Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ У ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к области медицины, в частности к физиологии, психофизиологии и неврологии, и может быть использовано для количественного определения объема оперативной памяти как у здорового, так и у больного человека.

Оперативная память - это такой вид памяти, который обеспечивает непосредственное осуществление человеком актуальных действий и операций. Продуктивность оперативной памяти определяется способностью человека организовывать запоминаемый материал, создавать целостные комплексы - единицы оперативной памяти. Примерами использования различных блоков оперативных единиц может служить чтение по буквам, слогам, целым словам или комплексам слов. Оперативная память функционирует на высоком уровне, если человек видит не частные, а общие свойства различных ситуаций, объединяет сходные элементы в более крупные блоки, перекодирует материал в единую систему. Кроме того, функционирование оперативной памяти сопряжено со значительным нервно-психическим напряжением, так как она требует одновременного взаимодействия ряда конкурирующих центров возбуждения. При оперировании с объектами, состояние которых изменяется, в оперативной памяти может удержаться не более двух переменных факторов. Оперативная память позволяет сохранять информацию на время, необходимое для решения тех или иных задач. Пока рабочий материал по решению задач функционирует, он составляет содержание оперативной памяти, в которой сочетается информация из кратко- и долговременной памяти.

Значение памяти в жизни человека очень велико, в том числе и оперативной. Абсолютно все, что мы знаем, умеем, есть следствие способности мозга запоминать и сохранять в памяти образы, мысли, пережитые чувства, движения и их системы.

Перед наукой стоит ряд сложных задач, связанных с изучением процессов памяти: учение того, как запечатлеваются следы, каковы физиологические механизмы этого процесса, какие условия содействуют этому запечатлению, каковы его границы, какие приемы могут позволить расширить объем запечатленного материала. Помимо этого существуют и другие вопросы, на которые необходимо дать ответ. Например, как долго могут храниться эти следы, каковы механизмы сохранения следов на короткие и длинные отрезки времени, каковы те изменения, которые претерпевают следы памяти, находящиеся в скрытом(латентном) состоянии, и как эти изменения влияют на протекание познавательных процессов человека.

Основными характеристиками памяти являются: объем, быстрота запечатления, точность воспроизведения, длительность сохранения, готовность к использованию сохраненной информации. Объем памяти - это важнейшая интегральная характеристика памяти, которая характеризует возможности запоминания и сохранения информации. В этой связи оценка объема оперативной памяти имеет значение для выявления ее содержания и структуры, обслуживающей деятельность индивида, а также степени ее сформированности. Это позволяет своевременно проводить профилактические мероприятия по восстановлению и улучшению формирования оперативных единиц оптимального уровня - основного средства повышения продуктивности оперативной памяти и обслуживаемой ею деятельности.

На сегодняшний день определение объема оперативной памяти, как правило, осуществляют тестированием пациента. В частности, известен способ оценки объема оперативной памяти путем проведения процедуры тестирования, состоящей из четырех серий, в каждой из которых испытуемому зачитывается пять рядов цифр: по 4, 6, 8, 10 и 12 цифр в каждом. Цифры зачитываются с интервалом в одну секунду. Перед испытуемым стоит задача попарно складывать предъявляемые цифры и полученные суммы запоминать. После того, как экспериментатор оканчивает предъявлять стимульный ряд - испытуемый произносит вслух полученные суммы. Экспериментатор сравнивает значения с истинными и фиксирует на бланке, правильно или нет испытуемый ответил по текущему ряду. Далее зачитывается следующий ряд и т.д. Обработка результатов происходит следующим образом. Находится наибольшая длина ряда сумм, которая во всех сериях была воспроизведена правильно (А), количество рядов во всех сериях длиной больше А (m). Объем оперативной памяти подсчитывается по формуле: Vоп=A*m (Методика определения кратковременной памяти / Альманах психологических тестов, М., 1995, с. 88). Однако данный метод не обладает высокой точностью из-за использования психологического опросника, который является субъективным.

