XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Профиль асимметрии и его соотношение с функциональной асимметрией полушарий головного мозга у учащихся 2 класса

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Пономарев Я.А. 1

---

1МАОУ "Лицей №97 г.Челябинска"

Белова Т.В. 1Мальцева А.С. 2

---

1МАОУ «Лицей № 97 г. Челябинска»

2ЮуРГУ кафедра психологии управления и служебной деятельности

Работа в формате PDF

2.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Асимметрию нашего тела, особенно асимметрию мозга, часто связывают с успешностью обучения в школе и с одаренностью в разных сферах. При этом про асимметрию делают выводы на основе признаков, которые легко наблюдать. Например, по тому, какой рукой человек пишет. Однако исследователи утверждают: если правая рука развита лучше, это означает лишь то, что лучше развит определенный участок двигательной коры левого полушария, который отвечает за движение кисти, ладони и пальцев этой одной руки. И никаких выводов о развитии других зон этого или другого полушария и соответствующих способностей мы делать не можем.

Мы решили исследовать асимметрию разных частей нашего тела – рук, ног, глаз, ушей, чтобы проверить действительно ли у правшей и левшей (людей с ведущей правой или левой рукой) асимметрия других органов движения и чувств может не совпадать с асимметрией ведущей руки? И еще мы хотим заглянуть глубже и проверить, связана ли наблюдаемая асимметрия с асимметрией активности коры полушарий головного мозга.

Цель исследования: изучить особенности асимметрии разных частей тела у моих одноклассников (правшей и левшей) и проверить, насколько они связаны с асимметрией мозга.

Для достижения этой цели мы должны были решить следующие задачи:

Изучить теорию о типах асимметрии в природе, в теле человека и связанных с этим особенностях головного мозга;

Составить список заданий (проб) для определения ведущей конечности (рука, нога) и органа чувств (глаз ухо);

Исследовать особенности индивидуальной асимметрии у моих одноклассников с помощью выбранного набора заданий (проб);

С помощью специального прибора («Активациометр») исследовать ведущее полушарие у моих одноклассников;

Сравнить результаты, полученные с помощью набора заданий, и замеров на приборе у правшей и левшей.

Гипотезы исследования:

Нет людей, у которых доминирует всё с одной стороны тела – рука, нога, глаз, ухо, полушарие;

Доминирование в теле (рука, нога, глаз, ухо) связано с общим доминированием противоположного полушария мозга.

Методы исследования: теоретические (чтение литературы, просмотр научно-популярных фильмов), практические (проведение проб, аппаратурное исследование), математические (подсчет полученных результатов исследования и их анализ).

Предмет: асимметрия тела человека.

Объект: соотношение профиля асимметрии и функциональной асимметрии полушарий мозга.

1. Теоретическая часть

1.1. Понятие и виды симметрии

Слово асимметрия связано с именем древнегреческого скульптора Пифагора Регийского (не путать с математиком Пифагором Самосским). Он определял ее как красоту человеческого тела и окружающего мира. Симметрия – с греческого языка переводится как соразмерность. Мы наблюдаем гармонию симметрии, которая нас окружает. Например, в архитектуре (Приложение, рис. 1, 2).

Симметрия в биологии – это повторение каких-то частей тела у животного или растения в определенном порядке. Но для живых организмов важно не то, что они красивые, а то, что они должны передвигаться и добывать еду. Также симметрия может быть показателем здоровья особи и означать, что она может дать здоровое потомство. Чаще всего мы встречаем лучевую и билатеральную (зеркальную) симметрию (Приложение, рис. 3, 4.).

Лучевая симметрия. Ее можно встретить только у обитателей морей и океанов. Через центр их тела можно провести несколько линий (лучей) так, что части тела между ними будут одинаковыми, симметричными. Их тело может быть похоже на шар, купол, цилиндр или звезду. Животные с лучевой симметрией обычно передвигаются медленно, некоторые и вовсе прикрепляются ко дну. Такая форма тела позволяет передвигаться в любом направлении, захватывать добычу и чувствовать приближение хищника с любой стороны.

