Пушина. Развитие исполнительных функций в дошкольном возрасте

Развитие исполнительных функций в дошкольном возрасте

Н. П. Пушина

кандидат психологических наук, научный сотрудник Центра нейрокогнитивных исследований (МЭГ-центр), ГБОУ ВПО МГППУ, Москва, Россия,

n.pushina.lee@gmail.com

Проблема развития процессов произвольного контроля поведения относится к фундаментальным проблемам психологии развития. Как в зарубежной, так и в отечественной традиции представления о произвольном (исполнительном) контроле поведения связывают с функционированием префронтальных областей коры головного мозга. Такой подход сформировался под влиянием клинических исследований последствий повреждения этих отделов мозга, и экспериментов с приматами.

Ключевые слова: исполнительные функции, фронтальная кора, дошкольный возраст.

В последние десятилетия это направление получило развитие в рамках когнитивной нейронауки в связи с принципиально новыми аналитическими подходами и методами исследования функций лобных долей головного мозга. Знания о закономерностях работы лобных областей коры пополнились данными, полученными с применением современных методов нейровизуализации процессов, происходящих в мозге во время решения различных когнитивных задач [5; 9]. В рамках этих разных подходов подчеркивается служебная (исполнительная) роль префронтальных функций по отношению к когнитивным процессам. По существу, они расцениваются как механизм исполнительного контроля, обеспечивающий поведение, направленное на достижение цели.

В данном обзоре рассматриваются два основных теоретических подхода к оценке роли исполнительных функций.

Долгие годы наиболее влиятельным научным течением в области исследования раннего когнитивного развития являлся подход, сформулированный в концепции Пиаже (Когнитивный подход). Предложенная им схема развития интеллекта имеет жесткую последовательность возрастных стадий, при которой переход на каждую последующую возрастную ступень связан с появлением новообразований в познавательных способностях ребенка и его поведении.

Развитие когнитивной сферы, по представлениям Пиаже, тесным образом связано с постепенным овладением ребенком логическими операциями мышления, то есть операциями на основе абстрактных понятий. С этой точки зрения ранний «доречевой» период в развитии ребенка, который именуется Сенсомоторным и охватывает первый и второй годы жизни как бы «наименее нагружен» изменениями в когнитивной сфере. Основными приобретениями ребенка становятся свобода от рефлексов и фиксации на исключительно сенсорных и двигательных

ощущениях и появление представления о постоянстве объекта, то есть возникновение системы внутренних репрезентаций объекта.

Мы не ставим перед собой цель подробно рассмотреть и оценить концепцию Пиаже [28; 29]. Для нас важно, что она во многом определила вектор исследований, как для ее последователей, так и для критиков. В частности младенчество — наиболее ранний период когнитивного развития — стало предметом пристального изучения лишь в сравнительно недавний период и в настоящее время это направление переживает исследовательский бум. Во многом это связано с проблемой разработки валидных методик оценки раннего развития, учитывающих особенности моторной сферы младенцев [26].

В психологии развития доминирующим является общий подход, отождествляющий улучшение возможностей произвольной регуляции с развитием исполнительных (фронтальных) функций.

Отдельные исследователи предпринимают попытки обобщить, накопленные в литературе экспериментальные данные об улучшении исполнительного контроля в период от 3 к 5—6 годам жизни ребенка, то есть к тому моменту, когда в сфере когнитивного развития происходит переход от дооперационной стадии (в терминах Пиаже) к стадии конкретных операций. Так Зелазо и др. [37] предлагают рассматривать развитие исполнительных функций в рамках так называемого подхода «решения проблем» (problem-solving paradigm). С позиций этого подхода в любой задаче или проблеме, которая предстает перед ребенком можно выделить 4 последовательные и качественно различные фазы:

1) Репрезентация проблем — определение проблемного пространства, т. е. выделение самой проблемы и возможных вариантов ее решения;

2) Планирование — анализ цели и средств, а также выбор одной стратегии из некоторого количества возможных вариантов;

3) Исполнение, в свою очередь разделенное на

— Удержание намерения/intending — удержание в памяти плана поведения

— Использование правил/rule use — непосредственный перевод плана в действия;

4) Оценка результатов действий, которая подразделяется на

— детекцию ошибок

— коррекцию ошибок

Кроме того, Зелазо и его коллеги [37] не выделяют отдельные исполнительные функции (ингибиция, рабочая память), а утверждают, что существует единая исполнительная функция, которая, по существу, тождественна контролируемой деятельности и вносит вклад в каждую из перечисленных фаз решения проблемы.

Экспериментальные исследования, которые обобщают авторы данного подхода, также разделяются в строгом соответствии с фазами, выделенными в ходе решения проблемы.

Первая стадия — репрезентация проблемы — представлена, по мнению Зелазо задачами на селективное внимание, поскольку при выделении отдельной проблемы внимание действует по принципу фильтра, который позволяет сосредоточиться на релевантных задаче аспектах ситуации проигнорировать все остальные. Исследований избирательного внимания у дошкольников, проведенных с использованием четких экспериментальных

парадигм, немного, и имеющиеся данные указывают на то, что дети в возрасте до 5 лет не могут концентрировать внимание в присутствие помехи.

Так в эксперименте Хамфри [17] детям в возрасте от 4 до 7 лет во время выполнения задач на припоминание или узнавание объектов создавали помехи как внешние по отношению к деятельности ребенка (например, расположенное рядом зеркало), так и связанные с выполняемым заданием (какие-либо иррелевантные характеристики стимула, которые можно было проигнорировать, руководствуясь правилом, основанном на особенностях стимула, как например, «Пропускай все большие»). Для дошкольников присутствие помехи любого типа создавало значительные трудности в выполнении задания. А успешное решение в присутствие помех, непосредственно связанных с самой задачей, оказалось доступно лишь школьникам 4-го класса.

Подобно этому трехлетним детям сложно справиться с задачами по типу «кажущееся-реальное» appearence-reality tasks [11], когда, к примеру, им демонстрируют губку, по виду напоминающую камень. Трехлетний ребенок в такой ситуации чаще всего отвечает, что это похоже на камень и на самом деле является камнем. А в возрасте 4—5 лет он верно ответит, что это похоже на камень, но на самом деле это — губка. По мнению Райс [30] проблема детей младшего возраста заключается в том, что им трудно совместить при восприятии одного и того же объекта два противоречащих друг другу качества и оттормозить тот ответ, который совпадает с непосредственным зрительным восприятием. Поэтому, если экспериментатор в момент, когда ребенок дает ответ на вопрос, удаляет предмет из поля зрения ребенка, тем самым, снижая влияние на ответ ребенка подкрепленного перцептивного опыта (по сути доминирующей тенденции ответа), то выполнение задачи детьми 3—4 лет значимо улучшится.

Вторую стадию — стадию планирования иллюстрируют эксперименты с использованием таких задач как «башня Ханоя», задач-лабиринтов, а также задач, направленных на оценку представлений ребенка о психическом (Theory of mind).

Еще одной экспериментальной парадигмой исследования планирования является также предъявление ребенку таких заданий, в которых ему для достижения цели необходимо объединить в единую последовательность несколько поведенческих актов. Наиболее широко используется задача «Башня Ханоя». В ее оригинальной версии [28] испытуемому предъявляется доска с тремя колышками, на которые надеваются три диска разного размера. Цель испытуемого — из определенной начальной позиции за указанное количество ходов расставить диски на колышках так же как на рисунке-образце. При этом необходимо соблюдать условие, запрещающее размещать диск большего размера над меньшим. Сложность задачи регулируется изменением числа ходов, за которые требуется достичь требуемого результата (от 1 до 7), или типа конечного результата: выстроить диски «башней»/друг на друга или «платформой»/каждый на отдельном колышке [19].

Ранние работы с использованием первоначального варианта задачи показали, что трудности при решении «Башни

Ханоя» возникают даже у детей младшего школьного возраста [28].

