В современной психологической науке существует проблема измеряемости и точности измерения сложных психических феноменов раннего этапа манифестации. Оценку психического развития в раннем возрасте в настоящее время осуществляют с использованием методов наблюдения и шкалирования, что характеризуется высокой субъективностью. Для оценки самоидентификации в более старшем возрасте используют следующие виды оборудования: разные виды логопедических зеркал, в работе с которыми требуется не только находить части лица, но и корректно выполнять действия артикуляционного аппарата; технология Sondsorry, согласно которой после прослушивания музыки необходимо точное повторение движений; комплекс Timocco, с помощью которого происходит управление движениями персонажа за счет собственных (через камеру).

За последнее десятилетие (2014–2023 гг.) технологии искусственного интеллекта и машинного обучения получили колоссальное развитие. С каждым годом спектр решаемых с их помощью задач все больше растет. Сегодняшний уровень развития технологии искусственного интеллекта позволяет использовать аппаратные решения для работы над сложными диагностическими проблемами [1].

Пионером в исследованиях самоидентификации человека был В. Amsterdam, опубликовавший свой эксперимент с использованием Self-recognition mirror test, модификации Mark test (разработаного для экспериментов с приматами Gordon G. Gallup в 1970 г. [2]), направленной на выявление самоидентификации человека, на младенцах в 1972 г. Автором было обнаружено, что дети начинают идентифицировать отражение в зеркале как репрезентацию своего тела с 1,5–2 лет [3]. Многие дальнейшие исследования были нацелены на разработку проблемы самоидентификации детей раннего возраста и ассоциированы со следующими именами: A. Aron, B. Fraley [4], B. I. Bertenthal, K. W. Fischer [5], D. Bischof-Köhler [6], T. Broesch [7], S. Duval, R. A. Wicklund [8], K. Guise [9], J. Kärtner [10], J. P. Keenan [11], M. Lewis [12], K. Musholt [13], P. Rochat [14], S. Savanah [15].

В 1977 г. было показано, что лица с умственной отсталостью не всегда успешно выполняют Self-recognition mirror test [16]. В дальнейшем целый ряд ученых [17–19] занимались исследованиями самоидентификации при различных нозологиях, таких как шизотипическое расстройство личности, болезнь Альцгеймера, синдром Дауна, аутизм, шизофрения и синдром расщепленного мозга.

С 1999 по 2001 г. был проведен ряд исследований, направленных на выявление нейропсихологических коррелятов самоидентификации человека, которые свидетельствовали о правополушарной локализации самоидентификации у человека [20]. В 1999 г. [21] и в 2005 г. [22] на пациентах с локальным повреждением головного мозга в правой префронтальной коре показано, что такие пациенты не способны идентифицировать отражение в зеркале как свое при сохранном узнавании лиц других людей, в том числе при использовании зеркала. Одними из ведущих исследователей, раскрывающих современный взгляд на структуру мозгового субстрата самоидентификации, является van S. J. Veiuw и S. A. Chance, которые в 2014 г. при помощи фМРТ выявили структуру активации коры головного мозга при самоидентификации. По результатам эксперимента они заключили, что наибольшее значение имеют префронтальная кора и височно-теменные тракты [23].

Таким образом, в результате историко-перспективного анализа методов изучения феномена самоидентификации установлено, что Mark test и его модификацию Self-recognition mirror test применяют для выявления нейрокогнитивных маркеров самоидентификации животных и людей, в том числе в клинических исследованиях. Условия проведения теста варьируются в зависимости от задачи, глобально их можно разделить на три вида: эксперимент без дополнительного вмешательства (применяют при исследовании людей, знакомых с зеркалом); эксперимент со спонтанным обучением взаимодействию с зеркалом (применяют для всех видов животных); эксперимент с контролируемым обучением взаимодействию с зеркалом (применяют к большинству животных, за исключением некоторых видов приматов).

Одним из факторов формирования самоидентификации детей раннего возраста является желание взаимодействовать со своим отражением — изучать его, улыбаться ему, играть с ним. Такая положительная реакция на свое отражение присутствует как у детей, не обладающих еще в силу возраста самоидентификацией, так и у детей, у которых уже появилась (сформировалась) самоидентификация [24, 25].

В качестве методологического основания представляемого исследования выступает концепция Johannes L. Brandl, согласно которой нейрокогнитивные маркеры самоидентификации определяют как нейрокогнитивные функции, обеспечивающие самоидентификацию ребенка [26]. Самоидентификация в зеркале осуществляется, с одной стороны, на основе знания о том, как выглядит твое лицо, с другой стороны — на основе интеграции проприоцептивных и экстероцептивных ощущений с визуальной информацией. Это позволяет соотнести видимое отражение со своими движениями и определить себя как источник этих движений. Активация коры головного мозга в зонах, ответственных за лицевой гнозис, происходящая при решении задач на самоидентификацию, также подтверждает значимую роль в формировании самоидентификации распознавания своего лица в зеркальном отражении [23]. Таким образом, в качестве нейрокогнитивных маркеров самоидентификации выступают следующие: позитивная реакция на отражение; проприоцептивный и экстероцептивный гнозис; зрительный гнозис (лицевой, симультанный, оптикопространственный).

