Сравнительный анализ функциональной организации коры мозга у музыкантов и художников при выполнении профессионально-специфичной творческой деятельности

сравнительный анализ функциональной организации коры мозга у музыкантов и художников при выполнении профессионально-специфичной творческой деятельности

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, проект РОСТ-НИЧ-778

В работе представлены результаты исследования особенностей корковых взаимодействий у высококреативных испытуемых при разных видах невербальной творческой деятельности. Выявлены различия в характере когерентных связей у испытуемых в процессе решения творческой задачи для разных частотных диапазонов.

Ключевые слова: невербальная креативность, ЭЭГ, когерентность, частотный диапазон.

Дикая Л.А., Денисова И.А.

С каждым годом интеллектуальный потенциал общества становится все более значимым основанием его прогрессивного развития: люди творческие -потенциальные носители нового знания; творчество выступает в качестве социального механизма, который противостоит регрессивным тенденциям в развитии общества; высокое развитие способностей человека гарантирует его личную свободу и самодостаточность.

История вопросов связанных с творчеством измеряется тысячелетиями. За это время накоплена масса разноречивых сведений, разработано множество теорий, высказано бесконечно большое количество суждений и, несмотря на стабильно высокий интерес исследователей разных специальностей, самих творцов и обывателей, творчество продолжает считаться явлением малоизученным и таинственным. И все же при постоянно проявляющейся неудовлетворенности нашими познаниями в области природы творчества, диагностики креативности и развития творческих способностей личности, можно констатировать, что на пути их научного изучения есть и вполне очевидные успехи.

Все чаще проводятся исследования, целью которых является выявление психофизиологических механизмов творческой активности человека. В частности собраны данные о специфике мозговых механизмов творчества, характерных для людей разного пола и с разным уровнем креативности, в процессе выполнения вербальных и невербальных творческих заданий [1-10, 12-17]. Однако работы, направленные на изучение нейрофизиологических коррелятов невербального творчества, пока немногочисленны. Между тем такие виды деятельности, как художественная, конструкторская, музыкальная,

отличаются высоким творческим компонентом. В современных нейрофизиологических исследованиях невербальной творческой активности рассматривается зависимость параметров ЭЭГ от профессиональной подготовки испытуемых, от степени сложности задания, сравниваются группы художников и лиц, не имеющих художественного образования, сопоставляются ЭЭГ-корреляты у музыкантов при сочинении музыки и при выполнении других, не творческих видов музыкальной деятельности [1, 4, 5, 8, 9, 17]. Описаны половые различия параметров ЭЭГ при выполнении образных творческих заданий с использованием инструкций, стимулирующих и не стимулирующих оригинальное мышление [2, 7].

Противоречие получаемых при этом эмпирических данных может объясняться методическими трудностями изучения специфики мозговой организации из-за сложности построения самой процедуры исследования. Ведь получается, что для выявления нейрофизиологических коррелятов самого творческого процесса необходимо искусственно спровоцировать испытуемого на творческую активность. А для этого эксперимент по своему характеру должен моделировать естественную деятельность испытуемых, но проводиться в лабораторных условиях, т.е. художник должен рисовать, музыкант - сочинять музыку и т. д. Полученные нами ранее результаты позволяют считать это направление исследования мозговой организации творчества перспективным [4-6].

Для более детальной проработки вопроса о психофизиологических предикторах невербального творчества была сделана попытка сравнить особенности частотно-пространственной организации биопотенциалов коры мозга человека в процессе различных видов невербальной творческой дея-

тельности. Целью исследования является изучение особенностей функциональной организации коры мозга у музыкантов и художников при выполнении профессионально-специфичной невербальной творческой деятельности.

В исследовании приняли участие 2 группы испытуемых: 1-я «Музыканты» 17 студентов Ростовской консерватории имени Рахманинова в возрасте 17-23 лет, обучающихся по специальности «композиция» и имеющих опыт сочинения музыки. 2-я группа -«Художники» 34 человека (старшеклассники и студенты г. Ростова-на-Дону 16-22 лет), профессионально занимающиеся художественной деятельностью. Все испытуемые проходили диагностику уровня невербальной креативности при помощи теста Торренса «Завершение картинок». По результатам теста все участники исследования классифицированы как лица с высоким уровнем невербальной креативности (р < 0.05).