Известен способ определения объема оперативной памяти путем предъявления стимульного материала, представляющего собой серию из восьми таблиц разной степени сложности. В каждой таблице представлено некоторое количество бессмысленных трехбуквенных "слов". Данные абстрактные "слова" встречаются по несколько раз. В задачу испытуемого входит найти "слово", которое встречается чаще других. Объем оперативной памяти находится по формуле: О=К+2, где О - объем оперативной памяти, а К - количество верных ответов. (Тест "Цезарь". Форма А [Электронный ресурс] // А.Я. Психология (azps.ru):[web-сайт], 23.02.2009. - Режим доступа: http://azps.ru/tests/kit/caesar_a.html). Однако данный способ также не обладает высокой точностью, так как тестирование является субъективным методом.

Наиболее близким техническим решением является способ определения объема оперативной памяти путем исследования эндогенных когнитивных вызванных потенциалов (ВП), выделенных на опознанные значимые отличающиеся стимулы с латентным периодом (ЛП) 300 мс (P300), и определение латентного периода ЛП P300 (Гарин Д.П. Изменения акустических когнитивных вызванных потенциалов (P300) при хронической ишемии мозга. Саратовский научно-медицинский журнал, 2008, №2 (20), с. 86-89). Однако указанный метод также не обладает высокой точностью, поскольку анализ построен на тестировании без количественной обработки полученных параметров.

Технический результат заключается в объективности и высокой точности определения объема оперативной памяти как у здорового, так и у больного человека за счет возможности его количественной оценки с помощью исследования когнитивных ВП-ответов (P300), даже в условиях пассивного восприятия выделения ответов (больной с моторной афазией, синдромом Locked-in и др.).

Технический результат достигается тем, что количественное определение объема оперативной памяти у человека проводят путем исследования эндогенных вызванных потенциалов (ВП), при этом исследуют когнитивные ВП-ответы, выделяемые при опознании значимых отличающихся стимулов с латентным периодом (ЛП) 300 мс (P300), при этом определяют параметры латентного периода ЛП P300, а объем оперативной памяти (ООП) рассчитывают по формуле: ООП = А - Б × ЛП P300, где А - максимальный объем памяти при минимальном ЛП P300, равный 14,6, Б - показатель крутизны линии регрессии ООП от ЛП P300, равный 0,02.

Способ осуществляется следующим образом.

Во время регистрации ВП больного располагают в кресле в удобном положении. Скальповые электроды устанавливают в центральной области слева (С3) и справа (С4) или по средней линии (Cz) по международной системе «10-20%» при двухканальной регистрации. Референтный электрод располагают на мастоиде слева M1 и справа М2, заземляющий на лобной полюсной области (F_pz). Для регистрации когнитивных ВП применяют стимуляцию в виде случайного события в ответ на слуховой стимул, в частности в виде щелчка с отличающимся тоном на значимый стимул. При слуховой афферентации используют стимулы с длительностью 30-50 мс, частотой подачи значимого стимула 1500-2000 Гц и вероятностью 20-30%, а для незначимых 750-1000 Гц и вероятностью 70-80%. Стимулы предъявляют через аудиологические наушники бинаурально с использованием стимула-щелчка длительностью 50 мс, частотой наполнения щелчка 1000 Гц для незначимого стимула и 2000 Гц (более высокий тон) для значимого. Интенсивность щелчка 70-85 дБ и с периодом между незначимыми стимулами 1 секунда. Эпоха анализа - 700-1000 мс. Регистрацию ответа Р300 осуществляют по стандартной методике исследования в ситуации возникающего события. Для незначимых стимулов стимуляцию проводят с частотой 1 Гц и наполнением тонового щелчка 1000 Гц. Для значимого щелчка, на который пациент должен реагировать, реагировать (посчитать число значимых стимулов или нажать кнопку при появлении каждого из них) подают стимулы в псевдослучайной последовательности в отношении 7:3 (3 - незначимых, 7 - значимых) или 8:2 (8 - незначимых, 2 - значимых). Затем проводят отдельно для каждого из них усреднение в количестве 20-30 усреднений (для значимого стимула). Частотная полоса усилителя 0,2-50 Гц. Получают кривую ВП Р300, после чего по кривой определяют латентность этой волны Р300 и затем рассчитывают ООП по формуле: ООП = А - Б × ЛП Р300, где А - максимальный объем памяти при минимальном ЛП Р300, равный 14,6, Б - показатель крутизны линии регрессии ООП от ЛП Р300, равный 0,02.