Концептуально наши рассуждения основаны на концепции психического онтогенеза. В соответствии с онтогенетическими закономерностями инициация процесса самоидентификации начинается с появления комплекса оживления, являющегося новообразованием младенчества (в возрасте 2,5–3 месяцев) и характеризующегося появлением вокализации, моторной активности и улыбки при виде значимого взрослого (матери или отца). Далее, в возрасте 7–8 месяцев происходит дифференциация лица других людей в границах «свой–чужой». К возрасту 18 месяцев ребенок начинает дифференцировать свое лицо от лица другого человека (рис. 1).

Разработка программно-аппаратного комплекса (ПАК) позволит объективизировать процедуру оценки уровня психического развития детей в раннем возрасте (1–3 года), а также сформировать систему измеряемых критериев.

Цель исследования — оценить диагностический потенциал программно-аппаратного комплекса анализа феномена самоидентификации детей раннего возраста.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Общий объем выборки составил 136 человек (57 (42%) мальчиков и 79 (58%) девочек), средний возраст — 25,35 ± 10,38 месяцев. Выборку формировали в соответствии с выделенными нами критериями включения и исключения. Критерии включения: возраст 1–3 года; женский и мужской пол; нормотипичное когнитивное развитие в соответствии с возрастом. Критерии исключения: возраст младше 1 года и старше 3 лет; отклонение от возрастных норм когнитивного развития; наличие тяжелой соматической патологии в стадии декомпенсации; нарушения слуха и зрения.

На основании критических для самоидентификации возрастных периодов [3] были сформированы три исследовательские группы: дети 12–17 месяцев, дети 18–23 месяцев и дети старше 24 месяцев.

Исследование проводили на базе НИКИ педиатрии и детской хирургии имени академика Ю. Е. Вельтищева ФГАОУ ВО РНИМУ имени Н. И. Пирогова Министерства здравоохранения России, РДКБ — филиал ФГАОУ ВО РНИМУ имени Н. И. Пирогова Министерства здравоохранения России и ГБУЗ Московской области «ДКЦ имени Л. М. Рошаля». Время обследования одного испытуемого составляло 20–35 мин.

Исследование проводили в два этапа. Задача первого этапа — оценка лицевого гнозиса у детей раннего возраста с использованием функциональных нейропсихологических проб. Ребенок располагается напротив экспериментатора (в большинстве случаев — у мамы на коленях). Экспериментатор привлекает внимание ребенка, представляется и предлагает ребенку поиграть, после чего просит: «Покажи, где твой носик» (или другая часть лица). Для второй пробы все происходит аналогичным образом, но с просьбой показать части лица законного представителя. Для выполнения третьей пробы экспериментатор просит законного представителя показать фотографии родственников (мамы, папы, бабушки, дедушки, брата/сестры) и спросить у ребенка, кто изображен на фотографии. Оценку лицевого гнозиса проводили по критериям темпа, точности и дифференцированности по шкале Ж. М. Глозман: верное указание испытуемым частей своего лица по речевой инструкции; верное указание испытуемым частей лица другого человека по речевой инструкции; узнавание лица родственника по фотографии.

Задачей второго этапа было оценить самоидентификацию детей раннего возраста с использованием: пробы 22 — Mirror image series когнитивной шкалы Bayley-III — серия зеркальных отражений [27]; Self-recognition mirror test (SMT) [3]; разработанного программно-аппаратного комплекса анализа феномена самоидентификации детей раннего возраста (ПАК) [28].

Процедуру исследования при помощи пробы Bayley-III производят следующим образом: испытуемому на расстоянии 20–25 см от лица демонстрируют зеркало, размером 15 × 21 см, оценивают реакцию ребенка на отражение. Положительную оценку ставят в случае, если ребенок заинтересован отражением, изучает его, улыбается и весело реагирует.

Процедура Self-recognition mirror test заключается в нанесении законным представителем испытуемому на нос метки при помощи яркой косметики и дальнейшей регистрации поведения испытуемого при предъявлении зеркала. Тест считается пройденным при попытках испытуемого дотронуться или стереть метку со своего лица, а также при употреблении личного местоимения или назывании своего имени при вопросе «Кто это?» с указанием на зеркало. Продолжительность теста: 10 мин, каждые 2 мин 30 с экспериментатор просит законного представителя привлечь внимание испытуемого к зеркалу словами: «Смотри! Смотри! Смотри! Кто это?».

