Психофизиологический анализ межиндивидуальной вариативности процессов модификации структуры опыта и результативность поведения

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-18-00435

НазваниеПсихофизиологический анализ межиндивидуальной вариативности процессов модификации структуры опыта и результативность поведения

Руководитель Александров Юрий Иосифович, Доктор психологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт психологии Российской академии наук , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 08 - Гуманитарные и социальные науки; 08-552 - Психофизиология, психогенетика, сравнительная психология, зоопсихология, эволюционная психология

Ключевые слова психофизиология, научение, актуализация опыта, мозг, нейрон, острые эффекты алкоголя, регрессия, динамика индивидуального опыта, ментальные вариации, научение у животных, научение у человека

Код ГРНТИ15.21.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Известно, что процесс научения характеризуется значительной межиндивидуальной вариативностью и обусловливается многими факторами - в том числе индивидуальными различиями, которые, в свою очередь, связаны с различиями в уже имеющейся структуре индивидуального опыта. Можно говорить о том, что структура индивидуального опыта (она представлена набором элементов опыта – функциональных систем, связанных межсистемными отношениями; подробно см. в Alexandrov et al., 1997, 2000, 2017, 2018, 2020) обусловливает не только различия в реализации уже имеющегося поведенческого репертуара, но и качественные особенности приобретения новых навыков (напр., Апанович и др., 2021). Согласно системно-селекционной концепции научения (Швырков, 1995) процессы приобретения нового опыта при обучении включают в себя не только образование нового элемента опыта, но и реконсолидационную приспособительную модификацию уже существующих элементов (Alexandrov et al., 1999, 2001, 2018) (под научением нами понимаются закономерности, лежащие в основе модификации структуры индивидуального опыта, а под обучением - процедуры, ведущие к такой модификации). Мозговое обеспечение процессов приобретения и модификации опыта связано с формированием новых специализаций нейронов, отобранных в процессе научения из имеющегося разнообразия активированных клеток, и с модификациями нейронов, уже имеющими специализацию относительно того или иного элемента индивидуального опыта. В настоящее время неизвестно, какие именно процессы определяют вариативность индивидуальных «траекторий» формирования нового опыта в большей степени: процессы активного поддержания имеющейся структуры опыта, процессы формирования новых элементов индивидуального опыта или процессы модификации уже существующих элементов. И феномены, выделяемые при научении, как правило, не дифференцируются по их принадлежности к той или другой из упомянутых групп процессов. Кроме того, неясно, какова индивидуальная выраженность этих процессов, в частности, у людей с разным типом ментальности при решении ими различных задач (Апанович и др., 2020; Апанович и др., 2021). Можно предполагать, что история формирования индивидуального опыта, от которой, как мы показали (см. в Александров, 1989, 2005, 2012; Горкин, Шевченко, 1990; Гаврилов, 1999; Сварник и др., 2014; Kuzina, Alexandrov, 2020; Alexandrov, 2008, 2015; и др.), зависит системная организация поведения (экспериментально анализируемая через характеристики набора и отношений активированных элементов опыта), может оказывать различное влияние на эти процессы, т.е. различные индивидуальные особенности траекторий научения могут быть связаны с большей или меньшей представленностью процессов формирования нового или связанной с этим формированием приспособительной модификацией старого опыта. В настоящем проекте будут экспериментально проверены эти предположения о разном соотношении указанных процессов в формировании траекторий научения у разных индивидов. Для этого планируется сравнить на поведенческом уровне анализа индивидуальные особенности выполнения уже имеющихся навыков и приобретения новых как у животных, так и у человека. При этом у человека будет проведена оценка особенностей мозгового обеспечения выполнения и приобретения простых и сложных навыков на основе анализа компонентов связанных с поведением потенциалов, полученных при регистрации электроэнцефалограмм, а также осуществлено выявление связи параметров электрической активности мозга и сердца с индивидуальными характеристиками ментальности. Можно также предположить, что при формировании внешне сходного поведения ущественным фактором, определяющим возникновение наблюдаемых индивидуальных особенностей его выполнения, будет дифференцированность предшествующей обучению структуры опыта индивидов. Дифференцированность является принципиальной характеристикой указанной структуры, связанной со многими характеристиками процессов формирования и реализации поведения человека и животных, включая особенности его мозгового обеспечения (см. в Александров, 1989, 2016, 2020; Александров и др. 2017, 2020; Alexandrov et al., 2020a,b; Арутюнова, Александров, 2019; Bakhchina et al., 2019, Рождествин и др., 2015; см. также Шмальгаузен 1982; Tononi, Edelman 1998; Werner, Kaplan 1956; Чуприкова 1997, 2009). Как было обнаружено в ранее проведенных исследованиях, дифференцированность структуры индивидуального опыта данного поведения может быть выявлена через характеристики структурированности его нейронного обеспечения, т.е. на основании неравномерности распределения частот нейронной активности в поведенческих актах (Горкин, Кузина, 2019, 2020; Кузина, Александров, 2019), поэтому еще одной из задач исследования будет проведение сопоставления наблюдаемых параметров выученного в эксперименте поведения животных с характеристиками структурированности активности нейронов коры, выявляемые на основе частот активности индивидуальных нейронов коры в разных поведенческих актах. Поскольку формирование нового начинается, как правило, в стрессогенной ситуации рассогласования между новыми требованиями среды и имеющимся у индивида опытом взаимодействия с ней (напр., см. подробнее Александров и др., 2018) также будут проанализированы индивидуализированные биохимические особенности отставленных эффектов формирования опыта в ситуациях с разной степенью стресса у животных. Применение таких разноуровневых подходов (поведенческого, общемозгового, индивидуально-нейронного, биохимического) позволит, проследив динамику активности целостного организма в соотношении со средой на разных уровнях, не только дать междисциплинарное описание основы вариативности индивидуальных способностей к обучению и хранению опыта, но и за счет этого существенно приблизиться к созданию персонифицированных траекторий обучения различным навыкам, что является, в частности, одним из актуальных вызовов современного образования. Таким образом, реализация проекта будет способствовать разработке не только фундаментальных, но и практико-ориентированных проблемных полей.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Учаев А.В., Александров Ю.И. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ЗАДАННОГО ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОМ И «СВОБОДНОГО» ПОВЕДЕНИЯ ПРОДУЦИРОВАНИЯ ЛЖИ Психологический журнал (год публикации - 2023)

