Влияние функциональной межполушарной асимметрии головного мозга на скорость чтения чисел в цифровом и письменном форматах

Шифр специальности 03.03.01 УДК 612.82:611.8

IMPACT OF FUNCTIONAL INTERHEMISPHERIC ASYMMETRY OF THE BRAIN ON THE SPEED OF READING OF NUMBERS WRITTEN IN NUMERIC AND ALPHABETIC FORMAT

Sazonov V.F., Muravyova M.S., Kozlova K. V.

Ryazan State University named S.A. Esenin

Department of Natural and Geography, Chair ofBiology and Methodology of Biology Ulitsa Svobody, 46, Ryazan, Russian Federation, 390000

On two samples of learners (12—13 and 14—15 years old, respectively) there was shown that the functional hemispheric asymmetry (FMA) effects on the speech response time (SRT) when reading the columns of numbers in numeric and alphabetic formats. The best results of speed of numbers reading (0,34 ± 0,07 s per 1 number) were shown by subjects with right-hemispheric domination — group of the complete right-hemispheric domination (CRD), — and the worst results (0,4 ± 0,08 s per 1 number) — by subjects with complete left-hemispheric domination and uncomplete left-hemispheric domination (CLD and ULD groups). So, there was found the advantage that the offset of the asymmetry in the direction of the right hemisphere gives to perform this type of activity. The stronger right-hemispheric asymmetry was expressed, the better the subjects dealt with numbers reading. Pearson correlation coefficient between FMA and SRT was -0,362, that indicates the existing of weak link between these two indicators.

Keywords: asymmetry, hemispheric, brain, dominance, reading, number.

ВЛИЯНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МЕЖПОЛУШАРНОЙ АСИММЕТРИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА НА СКОРОСТЬ ЧТЕНИЯ ЧИСЕЛ В ЦИФРОВОМ И ПИСЬМЕННОМ ФОРМАТАХ

Сазонов В. Ф., Муравьёва М. С., Козлова К.В.

Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина

Естественно-географический факультет, кафедра биологии и методики ее преподавания ул. Свободы, 46, Рязань, Россия, 390000

На двух выборках учащихся 12—13 лет и 14—15 лет было показано, что функциональная межполушарная асимметрия (ФМА) влияет на время речевой реакции (ВРР) при чтении колонок чисел в цифровом и буквенном написании. Наилучшие результаты в скорости прочтения чисел (0,34 ± 0,07 с на 1 число) показывали испытуемые с правополушарным доминированием — группы 111111, а наихудшие (0,4 ± 0,08 с на 1 число) — испытуемые с левополушарным доминированием (группы НЛП и ПЛП). Обнаружено преимущество, которое дается смещением асимметрии в сторону правого полушария для выполнения данного вида деятельности. Чем сильнее была выражена правополушарная асимметрия, тем лучше испытуемые справлялись с чтением чисел. Коэффициент корреляции между ФМА и ВРР составлял -0,362, что указывает на имеющуюся слабую связь между этими двумя показателями.

Ключевые слова: асимметрия, межполушарная, головной мозг, доминирование, чтение, числа

Долгое время доминирование левого полушария головного мозга и левополушарного стиля деятельности считалось нормой, а правое полушарие именовалось «субдоминантным» и оставалось недооцененным. По выражению М. Зденек: «Мы живем в обществе, в котором больше ценится ло-

гическое мышление, а люди с доминированием левого полушария добиваются большего успеха» [2]. Это же касается и учебной деятельности. Однако в настоящее время наступает период реабилитации правого полушария и повышения его значимости. Стало ясно, что полноценная работа правого полу-

—----------- —

~ 45 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

Since 1999 ISSN 2226-7425

The journal of scientific articles “Health & education millennium”, 2014, volume 16, no. 3

—--------- —

шария чрезвычайно важна для становления и развития творческой личности. Сформировалось представление о важности функций правого полушария (в частности, образного мышления) по отношению даже к такой, казалось бы, сугубо левополушарной области деятельности, как занятие математикой. Более того, выяснилось, что для многих математиков именно правополушарный стиль мышления является наиболее оптимальным [2].