Билатеральная симметрия. Появление этого типа симметрии связано с необходимостью более активно передвигаться. Этот тип симметрии встречается чаще – у всех наземных животных и многих обитателей воды. Тело этих животных устроено так, что можно провести линию, которая разделит его на 2 зеркальные половины. Поэтому иначе билатеральная симметрия называется – зеркальной. Всегда есть небольшие отклонения от совсем точного зеркального отражения.

Люди тоже обладают билатеральной (зеркальной) симметрией. Но в нашем теле много не сразу заметной асимметрии. Ученых увлекают причины и последствия несимметричности нашего организма. Поэтому в практической части я решил проверить – действительно ли мы не так симметричны, как кажется; насколько мы несимметричны и какое участие в этом принимает мозг?

1.2. Асимметрия тела человека – снаружи и внутри

Несмотря на билатеральную симметрию, мы не абсолютно симметричны. У нас есть парные и непарные органы и конечности. Парные – расположены симметрично. А непарные – несимметрично. Это связано с несколькими причинами:

Компактность расположения внутренних органов – если бы все органы располагались симметрично, у нас было бы узкое, длинное тело. А с таким телом жить сложно и неудобно.

Сохранение равновесия при передвижении.

Более равномерное снабжение кровью правой и левой половин тела.

Парные органы не абсолютно одинаковые. Всегда есть случайные отклонения от симметрии. Например, узор на пальцах (отпечатки) всегда отличается. Есть и закономерные отличия – один из парных органов оказывается развит лучше из-за более интенсивной тренировки. Особенно это заметно для передних конечностей у животных и рук у человека. Исследователи заметили, что среди животных, как и среди людей, встречаются левши и правши. Так, мой кот Шерлок правша.

У животных правши и левши встречаются одинаково часто. А среди людей правшей гораздо больше (до 90 %) – из 10 человек скорее всего 8-9 будут правшами и только 1-2 – левшами.

Почему у людей правши встречаются чаще, чем среди животных? Во-первых, из-за способа передвижения. Животные используют передние конечности для передвижения. Гораздо удобнее передвигаться, если обе конечности развиты примерно одинаково. Поэтому частота предпочтения одной передней лапы – это скорее случайный признак. Интересно, что в зоопарках большинство обезьян правши, а в дикой природе – правшей и левшей поровну. Это связано с тем, что обезьяны копируют поведение людей и живут в искусственной среде, которую создают правши. Животному приходится чаще работать правой лапой. Значит среда тоже влияет на уровень асимметрии.

Во-вторых, доминирование правой руки у человека связано с генами. В отличии от животных человек умеет говорить. В мозге человека есть специальные центры, отвечающие за умение говорить и понимать речь. Они расположены чаще в левом полушарии мозга у правшей – это определяется генами, которые также влияют на более тонкое развитием расположенной рядом двигательной коры левого полушария, отвечающей за правую руку (Приложение, рис.6). У левшей чаще рождаются дети-левши.

Также несимметрично развиты мышцы ног. Именно поэтому человек, заблудившийся в лесу, ходит по кругу – одной ногой он делает шаг чуть длиннее и постепенно, незаметно для себя, поворачивает. Одним уголком губ мы улыбаемся чуть сильнее, одной бровью двигаем чуть больше, одним глазом чаще подмигиваем, чем другим. Чем чаще мы используем мышцу, тем больше она тренируется и тем больше вероятность, что мы снова будем ее использовать. Тренируется не только мышца, но и мозг – конкретные участки мозга, которые отвечают за эти мышцы.

С глазами и ушами примерно так же. Одно ухо или глаз могут изначально видеть или слышать чуть лучше, чем парный собрат. И мы начинаем чуть чаще присматриваться и прислушиваться одним глазом и ухом. В итоге участки мозга, ответственные за них, развиваются лучше, и мы снова и снова присматриваемся и прислушиваемся чуть чаще одним глазом или ухом. Они становятся ведущими.

Даже если мы правши (пишем правой рукой) – это не гарантирует, что ведущим глазом будет правый! Набор ведущих конечностей и органов чувств называется индивидуальным профилем асимметрии, который мы как раз будем изучать.

