Введение. Зрительно-моторная реакция играет важную роль в становлении гармоничного психического развития ребёнка и его обучения в школе. Данный психофизиологический показатель отражает динамику скорости нервных процессов, их переключение, уровень зрительно-моторной координации, общий уровень работоспособности и активности центральной нервной системы [3]. Сведения о возрастных и половых различиях зрительно-моторной реакций у детей немногочисленны и противоречивы. По данным [8] при оценке времени зрительно-моторных реакций у детей 8-11 лет с нормальным и высоким уровнем тревожности не выявлено статистически значимых различий. В [4] показано, что уровень зрительно-моторной координации у девочек 7-8 лет выше, чем у мальчиков. Результаты [7] свидетельствуют о том, что среди 7-8-летних девочек функциональная незрелость зрительно-моторных координаций встречается на 6-10% реже, чем среди мальчиков того же возраста. По данным [1], среди детей 7 лет зрительно-моторная координация сформирована лучше у девочек. В [10] выявлена тенденцию к уменьшению времени сенсомоторных реакций с увеличением возраста детей.
Целью настоящего исследования является выявление особенностей сложной зрительно-моторной реакции у школьников 7-17 лет в зависимости от возраста и пола.
Материалы и методы. На основании информированного согласия родителей нами проведено исследование времени реакции, количества ошибок на значимые стимулы и общего количества ошибок при регистрации когнитивных зрительных вызванных потенциалов Р300 среди 521 школьника (из них - 234 мальчиков и 287 девочек). Все дети были распределены на группы по возрасту и полу: 7 лет (20 мальчиков и 25 девочек), 8 лет (27 мальчиков и 26 девочек), 9 лет (24 мальчика и 28 девочек), 10 лет (18 мальчиков и 25 девочек), 11 лет (31 мальчик и 31 девочка), 12 лет (16 мальчиков и 26 девочек), 13 лет (24 мальчика и 23 девочки), 14 лет (18 мальчиков и 19 девочек), 15 лет (20 мальчиков и 31 девочка), 16 лет (21 мальчик и 27 девочек), 17 лет (14 мальчиков и 26 девочек).
Критериями включения в группу являлись: возраст участников от 7 до 17 лет включительно; праворукость; наличие информированного согласия родителя и ребенка на участие в исследовании. Критерии исключения: наличие в анамнезе и на момент исследования эмоциональных и поведенческих расстройств, неврологических, офтальмологических заболеваний, травм головного мозга, а также общесоматических заболеваний в стадии декомпенсации, леворукость, отказ от исследования.
Регистрацию когнитивных вызванных потенциалов проводили на 21-канальном электроэнцефалографе «Нейрон-Спектр-4/ВПМ» (Россия). Применяли зрительную стимуляцию по методике «Odd-ball paradigm», когда в случайной последовательности подаются серии двух стимулов, среди которых есть «незначимые» (частые) и «значимые» (редкие). Зрительные стимулы предъявляли в виде картинокСоотношение количества незначимых стимулов к значимым - 70/30. Эпоха анализа составляла 750 мс. Испытуемому предъявлялась инструкция, в которой предлагалось как можно быстрее реагировать нажатием на кнопку пульта в ответ на редкий, значимый стимул. После предъявления инструкции обследуемый подтверждал, что понял смысл задания, нажимая на кнопку пульта в ответ на значимый стимул. Оценивали время и точность реакции. Под временем реакции понимали интервал времени между появлением сигнала и ответной реакцией. Точность реакции отражает правильность выполнения заданий, т.е. соответствие двигательного ответа поступившему сигналу. Оценивали пропуски нажатий при предъявлении значимого (редкого) стимула и общее количество ошибок, включающее неверное выполнение задания, как на значимые, так и на незначимые стимулы.
Результаты исследования анализировали с помощью статистического пакета программ SPSS 21.0 for Windows. Для оценки нормальности распределения признака использовался критерий Шапиро-Уилка. Уровень значимости принимался равным 0,05. Количественные данные, не подчиняющиеся закону нормального распределения, представлены как медиана, 25-й и 75-й квартили (Ме (Q1; Q3)). Для выявления статистически значимых различий между несвязанными группами при неподчинении признака закону нормального распределения использовался критерий Манна-Уитни, а при количестве сравниваемых групп 3 и более применялся критерий Крускала-Уоллиса с последующим использованием критерия Манна-Уитни для попарных сравнений. Для вычисления отношений шансов и коррекции на потенциальные конфаундеры использовался многофакторный линейный регрессионный анализ. Факторный анализ методом вращения варимакс применялся для выделения факторов в исследуемой группе.
Результаты исследования
Время реакции. При анализе возрастной динамики среди мальчиков и девочек выявлено, что среднее время реакции имеет тенденцию к уменьшению с возрастом (рис.1). При этом статистически значимые отличия выявлены среди девочек 10 лет (табл. 1).
Рис. 1. Распределение среднего времени реакции по возрасту и полу
Таблица 1. Возрастная динамика средней скорости реакции среди мальчиков и девочек
Примечание: здесь и далее жирным шрифтом выделен статистически значимый результат, где р<0,05.
При сравнении времени реакции между мальчиками и девочками выявлено преобладание данного показателя среди мальчиков в возрасте 12 лет, р=0,012. В остальных возрастных группах статистически значимых различий по полу среднего времени реакции не наблюдалось, р˃0,05 (табл. 2).
Таблица 2. Распределение среднего времени реакции по возрасту и полу
Точность реакции. При оценке количества ошибок (пропусков нажатий) на значимый стимул выявлено статистически значимое их уменьшение с возрастом как среди мальчиков (р=0,000), так и среди девочек (р=0,005), рис. 2.