Закономерно возникает вопрос: влияет ли степень доминирования того или иного полушария головного мозга на такую относительно простую функцию умственной деятельности как зрительное восприятие и последующее речевое воспроизведение чисел? В доступной нам литературе мы не нашли ответа на этот вопрос, хотя ответ на него важен для адекватной организации обучения и реализации дифференцированного подхода к учащимся, обладающим разными психофизиологическими способностями и разной степенью функциональной асимметрии полушарий головного мозга.

Было решено проверить влияние асимметрии полушарий на восприятие и речевое воспроизведение чисел с помощью сопоставления двух показателей:

— степень асимметрии (доминирования) того или иного полушария - ФМА,

— время ответной речевой реакции на предъявляемые числа - ВРР.

Числа-стимулы можно предъявлять в двух разных форматах: в виде цифр, с одной стороны, или в виде слов (имен числительных, в нашем случае), — с другой стороны. Были использованы оба этих формата.

Целью данной работы явилось: выяснить, существует ли зависимость между функциональной межполушарной асимметрией (ФМА) и временем речевой реакции (ВРР) на черно-белые стимулы в виде чисел при их предъявлении в двух разных форматах: 1) в цифровом в виде цифр и 2) буквенном в виде слов, представленных именами числительными.

Используемые термины:

ВРР — время речевой реакции в секундах (с) при чтении чисел-стимулов.

ИА — индекс асимметрии, выраженный в долях единицы в пределах от -1 (полное доминиро-

вание левого полушария) до +1 (полное доминирование правого полушария).

ПЛП — полное левополушарное доминирование, -1 < ИА < -0,5.

НЛП — неполное левополушарное доминирование, -0,5 < ИА < -0,1.

Амб — амбидекстр («равенство» полушарий), -0,1 < ИА < +0,1.

НПП — неполное правополушарное доминирование, + 0,1 < ИА < +0,5.

ППП — полное правополушарное доминирование, +0,5 < ИА < +1,0.

ФМА — функциональная межполушарная асимметрия.

Выдвинуты 2 рабочие гипотезы о связи ФМА с ВРР и соответствующие им статистические гипотезы Н0 и Н1.

Гипотезы:

1. Н0: ФМА не влияет на ВРР в процессе зрительного восприятия и последующего речевого воспроизведения чисел-стимулов.

Н1: ФМА влияет на ВРР в процессе восприятия и речевого воспроизведения чисел-стимулов.

2. Н0: Отсутствует закономерная связь между степенью ФМА и ВРР на числа-стимулы.

Н1: Существует закономерная связь между степенью ФМА и ВРР на числа-стимулы.

Задачи исследования:

1. Пользуясь методикой Н. Н. Брагиной и Т.А. Доброхотовой [1], определить степень ФМА у испытуемых.

2. Дополнить методику Н. Н. Брагиной и Т.А. Доброхотовой количественным выражением степени ФМА.

3. Разработать методику и провести эксперимент по исследованию временных параметров речевого воспроизведения чисел-стимулов (ВРР) при различном порядке их расположения и формате представления (цифровом и/или буквенном) в вертикальных колонках.

4. Сопоставить временные параметры ВРР на числа-стимулы со степенью ФМА.

Определение функциональной межполу-шарной асимметрии

На первом этапе проводили тест для определения ФМА по методике Н.Н. Брагиной и Т.А. Доб-

—---------- —

~ 46 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

рохотовой [1]. Испытуемым предлагалось 13 тестовых заданий, в которых проявлялся правополушарный или левополушарный тип реакции. В тесте определялась как моторная асимметрия (руки, ноги), так и сенсорная (зрение, слух). Этот тест помогает определить, каким полушарием мозга испытуемые чаще реагируют на сенсорную информацию и запускают моторные реакции. Левополушарную реакцию в каждом задании обозначали как -1, а правополушарную как +1. Преобладание левополушарных или правополушарных сенсорных и моторных реакций отражало степень ФМА.