1.3. Асимметрия мозга

Мозг тоже парный орган. Конечно, мозг у нас один, но от состоит из 2-х половинок – полушарий. Они связаны мозолистым телом – толстой системой «проводов». Кора полушарий состоит из особых клеток – нейронов. Именно нейроны реагируют на воздействия внешнего мира и приводят в движение мышцы. От того, сколько нейронов активировалось для какой-то работы зависит уровень активации полушарий головного мозга.

Нейроны и связи между ними. Строение нейронов отличается от строения других клеток нашего тела (Приложение, рис.5). У них есть множество отростков. Одними они принимают информацию от других нейронов (дендриты). И одним – передают информацию другим нейронам (аксон). Нейроны «общаются» друг с другом чрез синапсы – в них происходят электрические и химические реакции.

Важнее, не количество нейронов, а количество синапсов. Когда мы учимся – мы, на самом деле, формируем и укрепляем синапсы – то есть связи между нейронами. Это как протаптывание дорожки – где чаще ходим, там шире тропинка; где перестаем ходить – тропинка зарастает. Именно так образно работает память! Поэтому надо повторять то, что написано в учебниках, отрабатывать приемы на тренировках, повторять песни и отрывки спектакля на репетициях – укреплять связи меду нейронами. И поэтому так сложно избавляться от вредных привычек и развивать новые.

В стихотворении А.С. Пушкина есть такая строка – «К нему не зарастет народная тропа». Это означает, что его не забудут!

Кора головного мозга. Нейронов в мозге очень много! Около 100 миллиардов – это больше, чем звезд в нашей галактике Млечный путь. Как же они туда помещаются? Слой нейронов, которые покрывают мозг называют корой больший полушарий. Она скомкана, как бумажка. Если развернуть кору полушарий, то ее площадь будет равна примерно 1,2 м². Выпуклые части комочка называются извилинами. Разные участки коры отвечают за разную работу – у них есть специализация.

Полушария мозга и их специализация. Любопытно, что за правую часть тела отвечает левое полушарие (и наоборот). Нервы совершают перекрест и информация от правой руки идет к коре левого полушария. И именно левое полушарие управляет движением правой руки. Центры речи расположены совсем рядом с извилинами, в которые приходит информация от конечностей и из которой осуществляется активация их движений (Приложение, рис. 6). Это 2 специальные извилины – моторная (двигательная) и сенсорная (чувствительная).

В связи с этим появилось предположение о несимметричности полушарий и о большей активности одного из них. После исследования нобелевского лауреата Роджера Сперри стали даже говорить о правополушарном и левополушарном типе мышления. Однако идея о разделении людей на «правополушарных», с более выраженными творческими способностями, и «левополушарных», склонных к логическому мышлению – на современном этапе развития науки опровергнута.

Подтверждено, что существует специализация зон мозга – разные зоны отвечают за работу с разной информацией. Но многие области уникально расположены у разных людей. В связи с тем, что образуются уникальные связи между отдельными нейронам – это неповторимо от человека к человеку. Мы помним один и тот же стих, лицо одного и того же человека, например, но конкретные нейроны, благодаря которым мы это помним у каждого из нас отличаются.

Существует специализация, доминантность по слуху, зрению, право/леворукости – однако они индивидуальны. Степень выраженности асимметрии в работе головного мозга и соответствующих парных органов, которыми он управляет, является результатом развития конкретного человека. Исследователи подчеркивают отсутствие однозначной связи между доминирующей рукой и доминирующим полушарием. В рамках одного органа и разных задач может изменяться тип доминирования.

Однако можно предположить, что, если все ведущие конечности и органы находятся с одной стороны, то, возможно, соответствующее им (противоположное) полушарие окажется все же доминирующим. Это мы тоже будем проверять в нашем исследовании.

2. Методы

В исследовании приняли участие учащиеся 2 г класса МАОУ «Лицей № 97 г. Челябинска», 10 человек.

Основные методы исследования: наблюдение, эксперимент, аппаратурная диагностика.

Индивидуальный профиль асимметрии конечностей и органов чувств исследовался экспериментально - с помощью нескольких проб (см. 2.1.). Функциональная асимметрия полушарий головного мозга исследовалась с применением прибора «Активациометр, 9К» (см. 2.2.).