Клар и Робинсон [19] применили модифицированный вариант этой же задачи, в котором возможность нарушения правила исключалась конструкцией теста: диски были заменены перевернутыми вверх дном банками разного размера. Кроме того, дети должны были описывать план своих действий, а не выполнять их. Авторы обнаружили возрастные различия связанные с количеством шагов, которые ребенок преодолевает при решении проблемы: дети в возрасте 4 лет обычно хорошо справлялись с задачами на 2 и 3 хода, в 5 лет на 4 хода, а в 6 лет уже на 6 ходов. Дополнительно, было показано, что во всех возрастных группах на успешность выполнения влиял тип предъявленной задачи. Задачи-башни решались детьми гораздо легче, чем задачи-платформы, возможно из-за того, что для выполнения задач второго типа требуется последовательная реализация промежуточных очевидно ненаправленных на достижение цели ходов.

Таким образом, анализ выполнения детьми разного возраста как классического, так и модифицированного варианта задачи «Башня Ханоя» указывает на то, что возможности планирования, отражающиеся в количестве просчитываемых вперед ходов, существенно улучшаются в дошкольном периоде.

Задачи-лабиринты также традиционно используются для исследования способности планировать последовательность действий (составлять маршрут прохождения лабиринта/route planning). Для того, чтобы решить задачу с минимальным количеством ошибок (избежать попадания в тупики) испытуемому необходимо еще до начала выполнения мысленно проложить путь между входом и выходом из лабиринта.

В эксперименте Брокмана [3] детям в возрасте от 18 до 36 месяцам предъявлялись лабиринты разной сложности с вырезанными в них дорожками-бороздами, по которым нужно было передвигать не-снимающуюся ручку. Дети в возрасте 18 месяцев выполнили только 20 % простых (с 2 поворотами/two-turn) задач. 24-месячные дети выполняли практически все задачи с 2 поворотами, однако совершали при этом больше ошибок, чем дети в возрасте 30 и 36 месяцев. Кроме того, в два года (24 месяца) дети не справлялись с большинством задач, где было 5 или 6 поворотов. Брокман заключила, что между 24 и 36 месяцами происходит улучшение способности составлять схему прохождения лабиринта (планирования), в особенности для сложных задач. При проведении эксперимента детям, трижды зашедшим в тупик, давали подсказку. Однако отсутствие сравнительных данных о частоте встречаемости повторяющихся тупиковых ходов (по типу персеверации), не позволяет судить о том, насколько плохой/хороший контроль над персеверативными ответами влиял на способности планирования в разных возрастах.

Связь контроля над персеверациями и планирования частично подтверждается в исследованиях Вертлиб и Роуз [35], предлагавшим детям 3—5 лет найти выход из большого лабиринта. Эти авторы показали, что дети младшего возраста (3—4 года) совершали гораздо больше ошибок во время изучения/исследования лабиринта по сравнению с остальными детьми. Часто эти ошибки носили характер персевераций (ребенок повторно пользовался дорожкой, ведущей в тупик).

Более того, при изменениях в конфигурации преград, дети младшего возраста гораздо реже, чем старшие изменяли маршрут прохождения. Роуз, интерпретирует эти результаты как свидетельство того, что с возрастом происходит созревание функциональных систем мозга, основанных на активности пре-фронтальных отделов коры больших полушарий в дополнение к подкорковым механизмам.

Использование больших лабиринтов позволяет скорее оценить способности к обучению, а не возможности планирования. Однако, если предоставить ребенку перед входом в лабиринт его карту («вид сверху»), то возможность оценить способность ребенка к планированию в рамках такого эксперимента становится более реальной. Однако, полученные при таком подходе данные всего лишь подтверждают общий результат о том, что от 2 до 6 лет возможности планирования существенно улучшаются — процент детей решающих задачи лабиринты с возрастом увеличивается. Одновременно с этим снижается количество «персеверативных стратегий».

Попытка выяснить, что же определяет возникновение неверных персеверативных шагов в поведении ребенка в лабиринте, была предпринята в исследовании Фабрициуса и кол. [10]. Эти авторы попытались выявить, как соотносятся планирование и непосредственное зрительное восприятие близости при построении кратчайшего маршрута прохождения лабиринта у детей в возрасте 3, 3.5, 4.5 и 5.5 лет. Предложенные детям задачи различались по тому, с опорой на какую стратегию может быть проложен кратчайший путь к выходу: 1) только благодаря планированию, 2) исключительно на основании близости расположения, 3) при сочетании двух стратегий и 4) с использованием планирования, но игнорированием признаков близости. Анализ поведения разновозрастных групп показал, что начиная с 3.5 лет дети гораздо чаще, чем если это было бы случайно, успешно прокладывали маршрут, когда для этого требовалось спланировать последовательность действий. Тем не менее, только дети в возрасте 5.5 лет могли спланировать маршрут прохождения в той ситуации, когда нужно было игнорировать естественное желание (доминирующий ответ) пойти по наиболее близкому (зрительно) к выходу пути, демонстрируя таким образом, способность оттормозить перцептивно обусловленную стратегию, неадекватную поставленной цели.