По способу расчетов, предложенному автором статьи, данный тест был дополнен вычислением среднего значения из всех 13 ответных реакций, что позволило получить «индекс асимметрии» (ИА), отражающий усредненную количественную степень ФМА у испытуемых. Любое значение ИА, рассчитанное по 13 заданиям, находилось в диапазоне от -1 до +1. Показатель ИА количественно выражает асимметрию в деятельности полушарий головного мозга и показывает степень доминирования того или иного полушария, а кроме того, позволяет легко и наглядно выполнять операции количественного сравнения степени асимметрии полушарий как между отдельными испытуемыми, так и между группами (выборками) испытуемых.

Определение времени речевой реакции

На втором этапе испытуемым предлагалось выполнить тест «ВРР на числа».

Стимульный материал представлял собой таблицу из 16 вертикальных колонок чисел, содержащих по 20 чисел-стимулов от 1 до 20, расположенных в разном порядке и имеющих 2 разных формата: 1) в виде чисел-цифр («цифровой формат»), 2) в виде чисел-слов (имена числительные в «буквенном формате»). Цифровой формат стимулов имели 5 колонок, буквенный формат — тоже 5 колонок и смешанные форматы стимулов — 6 колонок. Регистрировали время прочтения каждой колонки в секундах при максимальном темпе чтения, а затем делали пересчет времени на 1 стимул.

При полном выполнении теста каждым испытуемым было отработано 320 стимулов в 16 колонках и даны речевые реакции на них. Используя суммарное ВРР для указанных 320 чисел-стимулов, мы вычисляли среднее значение ВРР для

одной обобщенной «стимульной единицы» для каждого испытуемого, а также среднее значение ВРР для каждой группы испытуемых с различной степенью ФМА.

Достоверность различий между показателями ВРР для групп испытуемых с разной степенью ФМА проверяли по непараметрическому И-крите-рию Манна—Уитни.

Эксперимент был проведен с двумя выборками испытуемых разного возраста: 12—13 лет и 14—15 лет, составленных из учащихся 7 и 9 классов МБОУ СОШ № 8 и МБОУ СОШ № 64 города Рязани.

Результаты. Определение степени ФМА и ее распределение в выборках

Вначале для каждого испытуемого был рассчитан его индивидуальный ИА. Затем испытуемых разбивали на 5 подгрупп по критериям ИА, указанным в разделе «Используемые термины». Подгруппы полностью соответствовали тем, которые получаются по методике Н. Н. Брагиной и Т. А. Доброхотовой [1], однако имели дополнительно к качественной характеристике еще и количественную характеристику степени ФМА.

В каждой выборке сходного возраста было по 30 испытуемых. В выборке, составленной из семиклассников, по степени ФМА были выявлены следующие подгруппы:

1. ПЛП (полное левополушарное доминирование): испытуемых с полным левополушарным доминированием выявлено не было.

2. НЛП (неполное левополушарное доминирование): 5 человек (17%).

3. Амб (амбидекстры): 4 человека (13%).

4. НПП (неполное правополушарное доминирование): 17 человек (57%).

5. ППП (полное правополушарное доминирование): 4 человека (13%).

В выборке, составленной из девятиклассников, были выявлены следующие подгруппы:

1. ПЛП

2. НЛП (неполное левополушарное доминирование): 4 человека (13%).

3. Амб (амбидекстры): 6 человек (20%).

4. НПП (неполное правополушарное доминирование): 15 человек (50%).

5. ППП (полное правополушарное доминирование): 3 человека (10%).

—---------- —

~ 47 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

Since 1999 ISSN 2226-7425

The journal of scientific articles “Health & education millennium”, 2014, volume 16, no. 3

—--------- —

Таблица 1

ВРР в пересчете на одну стимульную единицу, представляющую собой число, которое может быть, как в цифровом, так и в буквенном формате

Выборка Количество времени в секундах, затраченное для выдачи ответной речевой реакции в расчете на одну стимульную единицу