2.1. Исследование индивидуального профиля асимметрии

Индивидуальный профиль асимметрии – это набор доминирующих конечностей и органов чувств у конкретного человека. Выделяют моторную (двигательную) и сенсорную (чувственную) симметрию – асимметрию. У каждого человека сочетание будет индивидуальным. В исследовании мы будем давать несколько заданий на каждый вид асимметрии и выявлять их индивидуальное сочетание у каждого ребенка: ведущая рука (5 заданий); ведущая нога (5 заданий); ведущий глаз (3 задания); ведущее ухо (3 задания).

Список заданий, с помощью которых исследовался индивидуальный профиль асимметрии

1. Определение ведущей руки

1.1. Сложи руки в «замок» - сверху окажется палец ведущей руки

1.2. Аплодисменты – активно хлопающая сверху ладонь принадлежит ведущей руке

1.3. Письмо – ведущая рука та, которой ты пишешь

1.4. Мяч в цель – какой рукой ты бросишь мяч в цель, та и является ведущей

1.5. Поза «Наполеона» - сложи руки на груди, рука, которая окажется сверху, ведущая

2. Определение ведущей ноги

2.1. «Нога на ногу» - сверху окажется ведущая нога

2.2. «Шаг с места» - ведущая та, которой сделан шаг

2.3. «Пнуть по мячу» - ведущая та, которой пнешь мяч

2.4. «На одной ноге» - удобнее и проще стоять на ведущей ноге

2.5. «Встать на стул» - ведущая та, с которой начал вставать на стул

3. Определение ведущего глаза

3.1. Моргни одним глазом – подмигнем ведущим глазом

3.2. Подзорная труба – поднесем трубу к ведущему глазу

3.3. Карандаш – «не убегает» изображение от ведущего глаза

4. Определение ведущего уха

4.1. Что за дверью – ведущее то, которое мы прикладываем к двери

4.2. Сверчок в ладонях – приложим ладошки со сверчком к ведущему уху

4.3. Обернись на имя – обернемся стороной тела с ведущим ухом

Исследование функциональной асимметрии полушарий мозга

Функциональная асимметрия полушарий головного мозга исследовалась с применением прибора «Активациометр, 9К». Прибор разработан Ю.А. Цагарелли. Он определяет уровень активации нейронов каждого полушария – количество нейронов, активных в мозге в данный момент – за счет регистрации кожно-гальванической реакции на ладонях рук

Для диагностики надо плотно прижать ладони обеих рук одновременно к правой и левой парам пластинчатых электродов. Важно, чтобы ладони лежали симметрично, а пластины были прижаты до упора. Через 2-5 сек. программа автоматически осуществит расчет показателя функциональной асимметрии и заносит их в экранную форму протокола диагностики. Индикатор активации левого полушария (АП лев.) отражает сигналы, поступающие от правой пары пластинчатых электродов, а индикатор активации правого полушария (АП прав.) – сигналы, поступающие от правой пары пластинчатых электродов.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Асимметрия «на лицо»

Сначала я решил проверить, насколько сильно асимметричны лица. Мы с родителями выбрали по одной фотографии каждого и с помощью приложения сделали симметричные лица – по правой и левой стороне (Приложение, рис. 7, 8, 9). Оказалось, что у нас с папой гораздо более симметричные лица, чем у мамы.

Потом мы втроем с мамой и папой выполнили все задания на определение ведущих руки, ноги, глаза и уха; и измерили с помощью прибора асимметрию полушарий головного мозга. Все мы правши. Но когда я посчитал результаты по всем заданиям, оказалось, что у меня и папы из 16 заданий в 14-ти проявляется доминирование справа и 2 слева; а у мамы - 13 справа и 3 слева. При этом у меня и папы ведущим оказалось левое полушарие, а у мамы правое.

У нас с папой все получилось логично – доминирование левого полушария согласуется с ведущей правой рукой, большинством заданий с доминированием правой стороны. А у мамы, несмотря на практически аналогичные результаты, доминирующим оказалось правое полушарие.

3.2. Профиль асимметрии у моих одноклассников

В моем классе из 30 человек левшами являются только 2 человека. В исследовании приняли участие 10 человек – 2 левши и 8 правшей (рис. 1).

Рис. 1. Соотношение количества правшей и левшей в моем исследовании

Левшами и правшами мы будем называть тех, кто пишет, соответственно, левой или правой рукой (это одно из 16 заданий). Каждый человек выполнил 16 заданий на определение ведущих руки, ноги, глаза, уха и прошел процедуру определения асимметрии полушарий мозга на приборе «Активациометр – 9К» (Приложение, рис. 10, 11).

По результатам выполнения заданий я сделал таблицу, где видно, сколько левшей и правшей в каждом задании показали ведущую правую или левую конечность / орган чувств (таблица 1).

Я сделал два предположения: 1) в каждом задании найдутся правши с ведущей левой и левши с ведущей правой рукой/ногой/глазом/ухом; 2) у каждого правши хотя бы в одном из 15 заданий будет доминировать левая рука/нога/глаз/ухо и у каждого левши хотя бы в одном – правая.

Сравним результаты по заданиям.

- В 2-х заданиях у всех правшей и левшей доминирует соответствующая конечность/орган чувств: «шаг с места» (ведущая нога); «что за дверью» (ведущее ухо). Получается, что эти пробы абсолютно согласуются с ведущей рукой и, значит, скорее всего связаны на уровне мозга.

- В остальных 13 заданиях есть ребята, у которых доминирует не соответствующая конечность/орган чувств – у левши правая, или у правши левая. Чаще всего рассогласование с «ведущей рукой» наблюдается по пробам на ведущую руку «руки в замок» (4 человека); на ведущую ногу «на одной ноге» (4 человека); на ведущий глаз «карандаш одним глазом» (5 человек); на ведущее ухо «обернись на имя» (4 человека). Это самые неоднозначные задания, результат которых может быть связан с различными причинами.

Сравним результаты у ребят.

- Только у одного человека во всех заданиях ведущими являются правые рука, нога, глаз и ухо.

- У 9-ти человек хотя бы в одном задании появлялось доминирование другой стороны тела. У 1-го человека – в одной пробе, у 3-х человек – в двух пробах, у 3-х – в трех пробах, по 1-му – в шести и восьми пробах – доминирует не соответствующая конечность/орган чувств.

Таблица 1. Результаты по 16 пробам для правшей и левшей, кол-во человек

Таким образом, наша первая гипотеза исследования не подтвердилась – выявлено, что есть люди с абсолютной асимметрией по всем выбранным заданиям. Их мало (у нас 1 человек), но они все же есть.

Далее интересно проверить, будет ли у этих ребят соответственно отличаться уровень асимметрии полушарий мозга, от которых и зависит активность и чувствительность конечностей и органов чувств. Например, будет ли у этого одного человека сильнее всего преобладать левое полушарие. Или будут ли более уравновешенными полушария у ребят, которые в пробах показали доминирование то правых, то левых конечностей и органов чувств? Для проверки второй гипотезы я проводил диагностику асимметрии полушарий с помощью прибора «Активациометр, 9К».

3.3. Асимметрия в работе мозга у моих одноклассников

Я протестировал всех одноклассников, выполнявших задания, с помощью прибора «Активациометр, 9К» (Приложение, рис. 11). Результаты представлены на рисунке 2.

У обоих левшей моего класса ведущим полушарием оказалось левое, а не правое полушарие (рис. 2). Причем значение (уровень) асимметрии у ребят одинаковые несмотря на то, что у одного человека 8 левых и 8 правых проб (выполненных заданий), а у другого – 14 левых и 2 правые.

Рис. 2. Преобладающее полушарие в группе левшей и правшей

Среди правшей при этом оказалось 2 человека с преобладающим правым полушарием (рис. 2). Хотя у этих ребят выявлено по 13 правых проб.

У одноклассника, который во всех пробах показал доминирование правой стороны, уровень доминирования левого полушария не отличается от других ребят, у которых есть несколько «левых проб» при доминирующем в целом левом полушарии.

Таким образом, вторая гипотеза тоже опровергнута – ведущая конечность, доминирование конечностей и органов чувств не связано на прямую с общим доминированием противоположного полушария мозга.

