гистограмм компонент 4 амплитуды ЭЭГ для задач 1-го типа (рис. За) и 2-го типа (рис. 36) наблюдается достоверное различие структуры компонент на 0,1% уровне во всех восьми отведениях в бета-диапазопе. Значимо различается структура в альфа-диапазоне в затылочных, теменных, лобных отведениях (см. рис. За, б). То же самое можно сказать об отведениях в тета- и дельта-диапазонах. Так же значимо различаются структуры компонент частоты ЭЭГ для задач 1-го типа (рис. 4а) и 2-го типа (рис. 46). С высокой степенью достоверности различается ЭЭГ-активность, нейродинамических организации, отраженная в компонентах 2 частоты ЭЭГ в задачах 1-го (рис. 5а) и 2-го типа (рис. 56), в компонентах 3 частоты ЭЭГ при решении задач 1-го типа (рис. 6а) и 2-го типа (рис. 66), в компонентах 4 частоты ЭЭГ для задач 1-го (рис. 7а) и 2-го типа (рис. 76).
Важно подчеркнуть, что компоненты, относящиеся к решению задач 1-го типа (см. рис. 2а, За, 5а, 6а, 7а и табл. 1 — 3), характеризуются достоверной межполушарной асимметрией (МПА) в бета-, альфа- и тета-диапазонах. МПА компонент, относящихся к решению задач 2-го типа, выражена меньше (см. рис. 26, 36, 56, 66, 76 и табл. 4—6).
По-видимому, классификация цветковых растений по их изображению требует более сложной категоризации, осуществляемой с помощью ФСПД, операторами для которых является инструкция, получаемая каждым обследуемым перед экспериментом, и учебная информация, предъявляемая на экране камеры программой ЭВМ. Текст под цветными слайдами формулирует учебную задачу на классификацию изображенных растений.


Puc. 1. Графические изображения компонент 1 индекса ЭЭГ, зарегистрированные у школьников 6-го класса при решении учебных задач контрольного урока по ботанике.
а — 1-й тип задач; б —2-й тип задач. По вертикали: отведения ЭЭГ (О — затылочные).


Р — теменные, Т — височные, F —лобные), частотные диапазоны (бета, альфа, тета, дельта); по горизонтали: коэффициенты корреляции; — — — — левое полушарие. +++ — правое полушарие.


Рис. 2. Графическое изображение компонент 4 индекса ЭЭГ.
Обозначения те же, что на рис. 1.



Рис. 3. Графические изображения компонент 4 амплитуды ЭЭГ.
Обозначения те же, что на рис. 1.


Рис. 5. Графические изображения компонент 2 частоты ЭЭГ.
Обозначения те же, что на рис. 1.


Рис. 6. Графические изображения компонент 3 частоты ЭЭГ. Обозначения те же, что на рис. 1.

 

Рис. 7. Графические изображения компонент 4 частоты ЭЭГ.
Обозначения те же, что на рис. 1.

 

Таблица 7


Некоторые советские авторы [Додонова Н. А., Зальцман А. Г., Меерсон Я. А., 1983] считают, что левое полушарие мозга человека характеризуется параллельным способом обработки информации, а правое полушарие— последовательным. В качестве доказательства приводятся результаты экспериментов с подачей зрительной информации в правое и левое полушарие отдельно (тахистоскопическим методом) с задачей поиска эталонной фигуры среди других геометрических фигур. Американские авторы [Springer S. Р., Deutsch G., 1983] полагают, что последовательно информация обрабатывается в левом полушарии, а параллельно — в правом, которое связано с одновременным пространственным восприятием. По-видимому, это зависит от уровня взаимодействия полушарий, чем, возможно, и объясняется структурная картина нейродинамической организации мозга, отражаемой ЭЭГ-активностью, при решении задач на классификацию растений, предъявляемых в виде изображения и словесной форме. ФСПД школьника через каллозальные и комиссуральные связи осуществляет взаимодействие больших полушарий.

