Динамическая обработка аудиальной информации, музыкальный опыт и развитие языковых навыков.

Dynamic auditory processing, musical experience and language development, by Paula Tallal and Nadine Gaab

(в сокращении) по наводке Кати. Оригинал статьи http://thesciencenetwork.org/docs/BrainsRUs/Dynamic_Auditory_Processing_Tallal.pdf

Поскольку файл в pdf-формате, перенести ссылки сюда проблематично, поэтому я их дала в скобках, но если кого-то заинтересуют исследования, на которые ссылаются авторы, посмотрите, пожалуйста, в оригинальной статье. Туда же отсылаю вас посмотреть рис.1, подпись к которому перевела в самом тексте статьи. Если кто-то из вас состоит в сообществах родителей детей с расстройствами речи (типа «молчунов» и т.д.) и вы сочтёте, что для них она тоже будет полезна, то можно дать ссылку или перепостить.

Динамическая обработка аудиальной информации, музыкальный опыт и развитие языковых навыков.

Пола Таллал,
Центр молекулярной и бихевиоральной нейронауки, Университет Ратгерс, Ньюарк, США,

и Надин Гааб,
Отделение мозга и когнитивных наук, Массачусетский институт технологии, Кэмбридж, США.

Дети с нарушениями усвоения языковых навыков (НУЯ) представляют собой неоднородную группу. Большинство  детей в этой группе имеет как нарушения в усвоении устной и письменной речи, так и сенсомоторные нарушения, и именно те, которые связаны с динамическиой обработкой сигнала. Был исследовани вопрос, являются ли сенсомоторные нарушения, а именно ограничения в спектрально-временной обработке звуковых сигналов, причиной фонологического поражения, ведущего к нарушению усвоения языковых навыков и, в частности, чтения. Новые направления исследования этого вопроса включают в себя проспективные продольные статистические исследования младенцев из группы риска, электрофизиологические и нейровизуальные исследования, а также исследования, направленные на оценку влияния аудиального тренинга (включая музыкальный тренинг) на языковую организацию мозга. Лучшее понимание НУЯ развивающегося индивида продвинет наше понимание нейробиологических механизмов, лежащих в основе различий в языковом развитии и приведёт к созданию более эфффективных образовательных и корректирующих стратегий.

[…]

Нарушения усвоения языковых навыков.

Родители с нетерпением ждут, когда их малыш скажет свои первые слова и следят за его языковым развитием с острым интересом. Несмотря на сложность языка, большинство детей осваивают его с очевидной лёгкостью.  Однако эпидемиологоческий исследования свидетельствуют о том, что из всех отклонений в развитии проблемы обучения, имеющие своей причиной языковые проблемы, являются самыми распространёнными и страдают от них 20% детей [1].

Продольные статистические исследования свидетельствуют о наличии связи между нарушениями в усвоении разговорного языка на раннем этапе развития и последующими проблемами в усвоении навыков грамотности [2]. Признавая расстройства устной и письменной речи единым нарушением, мы зафиксируем это терминологически и будем называть их в данном обзоре «нарушениями усвоения языковых навыков» (НУЯ). При этом нужно иметь в виду, что дети с НУЯ представляют собой достаточно неоднородную группу. Необходимы дальнейшие исследовния для того, чтобы глубже понять сходства и различия между нарушениями в усвоении разговорного языка и нарушениями в овладении письменным, нейронные схемы, лежащие в основе индивидуальных различий в усвоении языковых навыков, а также то, как эти новые знания могут привести к совершенствованию терапий для детей с данными расстройствами.

[…]