Р300 - потенциал, выделяемый в условиях опознания значимого редкого случайно возникающего стимула (события) среди частых стандартных стимулов «oddball paradigm». В норме латентный период (ЛП) P300 увеличивается линейно с крутизной 1,2 мс за год (угол наклона кривой 1,2 мс/год); соответственно линия регрессии описывается прямой с параметрами: ЛП Р300 = 1,2 мс/год × возраст + 287 мс [Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог, изд-во «ТРТУ». - 1997, 252 с.]. Поскольку этот потенциал выделяется в условиях опознания дифференцировки, удержания в памяти подаваемых значимых стимулов, он относится к так называемым когнитивным ВП (Polich J. Cognitive Brain Potentials. Current Directions in Psychological Science, 1993; 2: 175-179).

Нами обследованы 106 лиц: 43 здоровых испытуемых и у 63 больных (дисциркуляторная энцефалопатия, нарушения мозгового кровообращения и др.) разных возрастов и отличных по тендерному признаку. Объем оперативной памяти у здоровых и у больных определялся по количеству слов, которые испытуемые (больные) смогли правильно повторить воспроизвести через небольшой промежуток времени (по методике Лурия-тест из 10 слов).

А для регистрации когнитивных ВП использовался компьютерный многофункциональный комплекс "Нейро-МВП-4" фирмы Нейрософт (г.Иваново). Обследования проводились в Лаборатории клинической нейрофизиологии ФГБНУ НЦН (г. Москва) с помощью методики регистрации длиннолатентных ответов (волн) Р300 в условиях опознавания значимых стимулов, как с помощью счета, так и с помощью нажатия кнопки в условиях активного их восприятия, либо при пассивном их восприятии. На фигуре 1 представлен график зависимости объема ООП от ЛП Р300 с найденной линией регрессии ООП от ЛП Р300 у большой группы здоровых и больных лиц (106 пациентов) с различным объемом оперативной памяти. Представленная линия регрессии, зависимости объема оперативной памяти от ЛП пика P300: ООП = 14.6 - 0.02 × ЛП пика P300, с коэффициентом корреляции линейной связи R=-0.86 дает возможность по найденному значению ЛП Р300 у данного человека, найти возможный объем его оперативной (рабочей) памяти.

Суммарные данные по корреляционному анализу и определения валидности (работоспособности) методики определения ООП по ЛП Р300 у здоровых испытуемых и больных по сравнению с психологическим тестом по Лурию представлены в таблице 1.

Как видно из данных таблицы, разность при оценке ООП по ЛП P300 и по Лурия-тесту не превышает 0,3-0,4 единицы. Таким образом, установлена достаточная точность и надежность определения ООП по ЛП Р300 как у здоровых испытуемых, так и у больных. Значимые значения корреляции ЛП пика Р300 от объема оперативной памяти проявляются как при счете значимых стимулов, так и в пробе с нажатием кнопки.

Кроме того у двух больных с болезнью Паркинсона было проведено исследование с помощью методики определения ООП по ЛП Р300 на наличие у них когнитивных расстройств в силу трудности оценки их когнитивного статуса. Данные отражены в таблице 2.

Определенный объем памяти по ЛП P300 данных больных указывает на то, что у них отсутствуют когнитивные нарушения. То есть указанные показатели объема оперативной позволяют нам делать вывод об отсутствии или наличие когнитивных расстройств личности и степени их выраженности.

Примеры осуществления способа.

Пример 1

Испытуемая З., 26 лет, ординатор, здорова. Проведено определение объема оперативной памяти по ЛП P300, как описано выше и ООП по Лурия-тесту (запоминание 10 слов). Результаты исследования отражены на Фиг. 2. ЛП Р300 у испытуемой равно 315 мс. С учетом этих данных был произведен расчет объема оперативной памяти по формуле 14.6-0.02×315=8.3. ООП по Лурия-тесту из 10 слов пациентка вспомнила 8,2 слова. Стрелки здесь и ниже указывают на пик Р300. На фигурах представлены ответы на значимый стимул и нижние кривые на незначимый стимул (сенсорный ответ). Таким образом, у данной здоровой пациентки довольно хороший объем оперативной памяти, подтвержденный двумя различными независимыми тестами.

