ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКТИВНОСТИ РАБОЧЕЙ ПАМЯТИ: ЭФФЕКТ «ПЕРЕГРУЗКИ»

Цель изложенной в публикации работы – исследование индивидуальных особенностей продуктивной рабочей памяти человека и влияния на нее динамики среднелобного тета-ритма.

Методы. Автором в ходе эксперимента использовались поведенческое тестирование на основе программы для предъявления стимулов и регистрации ответов «PsyTask»; метод ЭЭГ (электроэнцефалография); методика измерения продуктивности рабочей памяти; сравнительный анализ. При обработке данных применялись программные пакеты EEGLab для Matlab и Fieldtrip.

Результаты. По результатам поведенческого тестирования было выделено две группы испытуемых: с «высокопродуктивной» и «низкопродуктивной» памятью. Участникам эксперимента – студентам и сотрудникам Уральского федерального университета и курсантам Уральского юридического института МВД – предлагался специально подготовленный авторский комплект заданий, сложность которых варьировалась от средней до сверхвысокой. Задания на выявление показателей и особенностей рабочей памяти включали в себя пробы с непосредственным запоминанием вербальных стимулов, а также пробы с мысленными манипуляциями стимульным материалом. Замеряемые характеристики тета-ритма ЭЭГ во время удержания информации в памяти сравнивались у представителей двух групп. Полученные данные показали относительно равномерную и схожую динамику снижения количества правильных ответов по мере увеличения сложности заданий. Однако изменения тета-ритма в разных группах имели резко выраженные различия. У «высокопродуктивных» испытуемых зафиксировано планомерное увеличение мощности тета-ритма в центральных отведениях со стабилизацией на самых трудных заданиях; у «низкопродуктивных» – после достижения максимальной активации тета-ритма при выполнении заданий средней сложности наблюдалось резкое падение его активности.

Научная новизна. На большой выборке (102 человека) продемонстрированы ЭЭГ-корреляты эффекта «перегрузки» памяти при достижении индивидуального порога возможностей по удержанию информации и манипуляции ею в рабочей памяти.

Практическая значимость. Актуальность работы связана со все увеличивающимися нагрузками на память человека в современном информационном обществе. Исследование механизмов, управляющих памятью, особенно важно для выяснения возможностей учащихся постоянно пополнять свои знания и самостоятельно решать различные когнитивные задачи, включая планирование, ориентацию в вербальном пространстве, мысленное манипулирование объектами и др.

1. Aftanas L. I., Golocheikine S. A. Human anterior and frontal midline theta and lower alpha reflect emotionally positive state and internalized attention: high-resolution EEG investigation of meditation // Neuroscience letters. 2001.№ 1 (310). Р. 57–60.

2. Baddeley A. Working memory: looking back and looking forward // Nature Reviews Neuroscience. 2003. № 10 (4). Р. 829–839.

3. Baddeley A. Working Memory: Theories, Models, and Controversies // Annual Review of Psychology. 2012. № 1 (63). Р. 1–29.

4. Barrett L. F., Tugade M. M., Engle R. W. Individual Differences in Working Memory Capacity and Dual-Process Theories of the Mind // Psychological bulletin. 2004. № 4 (130). Р. 553–573.

5. Brouwer A.-M. [и др.]. Estimating workload using EEG spectral power and ERPs in the n-back task // Journal of Neural Engineering. 2012. № 4 (9). Р. 045008.

6. Bush G. [и др.]. Anterior cingulate cortex dysfunction in attention-deficit/hyperactivity disorder revealed by fMRI and the Counting Stroop // Biological psychiatry. 1999. № 12 (45). Р. 1542–52.

7. Bush G., Luu P., Posner M. I. Cognitive and emotional influences in anterior cingulate cortex // Trends in cognitive sciences. 2000. № 6 (4). Р. 215–222.

8. Chee M. W. L., Choo W. C. Functional Imaging of Working Memory after 24 Hr of Total Sleep Deprivation // The Journal of Neuroscience. 2004. № 19 (24). Р. 4560–4567.

9. Daffner K. R. [и др.]. Mechanisms Underlying Age- and Performance-related Differences in Working Memory // Journal of cognitive neuroscience. 2011. № 6 (23). Р. 1298–1314.

10. Daneman M., Merikle P. M. Working memory and language comprehension: A meta-analysis // Psychonomic bulletin & review. 1996. № 4 (3). Р. 422–33.

11. D’Esposito M. From cognitive to neural models of working memory // Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences. 2007. № 1481 (362). Р. 761–72.

12. Dong S. [и др.]. Individual differences in working memory capacity are reflected in different ERP and EEG patterns to task difficulty // Brain Research. 2015. (1616). Р. 146–156.

