STOCHASTIC DYNAMICS OF MENTAL PROCESSES AND ADAPTATION: THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDIES
Authors: Каменская В.Г. 
Published: August 2024

В обзорной статье представлен краткий анализ динамических концепций нервно-психических процессов, начиная с учения Анохина П. К. и завершая теорией нелинейной стохастической динамики больших интерактивный систем (БИС). Рассматриваются преимущества и свойства нелинейной стохастической динамики, анализируются особенности процессов хаотической и фрактальной природы. Выполненные на основании концепций БИС работы дали результаты исследования адаптации кардиосистемы к когнитивной нагрузке детей, подростков и молодых людей. В ситуации выполнения вербально-логических тестов в разных эмоциональных условиях проводилась регистрация электрокардиограммы (ЭКГ), динамические и стохастические характеристики которых сопоставлялись с ЭКГ фона (оперативного покоя) испытуемых. Изменения характеристик ЭКГ сопоставляли в разных возрастных группах. Обнаружено, что у всех испытуемых, независимо от возраста, когнитивная нагрузка требовала мобилизации адаптационных ресурсов с учащением пульса, уменьшением его вариативности. Стохастические характеристики в виде фрактального индекса спектра в ультранизкочастотном диапазоне у большинства испытуемых (детей и подростков массовой школы, юношей) демонстрировали нарастание хаотизации кардиоритма с её усилением в эмоционально напряжённых условиях теста. Однако учащиеся академической гимназии с естественно-научной и математической специализацией имели иную динамику фрактального индекса. Фрактальный индекс при выполнении вербально-логического теста не только не уменьшался по величине, но возрастал в эмоционально напряжённой ситуации. У студенток ВУЗа наблюдалась аналогичная картина, юноши при этом в большинстве случаев имели сходную картину динамики с детьми и учащимися массовой школы. На основании этих фактов было заключено, что когнитивная нагрузка вербально-логического содержания требует не только мобилизации адаптационных ресурсов, но и перестройки адаптационной системы с обязательным включением нейронных сетей коры головного мозга и переходом их активности на фрактальный режим.

The review article presents a brief analysis of the dynamic concepts of neuropsychic processes, starting with the teachings of P. K. Anokhin and ending with the theory of nonlinear stochastic dynamics of big interactive systems (BIS). The advantages and properties of nonlinear stochastic dynamics are considered, the features of processes of chaotic and fractal nature are analyzed. The work carried out on the basis of the BIS concepts yielded the studing results of the cardiac system adaptation to the cognitive load of children, adolescents and young people. In the situation of performing verbal-logical tests in different emotional conditions, an electrocardiogram (ECG) was recorded, the dynamic and stochastic characteristics of which were compared with the ECG of the background (operational rest). Changes in ECG characteristics were compared in different age groups. It was found that in all subjects, regardless of age, cognitive load required the adaptive resources' mobilization with increased pulse rate, a decrease in its variability. Stochastic characteristics in the form of a fractal spectrum index in the ultra-low frequency range in the majority of subjects (children and adolescents of mass school, young men) demonstrated an increase the chaos of hear t rate with its intensification in emotionally stressful test conditions. However, students of the academic gymnasium with natural science and mathematical specialization had a different dynamics of the fractal index. The fractal index during the verballogical test showed only not decrease its base value, but increase in an emotionally tense situation. The female students of the university had a similar picture, while young men in most cases had a similar dynamics as children and students of mass school. Based on these facts, it was concluded that the cognitive load of verbal-logical content requires not only the mobilization of adaptive resources, but also the restructuring of the adaptive system with the mandatory inclusion of neurons networks of the cerebral cortex and the transition of their activity to a fractal mode.