ПЛП НЛП Амб НПП 111111

7 класс — 0,42 ± 0,09 0,4 ± 0,08 0,38 ± 0,06 0,34 ± 0,08

n = 30 n = 0 n = 5 n = 4 n = 17 n = 4

9 класс 0,4 ± 0,08 0,36 ± 0,05 0,35 ± 0,06 0,35 ± 0,04 0,34 ± 0,06

n = 30 n = 2 n = 4 n = 6 n = 15 n = 3

Объединенная 0,4 ± 0,08 0,39 ± 0,07 0,38 ± 0,07 0,37 ± 0,05 0,34 ± 0,07

выборка n = 2 n = 9 n = 10 n = 32 n = 7

n = 60

Преимущество при прочтении чисел, даваемое правополушарной асимметрией

Как видно из табл. 1, на обработку одной сти-мульной единицы в выборке семиклассников наибольшее время затратили испытуемые группы НЛП: им потребовалось 0,42 ± 0,09 с; а наименьшее время — испытуемые группы ППП: 0,34 ± 0,08 с. Различия по критерию Манна—Уитни достоверны, р < 0,05.

Следовательно, принимается гипотеза № 1 о влиянии ФМА на ВРР. При этом представители группы ППП показали лучшее (наименьшее) время из всех подгрупп с разной ФМА.

Таким образом, наличие правополушарной асимметрии (правополушарного доминирования) давало преимущество и наилучшие результаты в прочтении чисел без учета формата представления числа.

В выборке девятиклассников наибольшее время на обработку одной стимульной единицы затратили испытуемые с ПЛП: 0,4 ± 0,08 с, а наименьшее — опять-таки испытуемые с ППП: 0,34 ± 0,06 с. Различия достоверны, р < 0,01. Следовательно, и с этой выборкой принимается наша гипотеза № 1 о влиянии ФМА на ВРР.

Таким образом, наилучшие результаты в скорости прочтения чисел показывали испытуемые с правополушарным доминированием — группы ППП, а наихудшие — испытуемые с левополушарным доминированием (группы НЛП и ПЛП), что говорит о преимуществе, которое дает доми-

нирование правого полушария для выполнения данного теста.

Рассмотрим усреднённые объединенные данные, включающие в себя данные по обеим выборкам (7-е и 9-е классы). Анализ этих данных также показывает, что на обработку обобщенной сти-мульной единицы наибольшее время затрачивалось у испытуемых с ПЛП: в среднем 0,4 ± 0,08 с; а наименьшее время - у испытуемых с ППП: в среднем 0,34 ± 0,07 с. Различия достоверны, р < 0,01. И в этом случае принимается гипотеза о влиянии ФМА на ВРР.

В целом, полученное нами данные ВРР на числа были сопоставимы с полученными нами ранее результатами ВРР на числа в цифровом формате (0,31 ± 0,04 с на 1 число), на числа в буквенном формате (0,33/0,35 ± 0,05 с на 1 число) [4], а также на слова, обозначающие цвета (0,33 ± 0,03 с на 1 слово) [3]. Сопоставив параметры ВРР, полученные нами в данном исследовании и ранее [3, 4], можно заметить, что левополушарная асимметрия, вопреки ожиданиям, не ускоряет чтение чисел,

а, наоборот, притормаживает этот процесс.

Итак, доказано, что ФМА влияет на ВРР. Обнаружено, что лучший результат показала подгруппа с полным правополушарным доминированием, а худший результат был у подгруппы с полным левополушарным доминированием (0,4 против 0,34 с). Это вновь свидетельствует о преимуществах, которые дает доминирование правого полушария в выполнении данных тестов

—----------- —

~ 48 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

с числами, и о замедлении скорости чтения чисел, которую обеспечивает левополушарное доминирование.

Влияние нарастания степени правополушарности на время речевой реакции

Представленные данные (см. табл. 1) демонстрируют не только влияние ФМА на ВРР, но также и некоторую закономерность этого влияния. Так, в обеих обследованных группах учащихся разного возраста (7-й и 9-й классы) наблюдалось улучшение ВРР (в виде уменьшения затрат времени) в направлении от полного левополушарного доминирования (ПЛП) к полному правополушарному доминированию (ППП).

Иными словами, чем сильнее была выражена правополушарная асимметрия, тем лучше испытуемые справлялись с называнием чисел.