Анализ акустических параметров речи (рис. 1) приводит к выводу о том, что способность отслеживать короткие, с большой скоростью следующие друг за другом (динамические) акустические изменения внутри сложносоставной акустической волны речи является ключевой для обработки речи. […] … каждый язык имеет свою собственную систему фонем (каждая из которых является комплексом акустических спектров), которые изучаются опытным путём и представлены в слуховой зоне коры мозга как схемы возбуждения нейронов. [10] С помощью физиометрических методов удалось установить, что у животных спектральные, временные и «неделимые» спектровременные акустические характеристики сложным образом организованы в схемы в центральной слуховой зоне коры, которые возникли в результате обучения и в зависимости от конкретного опыта. [11-13]. Хебб предположил, что когда нейроны возбуждаются более чем одним сенсорным сигналом почти одновременно, схема возбуждения запоминается (представляется) как единое целое, и в дальнейшем играет ведущую роль в усвоении языка и далее в поведенческих реакциях на языковые сигналы. [14]. Подвергая мозг повторяющимся последовательным сенсорным сигналам, таким как сложносоставная акустическая волна текущей речи, мы повышаем вероятность того, что сложные схемы возбуждения нейронов (клеточные структуры) будут в обобщённом виде паредставлять конкретные фонемы и слоги языка, независимо от контекста или индивидуальных особенностей произношения говорящего. Более того, порядок и точное временное распределение (в пределах десятков миллисекунд) следующих друг за другом схем возбуждения нейронов и сегментация текущей речи на слоги и слова как результат часто возникающих в речи спектрометрических изменений тоже будет закодирована. Такое статистически зависимое обучение назвали «Hebbian learning» (Хеббианским обучением — такого термина по-русски не нашла) или «синаптической пластичностью, зависящей от времени импульса».

Подпись к рис. 1:

Спектрограммы двух слогов ba и da. На оси абсцисс — время в миллисекундах, ординат — акустическая частота сигнала. Согласный звук, различающий эти два слога должен быть обработан в течение первых 40 миллисекунд акустических изменений (перехода формант), а затем очень быстро следует более длинный, громкий и устойчивый гласный звук).

Прогнозирование последующего языкового развития детей на базе исследования обработки аудиальной информации младенцами.

[…]

Одним из новейших направлений в области изучения НУЯ является последовательный мониторинг развития младенцев, имеющих в анамнезе истории членов семьи с НУЯ и не имеющих таковой истории. Обозначим их соответсвенно СИ+ и СИ-. Например, используя процедуру поворота головы (с помощью ассистента), Бенасич и Таллал [40] обучили младенцев распозновать 2 звуковых тона, отличающихся по частоте и разделённых между собой разными по длительности интервалами, для получения показателей индивидуальных психоакустических порогов. В обеих группах были значительные отличия в выполнении задания между младенцами, однако младенцам из группы СИ+ требовался значительно больший интервал между аудиальными стимулами, чем в группе СИ- для правильного распознования тона. Последующие продольные статистические исследования выявили, что среди разнообразных поведенческих, перцептуальных, когнитивных и социальных показателей, оценивающихся в младенчестве, порог скоростной спектровременной обработки звукового сигнала, выявленный в 7.5 месяцев был наилучшим фактором для каждой группы и также для каждого индивида внутри групп (СИ+ и СИ- вместе), прогнозирующим уровень языкового развития в возрасте 3 года.  Примечательно, что 40% расхождений в результатах стандартизированных языковых тестов, которые испытуемые обеих групп выполняли в 3-х-летнем влзрасте, объясняются двумя прогностическими факторами: порогом скоростной спектровременной обработки языкового сигнала, выявленным в младенческом возрасте, и мужским полом. Кроме того, эти же два показателя достаточно точно классифицировали >90% этих 3-летних детей , показавших результат в диапазоне «нарушение развития» на шкале «вербальное мышление» в тесте на развитие интеллекта Стэнфорда-Бине. Важно отметить, что не было выявлено существенной корреляции между порогами скоростной обработки аудиальной информации и показателями невербальной части теста, что демонстрирует специфичность отношений между индивидуальными различиями в скоростной обработке звукового сигнала младенцами и их последующими индивидуальными различиями в языковом развитии и вербальном мышлении.

Эти данные, полученные на основе наблюдения за поведенческими реакциями, были воспроизведены и расширены в исследовании с использованием электрофизиологических измерений у тех же младенцев [41].  Результаты показали, что различия в электрофизиологических измерениях, полученные в возрасте 6 месяцев значительным образом коррелируют с уровнями языкового развития в возрасте 2-х лет в обеих группах. Более того, младенцы из СИ+ по сравнению с младенцами из СИ- продемонстрировали специфические электрофизиологические различия в реакции на скоростную презентацию последовательности тонов (разделённых между собой интервалами в 70 миллисекунд), но не продемонстрировали различий в реакции на ту же последовательность тонов, предъявленную в более медленном темпе (с интервалом в 300 миллисекунд). Эти различия наблюдались во фронтальной, фронтоцентральной и центральной зонах, выборочно в левом полушарии. Эти результаты воспроизводены ещё несколькими электрофизиологическими исследованиями, проведёнными в Финляндии, Германии и США с новорождёнными младенцами из группы риска по языковому отставанию[42-48], то есть результаты не связаны со спецификой усваиваемого языка.