Представления о психическом (Theory of Mind). Задачи данного типа отнесены к фазе планирования [37] на том основании, что планирование, является не только предпосылкой успешных действий в реальном физическом мире, но и необходимым компонентом в социальном взаимодействии ребенка с окружающими его людьми. Огромное количество исследований в этой области указывает на то, что в период между 3 и 5 годами жизни происходят существенные изменения в понимании ребенком различий между содержанием их собственного психического состояния и психического состояния других. Наиболее показательными экспериментами в рамках данной парадигмы являются задачи на внушение ложных убеждений или обман (false believes and deception).

Так Расселл и коллеги [31] предъявляли ребенку две непрозрачных коробки, под которыми поочередно прятали

конфету. Через прозрачную переднюю стенку ребенок, но не экспериментатор, мог видеть содержание каждой коробки. Получить конфету можно было, лишь «обманув» взрослого (показать на пустую коробку). Несмотря на повторяющиеся неудачи, дети младше 5—6 лет не могли указать на пустую коробку, демонстрируя тем самым, по мнению исследователей, неспособность внушить взрослому ложные убеждения, а, следовательно, и отсутствие знаний о различии между взглядами других людей и своими собственными.

Однако для объяснения полученных результатов самим авторам проблемно-решающего подхода приходится выходить за рамки предложенной ими схемы единой исполнительной функции, и они адресуются к мнению тех исследователей, которые указывают на конкретный механизм возникновения неудач у детей младшего возраста. А именно, что «правдивое» указание на актуальное местоположение предмета у детей младшего возраста является хорошо натренированным и многократно подкрепленным типом поведения [31; 38]. Поэтому у детей 3—4 лет возникают проблемы с подавлением (т. е. ингибицией) этой мощной поведенческой тенденции.

Аналогичная ситуация возникает при решении детьми 3—4 лет задач, адресующихся к их представлению о различии содержания психики другого человека и своего собственного. Так, в эксперименте ребенку может быть наглядно представлена история по сценарию «Персонаж 1 кладет предмет в один из двух ящиков и уходит. Во время его отсутствия появляется Персонаж 2 и перекладывает этот предмет в другой ящик. После чего ребенка просят ответить на вопрос, в каком из ящиков вернувшийся Персонаж 1 будет искать предмет?

Для того чтобы правильно ответить на этот вопрос, ребенок должен удерживать в уме то, где сейчас находится спрятанный предмет, и то, где другой человек видел его спрятанным ранее. Вместе с тем ему необходимо оттормаживать импульс сообщать при ответе то, что известно ему самому, а не то, что предполагает другой человек, представления которого могут не соответствовать действительности [12; 36]. Это становится доступным для ребенка не ранее чем 5—6-летнем возрасте.

Третья фаза, следующая за фазой планирования, обозначена в проблемно-ориентированной парадигме как фаза исполнения плана, реализации выбранной стратегии. Наиболее интересны исследования, направленные на выяснение возрастных изменений одного из компонентов этой фазы — использование правил в деятельности. Возрастные различия, касающиеся этого компонента фазы реализации плана, обусловлены в основном улучшением в периоде от 3 до 6 лет способности следовать при решении задач определенному набору правил и гибко реагировать в ситуации смены этих правил другими.

Так эксперименты Зелазо и других авторов, проведенные с использованием детского аналога Висконсинского теста сортировки карточек, свидетельствуют о том, что различия в успешности выполнения задачи между детьми 3—4 и 5—6 лет связаны с тем, что дети младшего возраста в отличие от старших не могут переключиться при смене критерия сортировки и, несмотря на постоянные напоминания, продолжают раскладывать карточки по-старому [37].