Выводы

В результате изучения теории я выяснил, что у людей доминирование одной стороны тела связано с работой нейронов противоположного полушария.

Мы выбрали 16 заданий на определение ведущей руки, ноги, глаза, уха и предложили выполнить их моим одноклассникам, среди которых были 2 левшей.

В результате оказалось, что есть люди, у которых во всех заданиях доминирует одна половина тела. Этих людей мало (у меня в исследовании всего один человек). У большинства все-таки хотя бы в одном задании появлялось доминирование другой стороны тела. То есть наше первое предположение не подтвердилось, хотя оказалось очень близко к реальности.

С помощью специального прибора («Активациометр») было исследовано ведущее полушарие у моих одноклассников. Оказалось, что нет однозначной зависимости между ведущими конечностями, органами чувств и доминированием соответствующего (противоположного) полушария. У одноклассников-левшей доминировало левое полушарие, а у некоторых правшей – правое. То есть второе предположение не подтвердилось.

Значит, нельзя делать вывод о доминировании полушария по тому, какие конечности и органы чувств являются у человека ведущими.

Список литературы

Зотова Е.А., Усманова Ш.Ш. Взаимосвязь функциональной асимметрии мозга и особенностей эмоционально-личностной и когнитивной сферы у школьников младших классов // Вестник КРАУНЦ. Гуманитарные науки. 2016. №1 (27). С. 68-74.

Игнатьева Л.Е., Майдокина Л.Г. Диагностика межполушарной асимметрии у спортсменов-игровиков // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 4. – URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24982.

Латерализация функций головного мозга. – URL: https://www.b17.ru/dic/ lateralizatsiya_funktsiy_golovnogo_mozga/.

Моторные пробы. Лабораторныеработы. – URL: https://bstudy.net/960972/ sport/laboratornaya_rabota_motornye_proby.

Симерницкая Э.Г. Нейропсихологическая методика экспресс-диагностики «Лурия-90». М.: Знание, 1994. 45 с.

Тело человека. Энциклопедия «Хочу все знать». – Ростов-на-Дону: Издательский дом «Проф-Пресс», 2016, 48 с.

Тришин А.С., Тришин Е.С., Кудряшова Ю.А., Бердичевская Е.М., Кудряшов Е.А. Индивидуальный профиль асимметрии как фактор двигательного стереотипа квалифицированных спортсменов // Физическая культура, спорт - наука и практика. 2020. С. 31-33.

Ученые составили карту функциональной латерализации мозга человека. – https://nplus1.ru/news/2019/03/30/functional-brain-map.

Цагарелли Ю.А. Системная диагностика и развитие психических функций с помощью аппаратурно-программного комплекса «Активациометр АЦ-9К» / Учебное пособие. – Казань. – МНПО «Акцептор», программное обеспечение, – 2021. – 385 с.

Яблокова Л.В.  Пылаева Н.М.  Ахутина Т.В.  Полонская Н.Н. Методы нейропсихологического обследования детей 6-8 лет - Вестник Московского университета. Серия 14. – Психология. – URL: http://childpsy.ru/lib/articles/id/9679.php.

6 мифов о мозге и их разоблачение. По книге «Нейрофитнес» Р. Джандиала. – .Блог издательства «Манн, Иванов и Фербер» (mann-ivanov-ferber.ru). – URL: https://blog.mann-ivanov-ferber.ru/2020/11/04/6-mifov-o-mozge-i-ix-razoblachenie/.

Приложение

Рис. 1. Симметрия в архитектуре Рис. 2. Симметрия в архитектуре

Кафедральный собор Южно-Уральский

Симеона Верхотурского государственный университет

Рис. 3. Билатеральная Рис. 4. Лучевая симметрия

(зеркальная) симметрия Морская звезда

Мой кот Шерлок

Рис. 5. Строение нейрона Рис. 6. Специализация некоторых

участков коры мозга

Я

Папа

Мама

Рис. 10. Как я проводил исследование.

Пробы на определение ведущих конечностей и органов чувств

Рис. 11. Как я проводил исследование доминирующего полушария

на приборе «Активациометр-9К»

Рис. 12. Как я считал результаты