Психофизиологические модели письменной речи при печати

Проект: исполнение гранта/договораисполнение гранта/договора в целом

Сведения о проекте

описание

Нарушения письма являются одними из важнейших индикаторов наличия речевых нарушений (Snowling et al., 2016). Свободная письменная речь отражает степень сформированности грамматической, лексической и семантической структур речи (Bishop et al., 2013). Феномен письменной речи в современных условиях можно раскрыть через печать на компьютере. В настоящее время большая часть населения во всех странах использует электронные устройства для печати. Так, дети начиная с 6 лет или даже раньше, могут печатать на планшетах или телефонах поисковые запросы для детских каналов, а пожилые люди активно осваивают новые методы связи и общаются в социальных сетях.
В зависимости от социальных условий и доступности компьютера демонстрируется различная степень сформированости навыка печати. Но важно отметить, что в настоящее время большинство людей обладают навыком печати на компьютере или планшете (Palin et al., 2019). Можно предположить, что это широко распространенный навык, изучение которого актуально в настоящее время. Для начала, необходимо рассмотреть когнитивные процессы, сопровождающие печать. Если говорить об слепой или полуслепой печати, то большинство исследований демонстрируют, что печать является примером иерархического контроля когнитивных процессов (Logan, Crump, 2011). Основная теория, которая стоит за процессом иерархического контроля при печати текста - это модель двух петель обратной связи (two feedback loops), которые обладают специфическими свойствами, касающимися обработки слов. Данная модель строится на иерархическом контроле когнитивных процессов (Scaltritti et. all, 2017).
Иерархический контроль функционирует как система взаимодействия элементов в отношении один-ко-многим (Logan, Crump, 2011). В случае печати это хорошо иллюстрируется на примере последовательного набора буква - слово - словосочетание - предложение - текст. Данная система состоит из самостоятельных элементов, которые организуют иерархию. Тем не менее, процессы когнитивной обработки в данной иерархии могут носить неиерархический характер, а выполняться одновременно (Scaltritti et. all, 2017). Например, при печати процессы формулирования предложения и печати слова могут выполняться в одно время, потому как эти два процесса задействуют разные психические процессы и области головного мозга. Предложение может быть сформулировано полностью, но процесс моторного ответа не успевает за скоростью формирования предложения. Поскольку печать - это зачастую осознанная деятельность, которая требует согласованности действий и некого контроля над ними, рассмотрим систему, которая была предложена Miller et al. (1960) и до настоящего времени остается актуальной. Он предположил, что процесс печати управляется с помощью TOTE, что расшифровывается как "test, operate, test, exit" (проверка, реализация, проверка, выход). Этот механизм аналогичен процессу прекращения обратного распространения ошибки. Рассмотрим его на примере печати буквы “Й”. После постановки цели (напечатать букву Й) выполняется проверка - сличение актуального состояния с желаемым (как далеко от буквы Й находится палец). Если актуальное состояние отличается от желаемого (палец далеко), производится уменьшение разницы между состояниями (палец перемещается). После этого производится еще одно сличение актуального состояния с текущим. Если задача может быть выполнена корректно (палец находится на клавише Й), то цикл завершается. Если задача не может быть выполнена корректно (например, палец вместо Й нажал на Ц), то процесс запускается сначала. В данном примере задача будет изменена, потому что перед тем, как напечатать корректную клавишу Й, необходимо будет стереть некорректную Ц с помощью Backspace, что усложняет процесс печати. Если при печати респондент исправляет ошибки, механизм ТОТЕ становится иерархическим - последовательность печати букв изменяется, поскольку в плане печати появляется новая клавиша. Это может иллюстрировать процесс передачи информации из внешней петли во внутреннюю. Таким образом можно выдвинуть предположение о принципе работы рабочей памяти и исполнительного внимания. Данный феномен был представлен в исследовании Kalfaoğlu и коллег (2018), в котором респонденты, которые не имели возможности исправить ошибку (нажатие клавиши Backspaсe, которая отвечает за удаление последних напечатанных символов), демонстрировали более успешную когнитивную деятельность (т.