2. АПАНОВИЧ В.В., АРАМЯН Э.А., ГЛАДИЛИН Д.Л., ЮДАКОВ К.С., КАРПОВ С.А., ГОРКИН А.Г., АЛЕКСАНДРОВ Ю.И. РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ ПСИХОФИЗИЧЕСКОЙ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИОБРЕТЕНИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ НАВЫКА Экспериментальная психология, Т. 15. No 3. C. 222—238 (год публикации - 2022)
10.17759/exppsy.2022150315

3. Александров Ю.И., Сварник О.Е., Рождествин А.В., Гринченко Ю.В. Brain Mechanisms of Embodied Decision-Making International Journal of Cognitive Research in Science, Engineering and Education (IJCRSEE), 10(2), 163-171 (год публикации - 2022)
10.23947/2334-8496-2022-10-2-163-171

Публикации

1. УЧАЕВ А.В., НОСУЛЕНКО В.Н., АЛЕКСАНДРОВ Ю.И. СООТНОШЕНИЕ ВЕРБАЛИЗАЦИЙ И ДИНАМИКИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ИНДИВИДОВ, ПЕРЕДАЮЩИХ ЛОЖНОЕ СООБЩЕНИЕ Вопросы психологии, Т. 68. No 5 С. 119-133 (год публикации - 2023)

2. Учаев А.В., Апанович В.В. ВАЛИДНОСТЬ МЕТОДИКИ ВЫЯВЛЕНИЯ СКРЫВАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ, ОСНОВАННОЙ НА РЕГИСТРАЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ПРИ ТЕСТИРОВАНИИ НА ПОЛИГРАФЕ Экспериментальная психология, Том 16. № 1. C. 211—224. (год публикации - 2023)
10.17759/exppsy.2023160113

3. Булава А.И., Осипова З.А., Агапов В.В., Горкин А.Г., Александров И.О., Греченко Т.Н., Александров Ю.И. The Influence of Anxiety and Exploratory Activity on Learning in Rats: Mismatch-Induced c-Fos Expression in Deep and Superficial Cortical Layers Studies in Computational Intelligence, Advances in Neural Computation, Machine Learning, and Cognitive Research VII, Selected Papers from the XXV International Conference on Neuroinformatics, V. 1120, P. 323-333 (год публикации - 2023)
10.1007/978-3-031-44865-2_35