Музыкантам предлагалась следующая схема эксперимента: испытуемому с помощью наушников подавали классическую музыку фиксированной мощ-ности(60 Дб) и в течение 1 минуты регистрировали ЭЭГ. В следующей пробе испытуемый должен был воспроизвести про себя услышанный музыкальный отрывок. Затем перед испытуемым ставилась задача: «Поста райтесь сочинить собственную мелоди ю, чтобы она носила такой эмоциональный окрас, как и ранее услышанный вами отрывок; а после исследования будет необходимо воспроизвести придуманную мелодию письменно или устно».

Во второй группе задание представляло из себя работу с монотипиями (листов бумаги с цветовыми

отпечатками на них). Испытуемым предлагалось, последовательно рассматривая каждую из монотипии, постараться на основе какой-либо из них создать художественный образ. Выполнение этого вида задания тесно связано с инсайтной стратегией. Испытуемым давалась инструкция нажимать кнопку мыши «Идея» всякий раз, когда у них появлялась идея относительно решения задачи. Момент нажатия кнопки регистрировался на энцефалограмме в виде маркера. После окончания регистрации ЭЭГ испытуемым предлагалось нарисовать придуманную картинку.

Для анализа выбирались безартефактные отрезки ЭЭГ длительностью по 10 секунд. В обоих случаях показатели когерентности ЭЭГ регистрировались в спокойном состоянии и при решении невербальной творческой задачи. Регистрация ЭЭГ осуществлялась при помощи электроэнцефалографа «Энцефалан», версия «Элитная-М» производства МТБ «Медиком» (Таганрог) в 21 стандартном монополярном отведении с ипсилатеральными ушными референтами для следующих частотных диапазонов: дельта 1 (0,5-2,0 Гц) и дельта 2 (2,0-4,0 Гц),тета1 (4,0-6,0 Гц), тета2 (6,0-8,0 Гц), альфа1 (8,0-10,5 Гц), альфа2 (10,5-13,0 Гц), бета1 (13,0-24,0 Гц) и бета2 (24,0-35,0 Гц).

На основе анализа работ, в которых представлены результаты изучения особенностей когерентных связей у испытуемых при выполнении когнитивной и, прежде всего, творческой деятельности [7, 9, 11], в нашем исследовании все когерентные связи между отведениями для каждого частотного диапазона были сгруппированы в 12 видов (таб. 1).

Таблица 1

виды анализируемых когерентных связей и соответствующие им пары отведений

Виды когерентных связей Соответствующие им пары отведений

Внутриполушарные Внутриполушар-ные короткие 1 - в передних отделах правого полушария коры 2 - в передних отделах левого полушария коры 3 - в задних отделах правого полушария коры 4 - в задних отделах левого полушария коры F 2-F4; F 2-F8; F 2-T4; F4-F8; F4-T4; F8-T4 p ' p ' p ' ' ' F1-F3; F1-F7; F1-T3; F3-F7; F3-T3; F7-T3 p ' p ' p ' ' ' O2-P4; O2-T6; O2-C4; P4-C4; P4-T6; T6-C4 O1-P3; O1-T5; O1-C3;P3-C3;P3-T5;T5-C3

Внутриполушарные длинные 5 - между передними и задними отделами правого полушария 6 - между передними и задними отделами левого полушария F 2-O2; F 2-P4; F 2-T6; F8-O2; F8-T6; F8-P4; F4-T6; ppp F4-P4; F4-O2 F1—O1; F1-P3; F1-T5; F7-O1; F7-T5; F7-P3; F3-T5; ppp F3-P3; F3-O1

Межполушарные Межполушарные в передних и задних отделах коры 7 - в передних отделах коры 8 - в задних отделах коры F1-F8; F1-T4; F1-F4; F 2-F7; F 2-T3; F 2-F3; pppppp F7-F4; F7-T4; F8-F3; F8-T3; F3-T4; F4-T3 O1-T6;O1-P4; O2-T5; O2-P3; P4-T5; P3-T6

Межполушарные диагональные 9 - между передними отделами правого полушария и задними отделами левого 10 - между передними отделами левого полушария и задними отделами правого F 2-O1; F 2-T5; F 2-P3; F8-O1; F8-T5; F8-P3; F4-O1; p p p F4-T5; F4-P3 F1-O2; F1-T6; F1-P4; F7-O2; F7-T6; F7-P4; F3-O2; p p p F3-T6; F3-P4

Межполушарные между симметричными отведениями 11-короткие 12 - длинные Fp1- Fp2; F3-F4; C3-C4, P3-P4; O1-O2 F7-F8; T3-T4; T6-T5;

Для каждого вида когерентной связи в каждом частотном диапазоне вычислялись её средние значения. Когерентная связь рассматривалась как значимая, если её значение не было ниже 0,7. Для статистической обработки данных применялся многофакторный дисперсионный анализ ДМОУД/ МДМОУД. Обработка осуществлялась при помощи пакета компьютерных программ Statistica 6.0.