е. скорость печати была выше, количество ошибок при копировании текста - меньше). В чем может быть причина подобного явления? Когнитивные процессы респондента непрерывны в том случае, когда он выполняет рутинное, автоматизированное действие: печатает без исправления ошибок в процессе печати (Kalfaoğlu, Ç., Stafford, T., & Milne, E., 2018), печатает на знакомой клавиатуре (Scaltritti et al., 2018), имеет навыки слепой или полуcлепой печати (Scaltritti et al., 2017). Когда печать перестает быть автоматизированным действием, появляется дополнительная когнитивная нагрузка. Процесс воспроизводства речи усложняется не только необходимыми усилиями для печати (реализацию моторного ответа), но и когнитивными усилиями по поиску необходимой буквы, что задействует пространственное мышление, поисковые механизмы, исполнительное внимание и рабочую память (García-Marco et al., 2019; Scaltritti et al., 2017; Logan & Crump, 2011). Тогда как в случае автоматизированного процесса все эти функции могут не участвовать активно, потому как механической памяти может быть достаточно для реализации действия (Van der Meer & Van der Weel, 2017). Соответственно, иерархия процессов формулировки и реализации при печати идет независимо, и деятельность становится продуктивнее.
Возвращаясь к процессам обработки информации в процессе печати, следует отметить следующие моменты. Существует несколько теорий, которые были выдвинуты и проверены в разное время John, 1996; Rumelhart & Norman, 1982; Salthouse, 1986). Самое широкое распространение среди психофизиологических моделей печати отдается модели двух петель обратной связи (two nested feedback loops). Внешняя петля начинается с понимания или формулирования речи и заканчивается на моменте генерирования серии слов, которые должны быть напечатаны. Внутренняя петля в свою очередь начинается с получения слова, которое требуется напечатать, и заканчивается последовательным нажатием клавиш (Logan & Crump, 2009). Эта теория включает в себя глобальные процессы (формулирование и реализация), не заостряя внимание на более мелких процессах, таких как, например, моторика пальцев. Эти процессы описываются в более ранних теориях (Flanders & Soechting, 1992).
На примере копирования слов можно проверить актуальную работу двух петель обратной связи (Logan & Crump, 2011).. Существует довольно много экспериментов по печати слов, которые подтверждают эту теорию. Во внешней петле происходит формулирование предложения (смысловой единицей которого является слово), а во внутреннюю петлю передается только слово, которое во внутренней петле разделяется посимвольно. Каждый символ соответствует определенному моторному паттерну, который выражается через нажатие на клавишу. Экспериментальное изменение процессов печати демонстрировало, что процесс копирования слова действительно соответствует иерархической модели. Внешняя и внутренняя петли реализуют различные задачи. Внешняя петля обеспечивает развитие генеральной идеи, формулирование предложений, организацию процесса печати и направление команд. При этом во внутренней петле самопроизвольно реализуется исполнение и корректировка этих команд. Соответственно, можно предположить, что формулирование предложений при печати – это два процесса, психофизиологию которых можно проследить экспериментально. Для этого необходимо создать условия, отражающие процесс печати без формулирования предложения (т.е. копирования) и процесс печати сформулированного предложения.Внешняя и внутренняя петли имеют доступ к различной информации. Например, внутренняя петля информационно изолирована - в ней обрабатывается только актуально поданная информация (слово, которое необходимо напечатать). В свою очередь внешняя петля обладает более полной информацией (все предложение, которое планируется напечатать). Тем не менее, во внешней петле не хранится информации о том, какой рукой производится печать и как буквы размещаются на клавиатуре. Данный феномен отражает процесс хранения и обработки информации. Можно предположить, что путем анализа психофизиологических компонентов (вызванных потенциалов и частотно-волновых характеристик нейрональной активности) и поведенческих ответов (элементов печати, таких как длина пауз, скорость печати и т.д.) возможно отразить особенности протеканий процессов рабочей памяти.
- Внешняя и внутренняя петли опираются на разный тип обратной связи. Если внутренняя петля полагается на обратную связь непосредственно от клавиатуры (корректная ли клавиша нажата, и есть ли необходимость ее исправлять), то внешняя петля ориентируется на информацию, которая появляется на экране (верное ли слово или предложение было напечатано, и нет ли в нем ошибок). Это соответствует поставленным на каждом уровне целям. Можно предположить, что путем анализа исправлений ошибок можно отследить элементы исполнительного внимания. Моторные ответы (нажатие клавиши Backspace) и вызванные потенциалы в момент исправления ошибки могут продемонстрировать корреляцию с показателями исполнительных функций респондента.

