Как меняются процессы внимания у детей и подростков?

На очередном заседании цикла научных семинаров «Цифровые трансформации» научный сотрудник НУЛ МЭИ Инна Чадова представила исследование о влиянии уровня белого вещества нервных трактов головного мозга на процессы внимания у детей и подростков, а также их разнице у мужчин и женщин.

Описание проекта

В проекте «Исследование связи МРТ метрик с функциональными показателями состояния нервной системы» принимали участие 5 групп респондентов:  

• общая группа (9-15 лет без учета пола),
• дети (9-11 лет),
• подростки (12-15 лет),
• женщины и мужчины (9-15 лет).

Они выполняли задания разного уровня сложности, в этом время снимались  МРТ данные (DTI и MPF) и оценивались время и точность выполнения задания.

Современные МРТ подходы позволяют оценивать различные микроструктурные изменения, протекающие в тканях головного мозга, а также проводить 3D-реконструкции нервных трактов.

Результаты исследования

Инна Чадова рассказала о первых результатах проекта, а именно — о связи процессов внимания с уровнем белого вещества в отдельных нервных трактах головного мозга при выполнении заданий различной степени сложности.

Так, успешность процессов внимания в большей степени зависит от развития белого вещества в задних отделах мозолистого тела, а также в различных сегментах верхнего продольного пучка.

Мозолистое тело (лат. corpus callosum) — сплетение 200—250 миллионов нервных волокон в головном мозге млекопитающих,  являющееся самой большой структурой, соединяющей полушария мозга.

Как выяснилось, дети (9-11 лет) и подростки (12-15 лет) показали прямо противоположные результаты. 

1. В детской группе эффективность процессов внимания повышается при  росте фракционной анизотропии (ФА) (отражающей уровень белого вещества) в задних отделах мозолистого тела и снижается при повышении данного показателя в 3 сегменте верхнего продольного пучка, соединяющем лобно-височные области. 
2. В подростковой группе наоборот успешность внимания возрастает при повышении фракционной анизотропии в 3 сегменте верхнего продольного пучка и снижается за счет уменьшения ФА значений в задних отделах мозолистого тела. Кроме того, у подростков также установлено снижение точности внимания при увеличении фракционной анизотропии в двустороннем SLF2 пучке, соединяющем височно-теменные церебральные области.

Кроме того, в ходе исследования в детской группе дополнительно установлен рост белого вещества нервных трактов с возрастом (от 9 до 11 лет) во всех правых сегментах верхнего продольного пучка и в дугообразном пучке также справа. В подростковой группе от 12 до 15 лет такое увеличение белого вещества выявлено только в задних отделах мозолистого тела.

Такие результаты указывают на перераспределение вовлеченности различных нервных трактов в процессы внимания по мере взросления.

Фракционная анизотропия  – это величина, характеризующая «направленную» организацию структуры головного мозга, которая зависит от количества и ориентации проводящих путей (трактов) белого вещества головного мозга (ГМ). Эта величина отражает уровень белого вещества в нервных трактах.

Гендерные изменения

При этом увеличение уровня белого вещества отдельных волоконных трактов повышает эффективность внимания у лиц мужского пола и, напротив,  снижает – у лиц женского пола. Таким образом, можно сказать, что женщины и мужчины используют разные стратегии. 

Кроме того, у лиц мужского пола уровень белого вещества повышался по мере взросления (от 9 до 15 лет) во всех исследуемых нервных трактах белого вещества, за исключением мозолистого тела, а у лиц женского пола, напротив —  только в мозолистом теле.

Практическая применимость

Еще один вывод исследования — при росте фракционной анизотропии нервных трактов время реакции в большинстве случаев повышается при выполнении сложных заданий на внимание.

Результаты проекта в дальнейшем могут быть использованы:

• для организации тренингов, развивающих внимание;
• в целях повышения когнитивных способностей у детей и подростков при обучении;
• в качестве теоретической базы для выработки практических рекомендаций в целях улучшения повышения эффективности школьного образовательного процесса.

В следующую среду, 27 мая, в 16.00 с докладом выступят представители НУЛ учебных корпусов – Елизавета Смирнова, Вячеслав Ланин, Ольга Виноградова. Тема доклада – «Поиск оптимальной точки для транскраниальной магнитной стимуляции мозга на основе индивидуальных данных МРТ». Подробнее. 

Приглашаем всех желающих принять участие!