Ключевые слова: нейробиология, шахматы, головной мозг, исследования, электроэнцефалография.
Интеллектуальная деятельность человека является одной из его основных особенностей и самой сложно устроенной психической функцией. На сегодняшний день нет однозначного ответа на то, каким образом головной мозг и центральная нервная система обеспечивают процесс мышления и принятия решений. Шахматы как экспертная задача, требующая большой подготовки и опыта, давно интересовала нейробиологов. Игра в шахматы является идеальным способом для изучения творческого процесса, когда профессиональный шахматист находится в условиях реального интеллектуального стресса, а не его моделирования.
В 2014 году с помощью МРТ Дж. Хенги доказал, что люди, занимающиеся шахматами, задействуют разные психологические функции и активируют разные области мозга во время задач, связанных с шахматами: «Объем серого вещества и толщина коры были уменьшены у шахматистов по сравнению с контрольными мужчинами. Объемы обоих хвостатых ядер не различались между группами, но обратно пропорционально коррелировали с увеличением опыта игры» [1].
В результате исследования также было установлено, что при просчитывании ходов у шахматистов одновременно работают сразу два полушария. Правое полушарие адаптировано к зрительному восприятию и распознает уже изученные ситуации на доске, учитывая опыт прошлых игр, а левое анализирует все возможные ходы.
Суворов Н. Б., Божокин С. В., Полонский Ю. З. проводили исследование электрофизиологической корреляции интеллектуальной активности человека среди высоко квалифицированных шахматистов г. Санкт-Петербург.
При проведении данного опыта использовалась биотехническая система, использовавшая шахматную программу, которая превосходила силу испытуемых шахматистов. Напряженной интеллектуальной деятельностью выступала игра против программы Deep Fritz 11 4 CPU. Партия против компьютера проходила вслепую (т. е. шахматист играет с закрытыми глазами). Данный метод позволил минимизировать помехи при регистрации электроэнцефалограммы, электрокардиограммы, кардиоритмограммы и пневмограммы. Для сопоставления партии с психофизиологическими характеристиками в каждый момент времени необходимо учитывать, сколько времени потрачено на каждый ход и на всю партию в целом.
Биоэлектрическая активность мозга регистрируемая методом электроэнцефалографии, имеет сложную волновую структуру и выделяет: дельта, тета, альфа, бета, гамма-ритмы частотные диапазоны спектра. При исследовании диагностике подвергались тета, альфа и бета частотные характеристики головного мозга [2].
Тета-ритм имеет частоту 4–8 Гц и амплитуду от 20 до 100 мкВ и определяет состояние эмоционального напряжения и релаксации.
Альфа-ритм имеет частоту от 8 до 12 Гц и амплитуду 50–100 мкВ, характеризует проявления удовольствия и радости.
Бета-ритм имеет частоту 12–15 Гц, характеризует умственную активность и работоспособность.
Анализ фрагментов после проведённого испытания показывает, что спектральная мощность системообразующего альфа-ритма частотой около 9Гц на фрагментах в 2,5 раза выше, чем во время принятия решения после обдумывания хода, его частота на этих фрагментах превышает 10 Гц, что свидетельствует об умственном напряжении.
Кросскорелограммы демонстрируют наличие организованной ритмической (альфа-ритм) ЭЭГ в фоновом состоянии и значительные изменения ритмической структуры перед принятием решения в пользу медленных дельта и тета-ритмов. При выполнении умственной работы происходило усиление тета-ритма, который положительно соотносится с успешностью их решения. Перестройки в диапазоне бета-активности связаны с типом когнитивной нагрузки. Многочисленные исследования в этом направлении показали динамику амплитудно-частотных параметров электроэнцефалограммы во всех ритмических диапазонах.
В результате проведенного опыта было установлено, что умственные нагрузки вызывают серьёзные изменения в электроэнцефалограмме в диапазоне альфа-ритмов вплоть до синхронности.
Синхронность или же когерентность — это измерение способности мозга осуществлять внутренний «диалог» между различными его участниками. Синхронность дает нам представление насколько эффективны согласованность или рассогласованность работы мозга сами по себе или при решении определенных задач. Комбинация этих волн и определяет то состояние, в котором находится интеллект. Дефицит синхронности ЭЭГ сигналов может означать, что отсутствует эффективное взаимодействие участков коры головного мозга для выполнения той или иной функции. Очевидно, если шахматист во время игры будет испытывать затруднение или «зевок», то у него будет регистрироваться повышенная бета активность, т. е. активность умственного напряжения [3].
Кривые биоактивности ритмов мозга у гроссмейстера при умственной деятельности имеют высокую синхронизацию, что отражает его отличную работоспособность. Эта синхронизация биоритмов изначально проявляется как образец гармонии, к которому надо стремиться. Поскольку она возникла не за счет тренировок психорегуляции, возможно предположить врожденные генетические корни. Такая высокая синхронизация биоритмов, отражающая психическую саморегулцию для сравнения, отмечалась у квалифицированных работников службы безопасности.
Похожее исследование было проведено психологами Университета Констанца в Германии, которые обнаружили, что гроссмейстеры, обдумывая ходы, задействуют лобные доли мозга — эта область связана с решением задач. Эти игроки распознавали шаблонные ситуации и принимали на их фоне соответствующие решения. А вот у игроков любительского уровня задействовалась медиальная височная доля, связанная с формированием долгосрочной памяти.
Например, профессор Волке [4] исследовал 4 простые шахматные задачи, такие как: “распознавание объектов” (был король на доске или не был); был ли королю шах; поставили ли мат королю; мат в один ход. Он заметил, что вызванные когерентности сигналов ЭЭГ были чувствительны как к сенсорной, так и к умственной активности (соответственно, тета- и бета-когерентности), а бета-когерентности зависели от типа задачи. Позже в 2002 Волке с коллегами [5] сравнил различия в вызванной когерентности между экспертами и новичками — эксперты показали более высокие значения во время выполнения заданий по сравнению с состоянием покоя, тогда как новички — более низкие значения.
Литература:
- Hänggi J, Brütsch K, Siegel AM, Jäncke L. The architecture of the chess player’s brain. Neuropsychologia. 2014; 62(0):152–62.
- Суворов Н. Б., Божокин С. В., Полонский Ю. З. Электрофизиологические корреляции интеллектуальной активности человека во время игры в шахматы с компьютерной программой вслепую.. 2012; 3:71–76.
- Вайзман Н. П., Булатникова А. Н., Зарецкий В. В., «Использование технологий биологической обратной связи в равитии ресурсов психики человека на примере шахматной игры». 2015;
- Volke H-J, Dettmar P, Richter P, Rudolf M. Evoked coherences of eeg in chess playing. Int J Psychophysiol. 1998; 30(1–2):225–6.
- Volke H-J, Dettmar P, Richter P, Rudolf M, Buhss U. On-coupling and off-coupling of neocortical areas in chess experts and novices as revealed by evoked eeg coherence measures and factor-based topological analysis–a pilot study. J Psychophysiol. 2002; 16(1):23.