Резюмируя вышенаписанное, письменная речь является примером многоуровневой функциональной когнитивной деятельности, которая затрагивает такие психические процессы как воображение, речь, внимание, долговременная, моторная и рабочая память, а также реализация движений мелкой моторики. Если рассматривать более крупные модули, то внешняя петля - это блок генерирования предложения (речь, воображение, память), а внутренняя петля - блок реализации (мелкая моторика, моторная память, долговременная память, внимание). Данная модель включает в себя как описание когнитивных процессов, происходящих в ходе печати, так и описание психофизиологических и нейрофизиологических механизмов.
Модель двух петель, проверялась чаще всего в психофизиологических экспериментах, при которых регистрировалась электроэнцефалографическая и миографическая активность. По результатам исследований было выявлено, что при печати на компьютере в теменных и затылочных областях наблюдалась рассинхронизация в диапазоне тетта и альфа ритмов, проявляющаяся непосредственно после сенсорной печати (Van der Meer A. L. H., Van der Weel F. R., 2017). Также существуют исследования, демонстрирующие тетта активность в фронтально-медиальной области при копировании текста (Kalfaoğlu, Ç., Stafford, T., & Milne, E., 2018), что свидетельствует об общем повышении когнитивной нагрузки в процессе печати.
Также следует отметить исследования потенциалов, связанных с событиями. Согласно данным работам латерализованный потенциал моторного ответа (LRP, Logan & Crump, 2011), предваряющий печать следующей буквы, можно рассматривать индивидуально для каждого символа. Также при печати одной буквы может появляется потенциал P300, который обеспечивает реакцию в ответ на новый стимул (Lebedev, Nicolelis, 2017). Существует исследование, демонстрирующее, что потенциал, связанный с моторным ответом, показывает высокую прогностическую валидность для последующей буквы в случае печати двумя пальцами на сенсорной клавиатуре (Nguyen et al., 2018)

Резюмируя все вышенаписанное, можно сказать, что основной моделью, которая описывает письменную речь в процессе печати на компьютере, является модель двух петель обратной связи. Данная модель предполагает наличие иерархического когнитивного контроля как над формулированием предложений, так и над реализацией моторного ответа (непосредственно печатью).. Данная модель может описать функциональные особенности когнитивных способностей при печати. Исходя из этого, можно предположить, что диагностические возможности письменной речи могут быть определены путем сравнительного анализа результатов методик, определяющих уровень развития когнитивных и исполнительных функций с психофизиологическими и поведенческими показателями при печати. Проблематика данного исследования заключается в определении соотношения характеристик печати и когнитивных и исполнительных функций. Процесс печати может эффективно отражать основные психофизиологические процессы, которые могут демонстрировать корреляцию с клинико-психологическими методами диагностики. Такие индексы как скорость печати, длина пауз, количество ошибок, количество исправлений ошибок - это элементы печати, которые демонстрируют такие аспекты внимания как переключение, устойчивость и концентрация. Также можно изучить, какие из элементов печати могут характеризовать состояние различных видов памяти. Формулирование предложений, сложность высказывания и его длина могут описывать словарный запас и некоторые особенности мышления. Если вышеперечисленные данные можно оценивать и без параллельной регистрации ЭЭГ, то при оценке функционального состояния головного мозга в процессе печати можно наблюдать широкий диапазон диагностических возможностей - от оценки потенциалов, связанных с событием (в некоторой литературе - вызванных потенциалов) - до спектрального или вейвлет анализа в частотно-временном диапазоне.
АкронимRFBR_ASP_2020
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания1/09/201/09/22

Ключевые слова

  • письменная речь
  • формулирование письменных предложений
  • печать
  • мелкая моторика
  • психофизиология
  • потенциалы связанные с событием
  • вызванные потенциалы
  • когнитивные способности