Информативность компонентного анализа (ортогонализации) можно проверить при помощи метода дискриминантного анализа ЭЭГ-паттернов (описанных через 12 компонент), распознавая эффективности решения задач 1-го и 2-го типа. Педагогические результаты этого эксперимента изложены в 3-й главе. Напомним, что при решении задач 1-го типа к 1-й группе («хорошие») относились 16 обследованных, давших от 13 до 6 правильных ответов при решении 16 задач.
Средний показатель правильных решений в этой группе составил 8,3. Рассматриваемая группа обследуемых включала 181 ЭЭГ-паттерн. Группа 2-я («плохие») состояла из 15 обследованных, включала 170 ЭЭГ-паттернов, число правильных решений составляло от 5 до 3 из 16 задач. Средний показатель правильных решений в этой группе составлял 4,0.
В обучающую выборку ДА было введено 148 ЭЭГ-паттернов: из них 69—1-й группы и 79 — 2-й группы.
Как видно по данным, представленным в табл. 7, распознавание успешности решения задач 1-го типа по системной организации ЭЭГ-паттернов произведено с большой точностью: 94% для ЭЭГ 1-й группы и 93% для ЭЭГ 2-й группы. Статистика Махаланобиса 293.300 указывала на очень высокую достоверность результатов ДА ЭЭГ-паттернов задач 1-го типа.
В табл. 8 представлены результаты экзамена дискриминантного анализа ЭЭГ. В нем использовано 77 ЭЭГ-паттернов, которые не участвовали в процедуре обучения и были для дискриминантной функции (ДФ) внешним контрольным материалом. Из них: 36 ЭЭГ — 1-й группы и 41 ЭЭГ — 2-й группы. Распознавание по ЭЭГ-паттернам успешности решения задач 1-го типа произведено с большой точностью: 91% для 1-й группы и 97% для 2-й группы.
При решении задач 2-го типа в 1-й группе («хорошие») было 14 обследованных (172 ЭЭГ-паттерна), давших от 13 до 7 правильных решений из 16 задач. Средний показатель этой группы составил 8,7. Во 2-й группе («плохие») было 17 обследованных (189 ЭЭГ-паттернов), получавших от 6 до 3 правильных решений из 16 задач. Средний показатель этой группы составил 5,2.
В обучающую выборку ДА введено 157 ЭЭГ-паттернов задач 2-го типа: 81 ЭЭГ 1-й группы и 76 ЭЭГ — 2-й группы (табл. 9). Как видно из табл. 9, распознавание успешности решения по ЭЭГ-паттернам произведено в 1-й группе с точностью 95%, во 2-й группе — 90%. Значение статистики Махаланобиса составляло 306.126, что указывало на высокую достоверность результатов ДА ЭЭГ-паттернов.
Для экзамена ДА ЭЭГ использовано 84 ЭЭГ-паттерна, не участвовавших в процедуре обучения. Из них: 46 ЭЭГ — 1-й группы и 38 ЭЭГ — 2-й группы. Результаты экзамена ДА ЭЭГ приведены в табл. 10. Распознавание успешности решения задач 2-го типа по организации ЭЭГ-паттернов было правильным в 1-й группе — в 91%, во 2-й группе — в 94%.
Сопоставив данные табл. 7 ДА ЭЭГ-паттернов задач 1-го типа и данные табл. 9 ДА ЭЭГ задач 2-го типа, можно увидеть, что обследуемые (кодовые номера 6110, 6111) одинаково успешно решают задачи как 1-го, так и 2-го типа.

Так, обследуемый под кодовым номером 6110 правильно решил в эксперименте «Ботаника 6» 11 из 16 задач 1-го типа и 13 из 16 задач 2-го типа. Обследуемый под кодовым номером 6111 правильно решил 9 из 16 задач 1-го типа и 9 из 16 задач 2-го типа.
По данным табл. 7 и 9 видно, что обследуемый под кодовым номером 6107 одинаково плохо решал задачи 1-го типа (4 правильных решений из 16) и 2-го типа (5 правильных решений из 16). Отсюда следует, как ни импонирует нам такая дихотомия, что одни лучше решают задачи, подаваемые в образной форме информации, адресующейся в правое полушарие, а другие лучше решают задачи, подаваемые в словесной форме информации, адресующиеся в левое полушарие. Такая теоретическая схема не соотносится с действительностью.

По-видимому, межполушарные взаимодействия имеют разные уровни и плохо укладываются в дихотомические схемы, которые работают при модельных, а не при учебных задачах.



 
« Системная красная волчанка, системная склеродермия, ревматоидный артрит   Системы организма (гистология) »