Пример 2

Пациент Ч., 59 лет, с диагнозом: недостаточность кровообращения в вертебро-базилярной системе, когнитивные нарушения по данным клинического обследования. Проведено определение объема оперативной памяти по ЛП Р300 и ООП по Лурия-тесту (запоминание 10 слов). Результаты исследования отражены на Фиг. 3. ЛП Р300 у пациента равно 418 мс. С учетом этих данных был произведен расчет объема оперативной памяти по формуле 14.6-0.02×418=6.2. ООП по Лурия-тесту из 10 слов пациент вспомнил 4-4,5 слова при повторных тестированиях. Оба теста подтверждают наличие когнитивных нарушений у данного пациента. И более достоверно ООП отражен в исследовании по ЛП Р300, поскольку психологический тест Лурия является более субъективным из-за неоднократного его повторения.

Пример 3

Пациентка З., 51 год, с диагнозом: дисциркуляторная энцефалопатия, астено-невротический синдром, депрессия или ранние когнитивные нарушения. Проведено определение объема оперативной памяти по ЛП Р300 и ООП по Лурия-тесту (запоминание 10 слов). Результаты исследования отражены на Фиг. 4. ЛП Р300 у пациента равно 493 мс при пассивном восприятии опознания значимых стимулов и при счете значимых стимулов 468 мс. С учетом этих данных был произведен расчет объема оперативной памяти по формуле 14.6-0.02×493=4,74, при счете 14.6-0.02×468=5,24. ООП по Лурия-тесту из 10 слов пациент вспомнил 5,1 слов при повторных тестированиях. Проведенные тесты при наличии показателей ООП в указанных пределах подтверждают наличие умеренных когнитивных нарушений у данной пациентки.

Пример 4

Пациент М., 68 лет, с диагнозом: состояние после нарушения мозгового кровообращения. Моторная афазия. Проведено определение объема оперативной памяти по ЛП Р300. Результаты исследования отражены на Фиг. 5. Лурия-тест не проводился из-за моторной афазии. Хотя больной не мог считать значимые стимулы и правильно нажимать на кнопку, тем не менее ответ даже при пассивном восприятии отчетливо регистрируется с ЛП пика Р300 и был равен 330 мс. С учетом этих данных был произведен расчет объема оперативной памяти по формуле 14.6-0.02×330=7,8, что соответствует нормальному объему оперативной памяти.

Пример 5

Пациент Ш., 78 лет, с диагнозом: состояние после геморрагического инсульта в левом полушарии головного мозга. Сенсорная афазия. Проведено определение объема оперативной памяти по ЛП Р300. Результаты исследования отражены на Фиг. 6. Лурия-тест не проводился из-за выраженной сенсорной афазии. При счете значимых стимулов выделялся пик Р300 с увеличенной латентностью до 433 мс при нормальной амплитуде ответа. С учетом этих данных был произведен расчет объема оперативной памяти по формуле 14.6-0.02×433=5,9. То есть объем оперативной памяти у данного больного снижен, что также указывает и на снижение когнитивности личности. Причем с помощью психологических тестов было невозможно определить ООП из-за непонимания больным процесса тестирования.

Пример 6

Пациент К., 36 лет, с диагнозом: акинетический мутизм? Постгипоксическая энцефалопатия, ареактивное состояние. На ИВЛ гипертермия; во время записи глаза были закрыты, периодически открывал. Проведено определение объема оперативной памяти по ЛП Р300. Результаты исследования отражены на Фиг. 6. Лурия-тест не проводился из-за ареактивного состояния больного. Хотя больной не мог выполнять никакие инструкции, тем не менее ответ даже при пассивном восприятии отчетливо регистрируется (фиг. 7) с ЛП пика, Р300 был равен 336 и при повторной пробе 364 мс. С учетом этих данных был произведен расчет объема оперативной памяти по формуле 14.6-0.02×336=7,9 и при второй пробе 7.3. Данные указывают на то, что амплитуды ответов несколько снижены, однако ООП потенциально в пределах нормы.

Таким образом, имеется определенное преимущество предлагаемого метода объективной оценке оперативной (рабочей) памяти с помощью ЛП Р300, без проведения психологического тестирования. Определение ООП по ЛП волны Р300 доказала его валидность (работоспособность) по сравнению с психологическим тестированием, а также возможность оценки ООП тогда, когда психологическое тестирование по ряду причин выполнить невозможно. Это показано выше на примере больных с афазией или при других ареактивных состояниях у больных, у которых возможно в той или иной мере выделение когнитивных ответов (например, при синдроме полной изоляции - синдроме Locked-in или при минимальном сознательным состоянием и другие).