Коэффициент корреляции Пирсона между ИА и ВРР был равен -0,362, что указывает на имеющуюся слабую связь между этими показателями. Он имеет отрицательное значение. Это означает, что с ростом ИА по направлению от полного левополушарного доминирования к полному правополушарному доминированию снижается ВРР при чтении чисел. Это полностью соответствует нашему предыдущему выводу о том, что правополушарная асимметрия дает испытуемым преимущество в ВРР при прочтении чисел по сравнению с левополушарной асимметрией.

Выводы

1. Время ответной речевой реакции при чтении чисел в цифровом и буквенном формате зависит от степени ФМА, т. е. существует влияние ФМА на ВРР.

2. Лучше с заданиями по чтению чисел справляются испытуемые с полным правополушарным доминированием (ППП), а хуже — испытуемые с неполным и полным левополушарным доминированием (НЛП и ПЛП).

3. Правополушарная асимметрия дает учащимся преимущество в скорости чтения рядов чисел, в то время как левополушарная асимметрия замедляет скорость чтения чисел.

ЛИТЕРАТУРА

1. Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. Функциональные асимметрии человека. М.: Медицина, 1981. 2-е изд. 1988. 201 с.

2. Зденек М. Развитие правого полушария. (Углубленная программа высвобождения сил вашего воображения) / Пер. с англ. Минск: Попурри, 1997. 317 с.

3. Сазонов В.Ф., Мельникова С.А., Мамонова Н.А.

Время речевой реакции на слова, обозначающие цвета // Нейронаука для медицины и психологии: 8-й Между-народ. междисциплинарный конгресс. Судак, Крым, Украина, 2—12 июня 2012 г.: Труды / Под ред. Е.В. Лосевой, М.А. Логиновой. М.: МАКС Пресс, 2012.

С. 350—351.

4. Сазонов В.Ф., Мельникова С.А., Мамонова Н.А.

Время речевой реакции на слова, обозначающие числа // Нейронаука для медицины и психологии: 8-й Между-народ. междисциплинарный конгресс. Судак, Крым, Украина, 2—12 июня 2012 г.: Труды / Под ред. Е.В. Лосевой, М.А. Логиновой. М.: МАКС Пресс, 2012.

С. 350—351.

5. Журнал научных статей. Здоровье и образование в XXI веке. 2013. Т. 15. № 1—4.

6. Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2014. Т. 16. № 1. URL: http://e-pubmed.org/isu14-16-1.html

REFERENCES

1. Bragina N.N., Dobrokhotova T.A. Funktsional'nye asimmetrii cheloveka, Moscow, Meditsina, 1981, 2-e izd., 1988, 201 p.

2. Zdenek M. Razvitie pravogo polushariya. (Uglub-lennaya programma vysvobozhdeniya sil vashego voobra-zheniya), Per. s angl., Minsk, Popurri, 1997, 317 p.

3. Sazonov V.F., Mel'nikova S.A., Mamonova N.A. Neyronauka dlya meditsiny i psikhologii: 8-y Mezhdunarod. mezhdistsiplinarnyy kongress, Sudak, Krym, Ukraina, 2— 12 iyunya 2012 g., Trudy, Pod red. E.V. Losevoy, M.A. Lo-ginovoy, Moscoe, MAKS Press, 2012, pp. 350—351.

4. Sazonov V.F., Mel'nikova S.A., Mamonova N.A. Neyronauka dlya meditsiny i psikhologii: 8-y Mezhdunarod. mezhdistsiplinarnyy kongress, Sudak, Krym, Ukraina, 2— 12 iyunya 2012 g., Trudy, Pod red. E.V. Losevoy, M.A. Lo-ginovoy, Moscow, MaKs Press, 2012, pp. 350—351.

5. Zhurnal nauchnykh statey. Zdorov'e i obrazo-vanie vXXI veke, 2013, volume 15, no. 1—4.

6. Elektronnyy nauchno-obrazovatel’nyy vestnik «Zdorov’e i obrazovanie v XXI veke», 2014, volume 16, no. 1, available at: http://e-pubmed.org/isu14-16-1.html

—---------- —

~ 49 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций