ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Биологические основы творческого стиля мышления давно привлекали к себе внимание исследователей, так как именно эта форма когнитивной деятельности обеспечивает прогресс развития человечества. Однако, выявление закономерностей функциональной организации нейронных структур мозга, лежащих в основе индивидуальных различий в эффективности творческого мышления стало возможным только в последнее время вследствие развития новых методических подходов к изучению креативной деятельности человека (Petsche, 1996; Atchley et al., 1999; Бехтерева и др., 2000; Carlsson et al., 2000; Jausovec, Jausovec, 2000). Для дифференциации творческого (или креативного) типа мыслительного процесса введено понятие «дивергентное» мышление (т.е. оригинальное и многозначное) в противовес «конвергентному» (т.е. однозначному и стереотипному) (Guilford, 1967). Имеются нейрофизиологические доказательства преимущественного вовлечения правого полушария в ф процессы творчества (Симонов, 1987,1995; Норре, Kyle, 1990; O'Boyle et al., 1995). Однако, эти данные не достаточны для объяснения мозговых механизмов креативной деятельности, так как с одной стороны правосторонняя активация коры показана и в случае явно стандартного, конвергентного мышления (Свидерская, Королькова, 1994; Earle J.B. et al., 1996). С другой стороны на основе ряда исследований сложилось представление о более тесном взаимодействии полушарий у креативных персон и менее выраженной у них асимметрии активности мозга (Miran, Miran, 1984; Petsche, 1996; Atchley et al., 1999; Бехтерева и др., 2000; Carlsson et al., 2000). Причиной такого расхождения во мнениях могут быть неизученные пока закономерности функционального полушарного взаимодействия, в формировании которых существенное значение имеют факторы пола, эмоциональной регуляции, а также особенности включения в селекцию информации передней и задней систем внимания (Kimura, 1987,2000; Davidson, 1993; Goldberg et al., 1994; Симонов, 1996; Вольф, ¦ 1998,2000; Афтанас, 2000).
6 Проблема половых различий в когнитивной деятельности приобрела
сегодня особую актуальность. Это обусловлено не только фактами существования у особей разного пола специфических форм поведения, но и тем, что даже при одинаковых формах поведения и результатах когнитивной деятельности их организация как на нейрофизиологическом, так и на нейрохимическом и даже структурном уровнях может иметь принципиальные половые различия (Kimura, 1987,2000; Kirkpatrick, Bryant, 1995; Halpera, 2000; Вольф, 2000). При тестировании креативности в экспериментальных условиях женщины нередко показывают лучшие результаты, чем мужчины (Forisha, 1978; DeMoss et al., 1993; Dudek et al., 1993), хотя в реальной жизни таких отличий в творческой продуктивности не наблюдается. Известны попытки объяснения этих фактов на основе влияния социо-культурных стереотипов (Abra, Valentino-French, 1991; Cangelosi, Schaefer, 1991). Однако, наличие полового диморфизма в когнитивной деятельности на нейрофизиологическом и нейрохимическом уровнях позволяет предположить существование половых различий в самих механизмах полушарного взаимодействия при творческом мышлении. Наряду с упомянутыми выше данными о большем взаимодействии полушарий у креативных персон или при дивергентном стиле мышления известно, что женщины отличаются от мужчин менее выраженной функциональной специализацией полушарий при их более тесном взаимодействии посредством мозолистого тела (Jancke et al., 1997; Kensaku et al., 2000; Saywitz et al., 1995; Zaidel et al., 1995). Учитывая также более выраженную динамику ментальных операций и гибкость стратегий мышления у женщин в сравнении с мужчинами (Davidson et al., 1976; Hausmann, Gunturkun, 1999), сопоставление приведенных фактов указывает на парадоксальность явления, так как согласно всем этим данным именно женщины должны быть более креативными персонами, хотя реально этого не наблюдается. Выявление причин такого парадокса возможно путем изучения нейропсихологических основ полового диморфизма в полушарной организации креативных процессов.
7
Другим перспективным направлением в исследовании творчества является выяснение значения личностных характеристик для продуктивного творческого процесса (Simonton, 2000). Однако, в полученных результатах имеется много противоречий: так, например, на одном полюсе отмечается чрезвычайная эмоциональная чувствительность творческих личностей и неконформность их суждений и поведенческих реакций (Gelade, 1997), на другом - предпочтение эмоциональной стабильности и социальная компетентность (Smith, Tegano, 1992). Тем не менее, несомненна важная интегрирующая роль эмоций в творческом процессе (Симонов, 1987) и, соответственно, необходимо целенаправленное изучение эмоциональных свойств креативных персон. Другой личностной характеристикой, которая может оказать существенное влияние на эффективность креативного мышления, является интуиция, так как переход между сферами логического и интуитивного мышления рассматривается как критерий творческой результативности (Пономарев, 1988).
Известно, что фоновое состояние активности нейронных ансамблей коры мозга играет существенную роль в их последующем взаимодействии, вызванном когнитивной деятельностью (Shepard, Воуег, 1990; Green et el., 1992; Basar et al., 1997). В свою очередь особенности такого функционального объединения нейронных сетей связаны как с полом испытуемых, так и с их психологическими особенностями (Данилова, 1992; Русалов и др., 1993; Corsi-Cabrera et al., 1993; Zuckerman, 1994; Horita et al., 1995). Учитывая, что именно устойчивые черты личности обусловливают стабильные формы поведения, можно предположить, что наблюдаемая выраженность психологических свойств индивидуума является отражением «жесткости» или «гибкости» нейронных связей, которые проявляются в паттерне фоновой активности нейронных ансамблей и определяют их последующее функциональное взаимодействие, в том числе при дивергентном мышлении. Такое предположение согласуется с ранее выдвинутой гипотезой информационного синтеза, согласно которой своеобразие психического состояния определяется самоорганизующейся системой нейронных групп различной лабильности,
8
имеющей жесткое ядро (Иваницкий, 1996,1997). Однако, этот вопрос, особенно в части, касающейся связей показателей интуиции и функциональной активности мозга, остается пока совершенно неизученным.
Для формирования креативного решения проблемы, по-видимому, необходимы определенные особенности в процессах селекции информации в мозге. Исходя из современных представлений об организации систем внимания в мозге (Posner, 1990,1994; Наатанен, 1998), можно предположить, что в регуляции межполушарного взаимодействия, определяющего эффективность дивергентного мышления, большое значение имеет степень вовлечения фронтальных или париетальных отделов корковой системы внимания. В то же время существуют данные о разных механизмах селекции информации в латеральном и передне-заднем направлении у мужчин и женщин при выполнении ряда когнитивных заданий (Goldberg et al., 1994). В связи с этим представляет интерес гипотеза Майерс-Ливи, согласно которой причиной половых различий в когнитивных процессах являются отличия в процессах селекции информации у мужчин и женщин (Meyers-Levy, 1989). Поэтому исследование динамики межполушарного и внутриполушарного взаимодействия у мужчин и женщин в зависимости от условий организации внимания может представлять информационную ценность для понимания предпосылок результативной творческой деятельности.
Следовательно, изучение особенностей полушарного взаимодействия, формирующихся при решении креативной задачи у мужчин и женщин, с учетом их личностных характеристик является актуальным направлением современной нейробиологии.
Цель и задачи исследования.
Цель работы состояла в выявлении особенностей полушарной организации дивергентного мышления у мужчин и женщин с учетом их личностных характеристик. В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:
9
1. Разработать подходы для количественной оценки эффективности дивергентного мышления и выяснить значение факторов пола и личностных характеристик (тип личности, когнитивный стиль, уровень интеллекта) для продуктивной творческой деятельности.
2. Определить значение фактора пола и психологических личностных свойств в фоновой частотно-пространственной организации биопотенциалов коры мозга.
3. Выявить особенности функциональной организации коры у мужчин и женщин при дивергентном мышлении в сравнении с конвергентным.
4. Оценить модулирующее влияние психологических свойств на функциональную организацию коры при дивергентном мышлении.
5. Определить значение произвольно направленной и несфокусированной селекции информации для формирования половых различий в полушарной организации когнитивной деятельности.
Основные положения, выносимые на защиту.
# 1. Эффективность дивергентного мышления определяется совместным
влиянием фактора пола и личностных характеристик, среди которых наиболее значимыми являются интуиция, рефлексивность и уровень интеллекта.
2. Фоновая частотно-пространственная организация биопотенциалов коры связана как с фактором пола, так и с выраженностью психологических свойств. Женщины по сравнению с мужчинами характеризуются усилением межполушарного взаимодействия в низкочастотных диапазонах корковых
ф биопотенциалов, а мужчины - более выраженным внутриполушарным взаимодействием в высокочастотных альфа2 и бета-диапазонах. У мужчин паттерны фоновой ЭЭГ оказываются в большей мере связанными с иррациональными психическими функциями, тогда как у женщин - с показателями эмоциональности и социальной конформности.
3. Дивергентное мышление характеризуется повышением мощности, а также межполушарной и правополушарной когерентности бета2-ритма по
* сравнению с фоновыми значениями. Успешное дивергентное мышление
10
сопровождается разной организацией корковой активности у мужчин и женщин согласно показателям мощности и когерентности ЭЭГ в бета2-диапазоне: первые эффективно решают проблему при диффузно представленном по коре увеличении мощности ритма и тесном взаимодействии обоих полушарий, тогда как вторые, наоборот, характеризуются локальной активацией коры и менее тесным взаимодействием полушарий по сравнению с некреативными лицами. При этом в наибольшей мере пространственной организации корковой активности, характерной для успешного дивергентного мышления, способствует повышение интуиции.
4. Наиболее выраженной особенностью конвергентного мышления является функциональное изменение паттернов ЭЭГ в тета1-диапазоне. Для мужчин характерно усиление взаимодействия между центрально-париетально-окципитальными областями обоих полушарий, а также между фронтальными и темпоро-окципитальными отделами правого полушария. Эти изменения когерентности при повышении мощности тета1 -ритма в правом передне-фронтальном отделе коры указывают на преимущественное включение у мужчин правополушарных механизмов внимания и использование зрительно-пространственных стратегий мышления, тогда как наблюдаемое у женщин смещение паттерна когерентных связей в темпоральную область коры левого полушария при относительном доминировании тета1-ритма в левом фронтальном отделе свидетельствует о более выраженном левополушарном контроле вычислительных операций и использовании вербальных стратегий.
5. В основе половых различий в частотно-пространственной организации электрической активности коры мозга при дивергентном и конвергентном мышлении могут лежать особенности полушарных процессов селекции информации, связанные с разным вовлечением в регуляцию этих процессов у мужчин и женщин передней и задней систем внимания.
Научная новизна исследования.
Впервые с использованием картирования электрической активности коры головного мозга проведено комплексное исследование роли фактора пола и
11 индивидуальных психологических свойств в организации фоновой активности
полушарий мозга и ее изменений при творческом мышлении.
Показано, что факторы пола и индивидуальных психологических свойств взаимодействуют в своем влиянии на фоновую и вызванную дивергентным мышлением электрическую активность коры головного мозга
Впервые установлено, что дивергентное мышление вне зависимости от пола связано с изменениями ЭЭГ в бета2-частотном диапазоне: увеличением мощности и межполушарной когерентности биопотенциалов совместно с усилением ипсилатеральной когерентности в правом полушарии. Однако эффективное дивергентное мышление определяется разными уровнями активации и взаимодействия полушарий у мужчин и женщин: первые успешно решают проблему при регионарно широком увеличении мощности бета2-ритма и тесном взаимодействии обоих полушарий, тогда как вторые характеризуются локально выраженным повышением мощности бета2-ритма и менее тесным взаимодействием полушарий по сравнению с некреативными лицами.
Впервые показано, что как рациональные, так и иррациональные психические функции влияют на функциональную организацию корковой активности при дивергентном мышлении, но у мужчин большее значение имеет интуиция, а у женщин - ощущение.
Обнаружено, что конвергентное мышление характеризуется изменением паттернов ЭЭГ в тета1-диапазоне, причем у мужчин согласно показателям когерентности наблюдается повышение межполушарного взаимодействия центрально-париетально-окципитальных областей коры совместно с более тесным взаимодействием фронтальных и темпоро-окципитальных отделов в правом полушарии, тогда как у женщин фокус сходного паттерна усиления когерентных связей в большей мере смещен в темпоральную область левого полушария.
Показано, что нейрофизиологической основой полового диморфизма во взаимодействии полушарии при дивергентном мышлении могут быть отличия в процессах селекции информации: у мужчин в большей степени задействована передняя правополушарная система непроизвольного внимания, а у женщин
12
наблюдается совместное вовлечение и задней, и левополушарной фронтальной системы произвольной селекции информации.
Теоретическое и научно-практическое значение работы.
Работа посвящена актуальной проблеме изучения функциональной организации коры головного мозга при творческом стиле мышления. Исследование выполнено на стыке психологии, психо- и нейрофизиологии.
Теоретическое значение работы состоит в получении новых фундаментальных знаний о принципах функциональной организации полушарий при дивергентном и конвергентном стилях мышления, их отличиях у мужчин и женщин и связях с индивидуальными психологическими свойствами.
Данные проведенного исследования показывают существование полового диморфизма в организации фоновой активности коры головного мозга, а также в полушарных взаимодействиях при результативном дивергентном мышлении. Сопоставление ЭЭГ-коррелятов дивергентного мышления и произвольно сфокусированной или несфокусированной селекции конкурентно предъявляе- мых вербальных стимулов дает основание считать нейрофизиологической причиной полового диморфизма в творческом мышлении разные процессы взаимодействия систем внимания у мужчин и женщин
Выявленные особенности модуляции корковой активности в широком диапазоне частот рядом психологических свойств, таких как экстраверсия, социальная конформность, эмоциональная чувствительность или интуиция имеют важное значение для прогнозирования стабильности психо- эмоционального состояния и эффективности когнитивной деятельности.
Результаты исследования дают новые представления о вкладе в формирование творческой продуктивности факторов пола и таких важных психологических качеств как интуиция или эмоциональная чувствительность, что является необходимым условием для построения адекватных моделей мыслительной деятельности и разработки новых методов развития творческого мышления. Полученные знания перспективны для их применения в психолого- педагогической практике.
13
Результаты и положения работы включены в лекционные и лабораторные курсы по психофизиологии (на Факультете гуманитарного образования в Новосибирском государственном техническом университете и в Новосибирском институте экономики, психологии и права) и физиологии высшей нервной деятельности (в Новосибирском государственном университете).
Апробация работы.
Основные результаты работы были представлены на II, III и IV Съездах физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995, 1997, 2002), 9-й Европейской конференции по личностным различиям (Саррей, Англия, 1998), 3-ем Международном симпозиуме KORUS (Новосибирск, 1999), Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 150-летию со дня рождения академика И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 1999), 5-ой Международной конференции по функциональному картированию мозга человека (Дюссельдорф, Германия, 19999), 9-ой Европейской конференции по оценке психологических свойств личности (Патрас, Греция, 1999), 2-ой Международной конференции по когнитивным наукам (Токио, Япония, 1999), XXVII-м Международном психологическом конгрессе (Стокгольм, Швеция, 2000), XIX Съезде физиологов России (Казань, 2001), Всесоюзной конференции по асимметрии (Москва, 2001), 8-й и 9-й Интернет-конференциях по проблемам личности (Тамбов, 2001, 2002), Юбилейной международной конференции по нейрокибернетике, посвященной 90-летию со дня рождения А.Б. Когана (Ростов-на-Дону, 2002), XI Психофизиологическом конгрессе (Монреаль, Канада, 2002).
Результаты работы опубликованы в 32 печатных трудах, из них 16 статей в центральных и зарубежных журналах.
14
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Значение факторов пола, когнитивных и личностных свойств в организации взаимодействия структур мозга
1.1.1. Влияние фонового состояния мозга на когнитивные процессы
Многочисленными исследованиями установлено, что фоновые особенности частотно-пространственной организации структур мозга, в том числе асимметрия их активности в значительной степени определяет эффективность функциональной организации нейронных в разнообразной
> когнитивной деятельности. Однако, возникает вопрос, насколько стабильны показатели спектра ЭЭГ и могут ли они характеризовать индивидуальную изменчивость активности коры. Анализ индивидуальной вариабельности фоновой ЭЭГ с помощью оценки коэффициентов вариации показал стабильность таких параметров ЭЭГ, как абсолютная и относительная мощность в дельта, тета и альфа-диапазонах, хотя альфа активность отличалась большей вариабельностью как при внутри-, так и межиндивидуальных
л сравнениях (Van Dis et al., 1979). Постоянство параметров тета- и альфа-ритмов с коэффициентом корреляции 0,81-0,86 отмечено при часовом интервале между тестированиями (Burges, Gruzelier, 1993) или интервале в 4,5 месяца (Pollock е.а., 1991). Сходная стабильность таких же параметров ЭЭГ была получена и при достаточно больших интервалах повторного тестирования (3-4 мес.) (Salinsky et al., 1991) или (25-62 месяцев) (Kondacs, Szabo, 1999), причем в первом из названных исследований также было отмечено, что увеличение эпохи анализа ЭЭГ ведет к повышению коэффициента корреляции между значениями в двух тестированиях. Высокая стабильность фронтального и заднего тета-ритма, а также мощности биопотенциалов альфа 1- и альфа2-диапазонов отмечена как в фоновом состоянии, так и при двух последующих сравнениях с семидневным интервалом исследования ЭЭГ при выполнении задания на рабочую память или психомоторную бдительность (McEvoy et.al, 2000).
#
15
Анализ показателей когерентности фоновой ЭЭГ в разных частотных диапазонах, измеренный в группе близнецов, позволил заключить, что на 60% его изменчивость определяется генетическим фактором, это касается тета-, альфа- и бета-ритмов (Beijsterveldt et al., 1998).
Многочисленными исследованиями установлено, что фоновое состояние ЭЭГ в значительной мере влияет на результаты разнообразной когнитивной деятельности (Green et al., 1992; Salemins et al., 1995; Sheppard, Boyer, 1990; Turbes, 1992). Так, например, показано, что уровень подавления альфа-активности при распознавании зрительных образов зависит от фонового значения мощности альфа-ритма (Sheppard, Boyer, 1990). При исследовании концептуального обучения было обнаружено, что фоновая мощность биопотенциалов в альфа 1-диапазоне является индикатором исследовательского поведения, и ее большие значения отражают больший интернальный контроль поведения (Bosel e.a., 1990). Устойчивые топографические паттерны альфа-ритма, выявленные для трех типов ВНД, при эмоциональной нагрузке видоизменяются зависимым от типа образом (Русалова, Калашникова, 1995). Выдвинута гипотеза, что вызванные ответы коры мозга развиваются на основе резонанса со спонтанной ЭЭГ, причем функциональное значение имеет не только альфа-активность, но и фоновые колебания в тета- и бета-диапазонах (Basar et al., 1997, 1999; Neuper, Prurtscheller, 2001). Асимметрия в префронтальной и темпоральной коре является предиктором степени функциональной асимметрии, развивающейся при дихотическом тестировании: большее значение эффекта «правого уха» получено в случае левополушарной активации темпоро-париетальной области (Davidson, Hugdal, 1996) или при обратной асимметрии префронтальной областей: пониженной активации левой префронтальной коры, но повышенной - правой (Hugdahl, 2000). Существует мнение, что асимметрия суммарной мощности альфа-ритма в лобных отведениях является индикатором уровня текущей активации мозга, причем выявленная большая активация правого полушария может указывать на состояние эмоциональной напряженности у испытуемых, неадаптированных к
16 состоянию новой деятельности в условиях электрофизиологического
эксперимента (Кирой и др., 1996).
Разделение психофизиологической системы активации на две системы: тонической и фазической активации позволяет объяснить роль фонового, подготовительного состояния в механизмах развертывания нейронного ответа с одной стороны, и процессах обработки поступившей информации - с другой (Derryberry, Tucker, 1991; Robinson, 1982,1999; Klimesch, 1996,1999). Установлено, что степень вызванной синхронизации - десинхронизации тета- и альфа-ритмов зависит от их фонового значения, причем в альфа-диапазоне уровень вызванной десинхронизации тем больше, чем больше мощность альфа-ритма в покое, а в тета-диапазоне - наоборот, синхронизация тем больше, чем меньше фоновые значения мощности; кроме того фоновые показатели мощности в тета-и «верхнем» альфа-диапазонах указывают на успешность выполнения когнитивного задания (Klimesch, 1999). Хорошее запоминание положительно коррелировало с большими значениями мощности «верхнего» альфа-ритма и с меньшим уровнем мощности в тета-диапазоне. Предполагается, что эти явления отражают основные компоненты выполнения мнестического задания: семантической памяти и кодирования новой информации. Для успешных вычислительных операций оказалось необходимым повышение фоновой мощности в других частотных диапазонах: 5,5-7,5 Гц и 12,5-14,25 Гц (Klimesch et al, 2000).
Таким образом, тоническое состояние коры по-разному влияет на выполнение мыслительных операций. Роль тонического состояния коры на развитие вызванного сенсорной стимуляцией ответа исследовалась также по индивидуальным изменениям амплитуды РЗОО (Polich, 1997). Установлены положительные корреляции между значениями РЗОО и мощностью колебаний в низкочастотных дельта-, тета- и альфа 1-диапазонах, которые сохранялись в разные возрастные периоды. Однако, Д. Робинсон приводит данные анализа компонентов слухового ВП, указывающие на связь взаимодействия активирующих и тормозных систем мозга с фактором возраста и пола
17
(Robinson, 1998). Степень влияния этих систем оценивалась по вкладу ритмов биопотенциалов в дельта, тета и альфа-диапазонах.
Установлена связь мощности ритмов ЭЭГ с такими составляющими темперамента как активность и эмоциональность (Маркина и др., 2000). Согласно этим данным показатели предметности и социальной эмоциональности и тревожности наиболее тесно связаны с мощностью тета-ритма, тогда как показатель эргичности - с различными параметрами мощности ЭЭГ во всех трех частотных диапазонах. При невысоком коэффициенте корреляции (к=0,24; Р<0,05) в альфа-диапазоне отмечена положительная связь уровня эргичности с показателем пространственной синхронизации между лобными, теменными и затылочными областями и вариабельностью индивидуальных средних частот ритма, а в дельта- и бета-диапазонах - только со средними значениями ритмов. Одновременно в данном исследовании выявлены два симптомокомплекса, по-разному влияющих на когнитивную продуктивность, оцененную объемом кратковременной памяти и интеллектуальной успешности в тесте Равена: мощность альфа-ритма и высокие значения показателей активности
# темперамента (эргичность, пластичность, темп в предметном и социальном вариантах) положительно связаны с когнитивной продуктивностью, а высокие значения мощности тета-ритма и эмоциональной чувствительности -отрицательно. Авторы полагают, что полученные ими результаты можно интерпретировать с привлечением понятия "субъективного алфавита" (Лебедев, 1985), отражающего индивидуальные способы кодирования информации. Таким образом, оказывается, что тета-ритм, рассматриваемый как показатель
Ф эмоционально-мотивационного напряжения, обусловленного активацией корково-лимбических структур, способствует ухудшению качества кодирования информации за счет снижения объема кратковременной памяти, а альфа-ритм, напротив, его улучшению. Эти данные противоречат многочисленным исследованиям, показавшим положительную связь между выраженностью тета-ритма и уровнем внимания и, соответственно, качеством выполнения задач слежения или математических операций (Klimesch et al., 1990, 1997, Klimesch, • 1999; Gevins, Smith, 2000). Вместе с этим установлено, что чем сложнее |