В результаты анализа когерентных связей между фоновыми показателями и показателями функциональных проб «сочинение музыки» в группе музыкантов выявлено, что в процессе сочинения музыки наблюдается увеличение значений внутриполу-шарной когерентности (по 1 и 2 виду связей) между областями коры мозга как в правом, так и в левом полушарии. Причем такая активация характерна для дельта, тета и альфа частотных диапазонов. В бета 2 диапазоне выявлено повышение внутриполушарных длинно-дистантных связей между передними и задними отделами правого полушария. Что касается межполушарного взаимодействия, то оно наиболее ярко представлено в передних отделах мозга между гомологичными отведениями в дельта 2 диапазоне. Т.о., исследования показали, что внутриполушарные когерентные связи во время сочинения музыки практически равномерно распределены в обоих полушариях без значимого доминирования одной из гемисфер.

При выполнении образного творческого задания у художников выявлена высокая внутри- и межпо-лушарная когерентность в тета 1 и тета 2 частотных диапазонах, связываемых исследователями с эмоционально-мотивационным возбуждением и процессами активации внимания к внешним стимулам соответственно [1, 7]. Также этих испытуемых отличает множество высококогерентных длинно-дистантных внутри- и межполушарных связей. Для музыкантов наиболее характерными являются высококогерентные внутриполушарные связи. Подобная синхронизация тета-ритма во фронтальных регионах коры часто наблюдается в ситуациях с когнитивным усилием и нагрузкой на память [2].

Усиление альфа 2 ритма у группы художников отражает специфику обработки информации при решении когнитивных задач: непосредственное воспроизведение визуальных образов из семантической памяти связывают с активностью задних отделов левого полушария, а мыслительно-перцептивные процессы при решении пространственно-временных задач (например, мысленное вращение и конструирование изображений) - правого. Предполагается, что правая фронтальная область вовлечена в спонтанную продукцию невербальных репрезентаций, а левая выполняет контроль, дополнительную оценку и вербальный анализ [2, 7, 8]. Усиление когерентных

связей альфа-ритма в темпоральных и фронтальных областях у музыкантов может иметь значение активации ментальных процессов поиска. Происходит своеобразное сканирования («считывания») информации и имеет место тесная связь с механизмами восприятия и памяти.

В бета 1 и бета 2 частотных диапазонах динамика распределения когерентных связей у второй группы следующая: выражена интеграция передних и задних областей каждого из мозговых полушарий, что означает активное вовлечение в совместную работу париетальных, окципитальных и темпоральных областей. Париетально-окципитальные области левого полушария отвечают за наглядное представление предмета по его названию; темпоральные и париетальные области обоих полушарий принимают участие в извлечении из памяти и обработке образной информации [1]. Однако в группе музыкантов наиболее активно эти области проявляют себя в правом полушарии.

Также процесс воображения может включать в себя возникновение многих, параллельно протекающих ассоциативных процессов, что отражается в функциональной обособленности деятельности различных нейронных ансамблей [9]. Ослабление функциональных связей между полушариями у высококреативных испытуемых как из группы музыкантов так и у немузыкантов может также указывать на более независимую работу полушарий, на раздельную обработку информации на этапе решения невербальной творческой задачи. В исследовании Н.П. Бехтеревой, Ж.В. Нагорновой так же, как и в нашем исследовании, выявлена независимая и параллельная работа полушарий в процессе невербального творчества. Авторы полагают, что уменьшение когерентных связей в высокочастотных диапазонах ЭЭГ между полушариями при выполнении творческих заданий указывает на уменьшение влияния левого (контролирующего) полушария в процессе невербального творчества [1 ]. Это предположение подтверждает и выявленное в нашем исследовании снижение когерентности биопотенциалов коры мозга в левом полушарии.

Таким образом, как специфику образного творческого процесса можно констатировать независимое, но параллельное активное функционирование полушарий при невербальной творческой деятельности.

выводы

У художников в процессе решения невербальной творческой задачи выявлено усиление длинно-дистантных функциональных связей по сравнению со спокойным состоянием. Причем, в низкочастотных диапазонах более выражено межполушарное, а в высокочастотных - внутри-полушарное взаимодействие между передними

и задними отделами коры мозга. Что касается группы музыкантов, то для них как в высоко-, так и в низкочастотных диапазонах выявлено усиление внутриполушарных связей, при этом преимущественно коротких в большинстве диапазонов, но наиболее сильные когерентные связи обнаружены в диапазонах дельта 1 и дельта 2, и только в бета 2 диапазоне проявляется явное усиление длинно-дистантные связей между передними и задними отделами преимущественно правого полушария. Появление выраженного внутриполушарного взаимодействия между передними и задними отделами коры в высокочастотных диапазонах соотносимо с коррелятами усиленной когнитивной деятельности, с высокой скоростью её выполнения за счет длинно-дистантных функциональных связей у музыкантов и художников - испытуемых с высоким уровнем невербальной креативности.

литература

1. Бехтерева Н.П., Нагорнова Ж.В. Динамика когерентности ЭЭГ при выполнении заданий на невербальную (образную) креативность // Физиология человека. - 2007. - Т. 33. - № 5. - С. 5-13.

2. Вольф Н.В., Тарасова И.В., Разумни-кова О.М. Половые различия в изменениях когерентности биопотенциалов коры мозга при образном творческом мышлении: связь с эффективностью деятельности // Журнал высшей нервной деятельности. - 2009. - Т. 59. - № 4. -С. 429-436.

3. Де Боно Э. Серьезное творчество // Современные концепции одаренности и творчества / под ред. Д.Б. Богоявленской. - М.: Молодая гвардия, 1997. - С. 96-110.

4. Денисова И.А. Психофизиологический взгляд на творчество. Мозговые корреляты музыкального творчества // Вестник ЛГУ имени А.С. Пушкина. -СПб., 2010. - Т. 5. - № 4. - С. 99-108.

5. Дикая Л.А. Нейрофизиологические корреляты музыкальной творческой деятельности // Сибирский психологический журнал. - Томск, 2010. - № 36. - С. 46-52.

6. Дикая Л.А. Современная психофизиология и мозговые механизмы творчества // Российский психологический журнал. - Москва: КРЕДО, 2008. -Т. 5. - № 4. -С. 65-70.

7. Разумникова О.М. Индивидуальные особенности полушарной активности, определя-

ющие успешность решения эвристической задачи // Асимметрия (рецензируемый научно-практический журнал) - 2009. - Т. 3. - № 1. -С. 37-50.

8. Разумникова О.М., Вольф Н.В., Тарасова И.В. Стратегия и результат: половые различия в электрографических коррелятах вербальной и образной креативности // Физиология человека. -

2009. - Т. 35. - № 3. - С. 31-41.

9. Свидерская Н.Е, Таратынова Г.В., Кожедуб Р.Г. ЭЭГ-корреляты изменения стратегии переработки информации при зрительном воображении // Журнал высшей нервной деятельности. - 2005. -Т. 55. - № 5. - С. 624-632.

10. Старченко М.Г. Различия в мощности ЭЭГ у высоко и низкокреативых испытуемых // IV Международная конференция по когнитивной науке: тезисы докладов. Томск, 22-26 июня 2010г. -Томск: Томский государственный университет,

2010. - Т. 2: - C. 537-538.

11. Цицерошин М.Н., Симахин В.Е., Зайцева Л.Г. Становление нейрофизиологических механизмов системной организации межполушарного взаимодействия в онтогенезе ребенка: материалы Междунар. конф. «Физиология развития человека». Москва, 22-24 июня 2009 г. - М.: Вердана, 2009. - С. 115-116.

12. Carlsson I, Wendt P, Risberg J. On the neurobiology of creativity. Differencesin frontal activity between high and low creative subjects // Neuropsychologia. -2000. - 38: 873-85.

13. Fink A., Neubauer A.C. EEG alpha oscillations during the performance of verbal creativity tasks: differential effects of sex and verbal intelligence // Int J Psy-chophysiol. - 2006. - 62(1): 46-53.

14. Jausovec N., Jausovec K. EEG activity during the performance of complex mental problem // Int J. Psychophysiology. - 2000. - 36 (1): 73-88.

15. Jung-Beeman M., Bowden E.M., Haberman J., Frymiare J.L., et al. Neural activity when people solve verbal problems with insight // PLoS Biology. -2004. - № 4. - P. 0500-0510.

16. Martindale C., Hines D. Creativity and cortical activation during creative, intellectual and EEG feedback tasks // Biological Psychology. - 1975. -V. 3. - P. 71-80.

17. Petsche H. Approaches to verbal, visual and musical creativity by EEG coherence analysis // Int. J. Psychophysiology. - 1996. - 24 (2): 145-159.