Рис. 2. Распределение ошибок на значимые стимулы по возрасту и полу.
При проведении линейного регрессионного анализа с учетом стратификации для выявления взаимосвязи количества ошибок на значимые стимулы с возрастом между мальчиками и девочками нами было получены отрицательные коэффициенты для обоих полов (модель статистически значима, для мальчиков F=10,43, р=0,001, для девочек F=23,78, р=0,000). Таким образом, при увеличении возраста на 1 год происходит уменьшение пропусков нажатий при предъявлении значимых стимулов у девочек на коэффициент равный 0,22 и у мальчиков - на 0,17 (табл. 3).
Таблица 3. Коэффициенты линейной регрессии пропусков нажатий на значимые стимулы в зависимости от возраста среди мальчиков и девочек
При изучении общего количества ошибок, включающих пропуски нажатий при предъявлении значимых стимулов и нажатия на кнопку при предъявлении незначимых стимулов, выявлено статистически значимое их увеличение с возрастом как среди мальчиков (р=0,000), так и среди девочек (р=0,005), рис. 3.
Рис. 3. Распределение общего количества ошибок по возрасту и полу.
При оценке взаимосвязи возраста и общего количества ошибок путем линейной регрессии были выявлены положительные коэффициенты, означающие, что с увеличением возраста на 1 год у девочек увеличивалось общее количество ошибок на 1,24, а у мальчиков - на 1,39 (модель статистически значима, для мальчиков F=118,98, р=0,000 и для девочек F=143,98, р=0,000) (табл. 4).
Таблица 4. Коэффициенты линейной регрессии общего количества ошибок в зависимости от возраста среди мальчиков и девочек
Анализ пропусков нажатий при предъявлении значимых стимулов в зависимости от пола демонстрирует статистически значимое их преобладание у мальчиков в 8 лет, р=0,039. При оценке общего количества ошибок статистически значимых различий по полу не выявлено (табл. 5).
Таблица 5. Распределение количества ошибок по полу
Факторный анализ (анализ главных компонент) методом варимакс вращения был выполнен для выделения поведенческих характеристик когнитивных зрительных вызванных потенциалов у детей. В качестве переменных были выбраны: «латентность Р300» в обоих отведениях, «возраст», «пол», «время реакции», «пропуски значимых стимулов» и «общее количество ошибок». В результате анализа было получено два фактора (таблица 6), которые объясняли 64,315% общего значения дисперсии. КМО показатель 0,481 и тест Бартлетта статистически значим (x2=417,3 р=0,000), что свидетельствовало о пригодности полученной факторной модели.
Таблица 6. Характеристики сложной зрительно-моторной реакции у детей 7 - 17 лет (факторный анализ)
Примечание: * - вывод факторных нагрузок 0,4 и более; ** - при факторном анализе с показателем латентности Р300 из отведения О2А2 получены корреляции внутри тех же факторов (КМО показатель 0,490 и тест Бартлетта статистически значим (x2=420,65 р=0,000), объясняет 64,736% общего значения дисперсии.
Фактор I включил две положительные переменные: возраст и общее количество ошибок. С увеличением возраста ребенка, увеличивалось общее количество ошибок.
Фактор II объединил две переменные: время реакции и ошибки при предъявлении значимого стимула. Чем больше время реакции, тем меньше пропусков нажатий в ответ на значимый стимул.
При делении по полу мы получили корреляции внутри тех же факторов, что свидетельствует об отсутствии различий взаимосвязи данных переменных между мальчиками и девочками.
Обсуждение результатов. Общеизвестно, что время реакции существенно изменяется с возрастом и характеризует степень морфофункционального созревания ЦНС ребенка. Анализ исследований показывает, что время всех типов реакций закономерно уменьшается в восходящем онтогенезе ввиду увеличения скорости обработки информации в нервной системе в процессе развития [2,5,6,9,11]. Результаты нашего исследования демонстрируют тенденцию к уменьшению времени реакции с возрастом, как у мальчиков, так и у девочек. При оценке возрастной динамики время реакции у девочек статистически значимо уменьшается в возрасте 10 лет. Для девочек характерна более высокая скорость зрительно-моторной реакции в 12-летнем возрасте. В возрасте 8 лет девочки допускают меньше ошибок при появлении значимых стимулов по сравнению с мальчиками. Результаты проведенного исследования согласуются с литературными данными [1,4,7,9,10].
Количество ошибок в ответ на редкие стимулы статистически значимо уменьшалось с возрастом, как среди мальчиков, так и среди девочек. Тогда как общее количество ошибок с возрастом у школьников обоего пола увеличивалось. В связи с указанным выше уменьшением количества ошибок на значимые стимулы, увеличивающееся с возрастом число общих ошибок можно связать с увеличением таковых на незначимые (частые) стимулы. Уменьшение пропусков нажатий в ответ на значимые стимулы и увеличение количества ошибок в ответ на предъявление незначимых стимулов у школьников может свидетельствовать об улучшении концентрации внимания на правильном выполнении полученного задания, а также о трудностях переключения внимания с одного стимула на другой. Т.е. с возрастом ребенок более успешно сосредотачивается на важном для него задании, что нехарактерно для более младших детей, внимание которых распределено на все происходящее вокруг одновременно.
Факторный анализ показал, что с увеличением возраста ребенка, увеличивается общее количество ошибок и чем больше времени реакции затрачивается при предъявлении стимула, тем меньше количество ошибок совершается в ответ на значимые стимулы как среди мальчиков, так и среди девочек.
Таким образом, анализ полученных нами результатов выявил наличие возрастных и половых особенностей скорости зрительно-моторной реакции у школьников 7 - 17 лет.