13. Engle R. W. [и др.]. Working memory, short-term memory, and general fluid intelligence: a latent-variable approach // Journal of experimental psychology: General. 1999. № 3 (128). Р. 309.

14. Gevins A. [и др.]. High-resolution EEG mapping of cortical activation related to working memory: effects of task difficulty, type of processing, and practice // Cerebral cortex. 1997. № 4 (7). Р. 374–385.

15. Gevins A., Smith M. E. Neurophysiological Measures of Working Memory and Individual Differences in Cognitive Ability and Cognitive Style // Cerebral Cortex. 2000. № 9 (10). Р. 829–839.

16. Griesmayr B. [и др.]. Human frontal midline theta and its synchronization to gamma during a verbal delayed match to sample task // Neurobiology of Learning and Memory. 2010. № 2 (93). Р. 208–215.

17. Gur R. C. [и др.]. Age group and sex differences in performance on a computerized neurocognitive battery in children age 8–21 // Neuropsychology. 2012. № 2 (26). Р. 251–265.

18. Hyun J.-S., Luck S. J. Visual working memory as the substrate for mental rotation // Psychonomic Bulletin & Review. 2007. № 1 (14). Р. 154–158.

19. Itthipuripat S., Wessel J. R., Aron A. R. Frontal theta is a signature of successful working memory manipulation // Experimental Brain Research. 2012. № 2 (224). Р. 255–262.

20. Jaeggi S. M. [и др.]. On how high performers keep cool brains in situations of cognitive overload // Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 2007. № 2 (7). Р. 75–89.

21. Jensen O., Tesche C. D. Frontal theta activity in humans increases with memory load in a working memory task // European Journal of Neuroscience. 2002. (15). Р. 1395–1399.

22. Kennedy K. M., Raz N. Aging White Matter and Cognition: Differential Effects of Regional Variations in Diffusion Properties on Memory, Executive Functions, and Speed // Neuropsychologia. 2009. № 3 (47). Р. 916–927.

23. Klimesch W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis // Brain research reviews. 1999. № 2 (29). Р. 169–195.

24. Michels L. [и др.]. Simultaneous EEG-fMRI during a Working Memory Task: Modulations in Low and High Frequency Bands // PLoS ONE. 2010. № 4 (5). Р. 10298.

25. Missonnier P. [и др.]. Frontal theta event-related synchronization: comparison of directed attention and working memory load effects // Journal of neural transmission. 2006. № 10 (113). Р. 1477–1486.

26. Nelson J. [и др.]. Mapping interference resolution across task domains: A shared control process in left inferior frontal gyrus // Brain research. 2009. (1256). Р. 92–100.

27. Onton J., Delorme A., Makeig S. Frontal midline EEG dynamics during working memory // NeuroImage. 2005. № 2 (27). Р. 341–356.

28. Pesonen M., Hämäläinen H., Krause C. M. Brain oscillatory 4–30 Hz responses during a visual n-back memory task with varying memory load // Brain Research. 2007. (1138). Р. 171–177.

29. Redick T. S. [и др.]. Measuring Working Memory Capacity With Automated Complex Span Tasks // European Journal of Psychological Assessment. 2012. № 3 (28). Р. 164–171.

30. Sammer G. [и др.]. Relationship between regional hemodynamic activity and simultaneously recorded EEG-theta associated with mental arithmetic-induced workload // Human Brain Mapping. 2007. № 8 (28). Р. 793–803.

31. Sauseng P. [и др.]. Fronto-parietal EEG coherence in theta and upper alpha reflect central executive functions of working memory // International Journal of Psychophysiology. 2005. № 2 (57). Р. 97–103.

32. Scheeringa R. [и др.]. Trial-by-trial coupling between EEG and BOLD identifies networks related to alpha and theta EEG power increases during working memory maintenance // NeuroImage. 2009. № 3 (44). Р. 1224–1238.

33. Schmidt H. [и др.]. No gender differences in brain activation during the N-back task: An fMRI study in healthy individuals // Human Brain Mapping. 2009. № 11 (30). Р. 3609–3615.

34. Speck O. [и др.]. Gender differences in the functional organization of the brain for working memory // Neuroreport. 2000. № 11 (11). Р. 2581–2585.

35. Unsworth N., Spillers G. J. Working memory capacity: Attention control, secondary memory, or both? A direct test of the dual-component model // Journal of Memory and Language. 2010. № 4 (62). Р. 392–406.

36. White T. P. [и др.]. Theta power during encoding predicts subsequentmemory performance and default mode network deactivation // Human Brain Mapping. 2013. № 11 (34). Р. 2929–2943.

37. Zhang J. X. [и др.]. Is left inferior frontal gyrus a general mechanism for selection? // NeuroImage. 2004. № 2 (23). Р. 596–603.