Итак, исследования новорождённых, как основанные на наблюдении за поведенческими реакциями, так и методом электрофизиологических измерений демонстрируют, что отклонения в скоростной обработке аудиальной информации очевидны уже у новорождённых из группы риска (по генетическим причинам или с семейной историей подобных отклонений) по НУЯ. Более того, эти показатели являются отличными факторами для прогнозирования как нормального, так и отклоняющегося языкового развития , независимо от того, какой язык младенцу предстоит осваивать. Эти данные также демонстрируют, что значительные различия в скоростной обработке звукового сигнала, отражающие дисфункцию, специфичную для левого полушария, присутствуют в данной группе на самой ранней стадии жизни, до того, как начинается собственно языковое развитие, что позволяет предположить общность нейронных механизмов, обеспечивающих скоростную обработку аудиальной информации и тех, которые обеспечивают языковое развитие.

Реабилитация детей с нарушениями усвоения языковых навыков с помощью  программ аудиального тренинга.

Растёт число свидетельств о том, что многие дети с НУЯ характеризуются как фонологическими, так и сенсомотрными нарушениями, притом непосредственно такими, которые влияют на динамическую обработку аудиальной информации. Причинно-следственные связи между этими двумя факторами и точные нейронные механизмы, лежащие в основе наблюдаемого явления, пока не ясны и нуждаются в дальнейшем изучении. Однако можно выдвинуть гипотезу, что интенсивный тренинг (включающий многие черты тренинга синаптической пластичности, использованные в физиологических исследованиях животных [11]), смоделированный таким образом, чтобы улучшить как динамическую обработку звукового сигнала, так и навыки фонологической обработки, может улучшить языковые способности детей с НУЯ.

Эта гипотеза была проверена в работе с детьми с НУЯ в серии контролируемых исследований с использованием двух новейших подходов: тренинг распознования скоростной последовательности звуковых сигналов и языковой тренинг, включающий использование аккустически модифицированной речи, в которой скоростные спектровременные сегменты звучали с повышенной амплитудой и были продлены во времени. [49, 50]. Дети, участвовавшие в прототипной программе (теперь она называется Fast ForWord®), продемонстрировали существенные улучшения в уровне акустической обработки, распознования и понимания речи, по сравнению с аккуратно подобранной контрольной группой детей с НУЯ, которые получали то же языковое обучение, но с нейтральной речью и без тренинга распознавания последовательных звуковых сигналов.  Позитивные изменения были отмечены при использовании программы Fast ForWord® для детей с серьёзным отставанием в усвоении академических навыков[51], которые продемонстрировали бОльшие, чем обычно, успехи в выполнении языковых заданий и некоторых тестов на фонологическую осознанность, а так же снижение поведенческих проблем после 4-8 недель тренинга по сравнению с контрольной группой. О позитивном эффекте использовании Fast ForWord® сообщают Гиллам и коллеги [52-54], хотя тренинг проводился всего с несколькими участниками, а также Хук и др. [55] обнаружили, что позитивный эффект программы был соразмерен результатам, достигнутым  хорошо себя зарекомендовавшим методом реабилитации способности к чтению Ортона Гиллингхама [56].