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В текущем отчетном периоде в рамках исследования закономерностей приобретения нового навыка в психофизической задаче были изучены поведенческие феномены и компоненты связанных с событиями потенциалов (ССП) ЭЭГ при решении задачи различения коротких интервалов времени. Было показано, что все группы участников исследования обладают сходным набором компонентов ССП, проявляющихся при оценке сигнала-эталона и оцениваемого сигнала. Период начала предъявления сигналов характеризуется быстро сменяющими друг друга негативными и позитивными колебаниями. Середина периода оценивания сигналов характеризовалась сменяющими друг друга компонентами со средними латенциями. Эпоха, предшествующая ответу, характеризовалась позитивным компонентом с латенцией высокого уровня вариативности. При анализе данных с наших теоретических позиций были сделаны выводы о том, что при решении задачи различения коротких интервалов времени возможно выделение субъективных этапов выполнения задачи. Также наблюдается смена набора функциональных систем непосредственно перед отчётным действием (ответом испытуемого). В рамках задачи изучения индивидуальных особенностей в условиях временной экспериментально индуцированной регрессии (дедифференциации) выполнены обработка и анализ ЭЭГ-данных. На этапе качественного анализа было выполнено исследование конфигурации P300. Сравнение данных экспериментальной (с этанолом) и контрольной серий показало, что в состоянии после введения этанола число участников исследования, у которых были выделены субкомпоненты в потенциалах, выше по всей выборке для всех задач, при этом достоверных различий по количеству субкомпонентов между аналитичными и холистичными индивидами под алкоголем не наблюдается. Таким образом, можно предположить, что в условиях временной алкогольной регрессии нивелируются различия между аналитичными и холистичными индивидами в структуре потенциалов и что процесс принятия решения холистичными индивидами становится более «аналитическим». В рамках задачи анализа индивидуальных особенностей приобретения многозвеньевого навыка обнаружения логических закономерностей в компьютерной симуляции типа квест было проведено сопоставление спектра мощности и ССП ЭЭГ для всех этапов задачи. Было найдено, что в группе научившихся мощности в низкочастотном диапазоне падают на этапе установившегося успешного поведения, в группе ненаучившиеся, наоборот, увеличивается. Был также проведён анализ дельта- и тета-диапазонов, который показал, что мощности в группе ненаучившихся растут и в том, и в другом случае. У научившихся мощности одинаково спадают к концу обучения, причём в случае первого светофора, где задача была значительно проще, спад мощностей менее выражен, чем в более сложном обучении второму светофору. Таким образом, было установлено, что пролонгированная неуспешность решения задачи характеризуется более выраженным низкочастотным диапазоном. Для решения задачи с чередованием при обучении завершена обработка и анализ данных сердечного ритма и показателей выполнения заданий, проанализированы связи между выраженностью индивидуальных свойств и показателями выполнения заданий. Из перечня событий, которые фиксируются в приложении A-Ware в ходе выполнения заданий каждым участником, подсчитывали время завершения заданий каждого уровня и число проб, которое для этого потребовалось. Выборочная энтропия сердечного ритма школьников, которая использовалась в качестве показателя динамики формирования структуры опыта индивидов (а именно временного снижения дифференцированности), имела высокую вариативность, и различия, связанные с индивидуальными свойствами участников, оказались незначимыми. Анализ динамики энтропии сердечного ритма аналитичных и холистичных студентов показал, что рост этого показателя в ходе выполнения заданий начинается с более низких значений у аналитичных участников. Таким образом, индивидуальные различия, выявляемые с помощью Шкалы аналитичности–холистичности, характеризуют различия ментальности индивида, которые могут не проявляться в показателях точности выполнения простых заданий, однако проявляются в показателях сердечного ритма. В рамках исследования, связанного с оценкой индивидуальной вариативности обучения многозвеньевым последовательностям актов, были проанализированы сессии видеозаписи в группе крыс, которые обучались уже без звукового сопровождения нажатия на вторую педаль в каждой из трех последовательностей и с модифицируемым расстоянием между педалями. В задаче сопоставления наблюдаемых параметров выученного в эксперименте поведения с характеристиками структурированности активности нейронов коры, проверялись гипотезы о характере связи между сравниваемыми переменными. Было установлено, что, с одной стороны, число эффективных многопедальных циклов от начала к концу обучения значимо возрастает, но при этом увеличивается также количество неэффективных многопедальных циклов. В задаче сопоставления наблюдаемых параметров выученного в эксперименте поведения с характеристиками структурированности активности нейронов коры была вновь получена высоко достоверная отрицательная корреляция между показателями длительности и вариативности реализации цикличного навыка, числом проверочных актов кормушки и структурированной активностью. Таким образом, было показано, что общий усредненный уровень структурированности активности популяции ретросплениальных нейронов оказывается высоко скоррелирован с такими показателями поведения, как индивидуальные временные и точностные характеристики исполнения поведенческих актов. В рамках задачи определения индивидуальных биохимических особенностей процессов формирования нового опыта для сравнения выраженности изменений, связанных с процессами стресс-индуцированного нейровоспаления в условиях актуализации систем доменов опыта достижения и избегания, были проанализированы на крысах поведенческая активность в модифицированных тестах «открытое поле» и «новый объект». В результате количественного анализа выявлены различия в уровне нейротрофического фактора мозга в медиальных зонах префронтальной коры в условиях формирования поведения достижения и избегания. Также обнаружена связь между индивидуальными различиями, выявленными с помощью поведенческого фенотипирования, и уровнем BDNF в прелимбической и инфралимбической зонах префронтальной коры. На основе полученных результатов за отчетный период опубликовано две статьи в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и/или Scopus. Подготовлено и сделано несколько докладов на Всероссийских научных конференциях.

Публикации

1. Булава А.И., Александров Ю.И. СВЯЗЬ УРОВНЕЙ BDNF В МЕДИАЛЬНЫХ ЗОНАХ ПРЕФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ ПРИ НАУЧЕНИИ С МОТИВАЦИЕЙ ФОРМИРУЕМОГО ПОВЕДЕНИЯ: ДОСТИЖЕНИЕ/ИЗБЕГАНИЕ ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИМ. И.П. ПАВЛОВА (год публикации - 2025)

2. Созинов А.А., Бахчина А.В., Кудинов С.С., Александров Ю.И. Перенос навыка, сердечный ритм и индивидуальные различия при научении достижению поощрения или избеганию потери ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, том 45, № 5, с. 54–64 (год публикации - 2024)
10.310.31857/S0205959224050071

Возможность практического использования результатов
Потенциально результаты проекта могут быть использованы в сфере образования.