В то время как предыдущие исследования делали основным объектом своего внимания навыки разговорной речи, Темпл и коллеги [57,58]  впервые сообщили о значительных улучшениях в чтении и языковых тестовых показателях  у детей, страдающих дислексией, после тренинга с помощью Fast ForWord®. В дополнение к стандартизированным тестам по чтению, детям-дислексикам и типичным детям (без отклонений в способности к чтению) дважды было сделано функциональное магнитно-резонансное сканирование с промежутком в 8 недель. Во время сеанса сканирования дети выполняли задания по рифмовке букв. Между сеансами дети-дислексики занимались по программе Fast ForWord®. После выполнения программы дети показали значительные улучшения по всем параметрам проверки устной речи и чтения. Контрольная группа не показала существенных улучшений, т.е. предположительно изменения в основной группе нельзя объяснить повторными тестированиямм, многократными повторениями упражнений или взрослением. Более того, до тренинга дети-дислексики демонстрировали отсутсвие метаболической активности в височно-теменных языковых зонах во время выполнения задания по рифмовке, в то время как контрольная группа демонстрировала сильную активацию этой зоны. После тренинга результаты сканирования показали, что метаболическая активность в височно-теменных языковых зонах левого полушария повысилась, т.е. картина активации мозга приблизилась к той, которую мы наблюдаем у детей, не имеющих отклонений от нормы в навыках чтения. Положительные изменения, зафиксированные электрофизиологическим и магнитно-резонансным методами исследования, были отмечены также после использования иных акустических и/или фонологических методов коррекции [59, 60], т.о. эти высокочувствительные физиологические методы исследований могут служить весьма мощным инструментом оценки эффективности коррекционных практик в работе с группами детей, имеющих нарушения развития.

Не все исследования выявили значительные улучшения в результате применения программы Fast ForWord®, а некоторые не смогли задокументировать долгосрочные положительные результаты. [55] . Однако некоторые из этих исследований проводились с очень малым числом испытуемых при отсутствии контрольной группы и с рядом других методологических погрешностей (нестрогое следование протоколу тренинга, который предполагал очень интенсивные зантия, основанные на синаптической пластичности), которые снижают ценность этих результатов.

Успех программы Fast ForWord®, можно интерпретировать по-разному. С одной стороны, можно заключить, что скоростная обработка аудиальной информации является важной не только для усвоения языка, но и при обучении чтению. С другой стороны, поскольку Fast ForWord® имеет целью кросс-тренинг множественных когнитивных функций, работа по программе может способствовать улучшению концентрации внимания при восприятии аудиальной информации, развитию функций памяти в целом, а также улучшить фонологическую перцепцию и понимание грамматики. Все эти функции явно и намеренно тренируются с целью оказать положительное влияние на все аспекты многофакторных моделей нарушений, характерных для детей с НУЯ. И, наконец, позитивные сдвиги, достигнутые при помощи Fast ForWord®, могут могут быть вызваны иными новейшими компонентами методики, использовнаными в этой программе, которые не являются специфичными для обработки аудиальной информации. Речь идёт об интенсивности программы; использовании технологии, которая может обеспечить строго рассчитанные по времени стимулы, поощрение и обратную связь, а также даёт возможность адаптировать уровень сложности и содержание презентации стимулов при переходе от задания к заданию, в зависимости от реакции каждого конкретного участника.

При переводе исследования из лабораторных условий в классы становится ясно, что успех тренинга в на этих двух различных площадках может зависить от различных факторов, учитывая возраст и клиническое состояние участников. Дальнейшее совершенствование программ коррекции состоит в их большей адаптации условиям к «реального мира».

Влияние музыкального тренинга на временную обработку аудиальной информации и усвоение языковых навыков.

Как уже упоминалось в данном обзоре, существуют исследования, результаты которых говорят в пользу того, что акустический тренинг может быть весьма полезным для индивидов с НУЯ. Музыкальный тренинг также продемонстрировал свою полезность в улучшении многих аспектов обработки аудиальной информации [63,64] и совершенствовании когнитивных [65-68], языковых навыков и грамотности [69-74], одновременно способствуя более раннему созреванию механизмов реакций на аудиальные стимулы и изменениям функциональных анатомических особенностей в областях мозга, ответсвенных за выполнение различных аудиальных функций [63, 64]. Пока что существует только два исследования влияния музыкального тренинга на языковые навыки и навыки чтения, проводившиеся на основании сравнения навыков до и после проведения тренинга [71, 72]. Эти результаты продемонстрировали сильную зависимость между музыкальными способностями (или музыкальной подготовкой) и языковыми навыками и грамотностью. Тем не менеее, нейронные схемы, поддерживающие эту зависимость, на сегодняшний день не известны, как нет и понимания, каким образом музыкальная подготовка может повлиять на языковые навыки. Более того, в данном исследовании не было контрольных групп, с которыми проводились бы иные терапии, поэтому положительный эффект музыкального тренинга на сегодняшний день нуждается в верификации.

С учётом предполагаемой связи между скоростной спектровеременной обработкой аудиальной информации и языковами способностями, а также между музыкальной подготовкой и языковыми навыками и навыками чтения, мы предположили, что музыкальное обучение может усиливать способность к обработке скоростных спектровременных акустических сигналов и привести к изменению функциональных анатомических особенностей, ответсвенных за этот процесс. В недавнем исследовании с применением функционального магнитно-резонансного сканирования [75], 20 музыкантов и не-музыкаетов прослушивали последовательности трёх тонов  с меняющимися межзвуковыми промежутками, а затем должны были вручную воспроизвести порядок тонов. Эксперимент продемонстрировал, что музыкальная подготовка влияет на функциональные анатомические механизмы, лежащие в основе скоростной спектровременной обработки неязыковых сигналов, позволяя показать как лучшие результаты в обработке сигналов, так и более отлаженную функциональную нейронную сеть прежде всего в традиционной языковой зоне мозга. Более того, успешное выполнение заданий эксперимента с самыми короткими межзвуковыми промежутками сильно коррелировало с фактором возраста, в котором испытуемый начал обучаться игре на музыкальном инструменте. В дополнение к теоретической ценности данных результатов, выявленные данные могут иметь важное практическое значение для развития языковых навыков и навыков чтения, особенно у детей с НУЯ. Гипотеза впервые была высказана Овери [72], и модифицирована в данной статье.

Музыканты проводят долгие годы постоянно занимаясь музыкой и тренируя свои акустические способности, и неудивительно, что способности к обработке аудиальной информации возрастают в результате музыкальной подготовки. Тем не менее остётся неясным, что в этой взаимосвязи является прчиной, а что — следствием. Являются ли уже врождённые способности к обработке звуковой информации или анатомический различия причиной лучших музыкальных способностей или, наоборот, обучение музыке ведёт к улучшению способности к обработке аудиальной информации и анатомическим изменениям? Более того, остаётся неясной роль тренинга на выполнение моторных последовательностей и на взаимодействие моторных последовательностей с аудиальными последовательностями, которые являются неотъемлемой частью обучения игре на инструменте. Недавнее исследование возможных врождённых маркеров музыкальных способностей не обнаружило каких-либо нейронных, когнитивных, моторного или музыкального характера различий между группой детей, начинающей музыкальное обучение  и контрольной группой [76] . Результаты позволяют предположить, что именно обучение музыке (а не врождённые особенности) приводят к лучшему развитию немузыкальных навыков.

Хотя новое направление в исследованиях представляется очень интересным, текущие результаты требуют их очень осторожной интерперетации, и вопрос о том, влияет ли обучение музыке на развитие языковых  навыков и навыков грамматности требует дальнейшего изучения.

[info]marina_mariniпишет в [info]autism4us_ru14 сентября, 14:08

Об авторе Л.Н.

Президент Ассоциации специалистов сенсорной интеграции Меня зовут Ененкова Любовь Николаевна,на форумах,посвященных проблемам развития детей с ASD (аутичный спектр развития), мои посты всегда идут под ником Л.Н.
Запись опубликована в рубрике Сенсорная комната., Электростимуляция с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Один комментарий на «Динамическая обработка аудиальной информации, музыкальный опыт и развитие языковых навыков.»

  1. Огромное спасибо Марине за перевод.

    Что касается Fast ForWord®, то это Томатис №2 в смысле неудобства для использования, с привлечением лицензированных или вроде того дистрибьютеров услуг, задирания цен и пр. Если с Томатисом я для себя еще это как-то могу оправдать, поскольку это некое стимулирующее воздействие на мозг, бесконтрольное применение которого может принести вред (хотя дают же детям ноотропы кто во что горазд!), то с Fast ForWord® — это чисто обучающе-тренирующая программа, и единственная, ИМХО, опасность неправильного ее применения — это сниженная эффективность.

    http://www.scilearn.com/products/fast-forword-language-series/language/ — там во вкладке Demo можно посмотреть демо. А желающие заниматься — welcome в Марьино. homo_aut
    2011-09-14 21:13

Добавить комментарий

Please log in using one of these methods to post your comment:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s