Процедура исследования с помощью разработанного ПАК следующая: испытуемый располагается напротив экрана и видеокамеры на расстоянии 40–60 см без дополнительных инструкций. На экране выводят изображение, полученное с помощью видеокамеры, с нарисованными метками на лицах (рис. 2).

В случае, если ребенок отвлекается, следует обратить его внимание на экран фразой: «Смотри!». При отсутствии реакции испытуемого на метку в течение 20 с меняют размер метки, а затем, по достижении максимального размера, ее цвет. При наличии реакции на метку или предъявлении всех вариантов цветов и размеров, положение метки меняют на следующее. Порядок предъявления меток осуществляют следующим образом: зеленая (сначала 2–4 мм, затем 6–8 мм, затем 9–12 мм); синяя (также по мере увеличения размера); красная также по мере увеличения размера. Последовательно метки предъявляют в следующем порядке расположения: лоб, нос, подбородок (рис. 3).

Оценку диагностического потенциала программноаппаратной технологии компьютерного зрения в анализе феномена самоидентификации детей раннего возраста осуществляли по критериям чувствительности и специфичности. Чувствительность программно-аппаратной технологии характеризует точность диагностической которой программа верно определяет наличие исследуемого феномена и определяет устойчивость к ошибкам первого рода (доля положительных результатов, определенных диагностической методикой как положительные, из общего объема полученных результатов). Специфичность характеризует точность диагностической методики в регистрации исследуемого признака (устойчивость к ошибкам второго рода) и отражает долю негативных результатов, определенных диагностической методикой как отрицательные (в общем объеме полученных результатов).

Обработка и интерпретация полученных результатов эмпирического исследования

Количественную обработку данных проводили с помощью методов описательной и корреляционной статистики (коэффициент корреляции Спирмена), а также метода факторного анализа с varimax-вращением (р ˂ 0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При оценке результатов выполнения функциональных нейропсихологических проб диагностики лицевого и оптико-пространственного гнозиса установлено, что у детей в возрасте до 18 месяцев фиксируются низкие показатели темпа, точности и дифференцированности по всем предложенным пробам.

На основании полученных результатов выявлены возрастные особенности, позволяющие проследить процесс развития сложных видов зрительного гнозиса в раннем возрасте. Установлена следующая последовательность этапов: в возрасте 16 месяцев формируется процесс узнавания частей лица другого человека (по речевой инструкции), что связано с активным развитием номинативной функции речи; далее к 18 месяцам развивается оптико-пространственный гнозис в части узнавания взаимно расположенных частей лица на картинке со схематичным изображением. Также, в границах 16–18 месяцев происходит формирование узнавания частей своего лица по речевой инструкции. В возрасте 18–22 месяцев становится возможным (онтогенетически доступным) расположение деталей схематичного изображения лица в границах его овала относительно друг друга. Это, в свою очередь, позволяет узнавать лица сначала близких и хорошо знакомых людей, а затем дифференцировать лица незнакомых (или мало знакомых) людей как в реальности, так и по изображению — схематичному либо реалистичному. По критериям темпа, точности и дифференцированности в онтогенетическом аспекте сначала формируются темповые характеристики, затем показатели дифференцированности, а далее — точности.  

Анализ самоидентификации детей раннего возраста осуществляли с помощью следующих методик: Self-recognition mirror test; проба 22. Mirror image series когнитивной шкалы Bayley-III; ПАК. Применение обозначенных инструментов предполагает качественную оценку результата по критерию выполнения (идентифицировал — не идентифицировал). В результате было установлено, что процент успешного выполнения всех тестов самоидентификации возрастает по мере увеличения возраста — успешное выполнение Self-recognition mirror test и ПАК доступно детям с 18 месяцев.

Далее осуществляли оценку внешней валидности предлагаемого ПАК, которая включала в себя два этапа. Первым этапом проводили оценку по критериям чувствительности и специфичности. В качестве эталонных положительных и отрицательных значений нами были определены результаты методики Self-recognition mirror test, а в качестве сравниваемых оценочных методик — проба 22. Mirror image series когнитивной шкалы Bayley-III и ПАК. Фиксируется высокая специфичность ПАК в задаче анализа феномена самоидентификации детей раннего возраста с возрастанием чувствительности от пробы с меткой на лбу (45,45%) к пробе с меткой на носу (54,55%) и от пробы с меткой на носу к пробе с меткой на подбородке (63,64%). Максимальная чувствительность ПАК в целом фиксируется в возрастной группе 18–23 месяца, однако проба с меткой на лбу показывает наибольшую чувствительность для старшей группы (24+ месяца). Чувствительность ПАК в возрастной группе до 18 месяцев оценить невозможно в связи с отсутствием успешных выполнений SMT в этом возрасте.

Вторым этапом осуществляли оценку согласованности показателей исследования самоидентификации детей раннего возраста, полученных при помощи методик SMT, ПАК и серии зеркальных отражений. В табл. 1 представлены результаты попарного корреляционного анализа вышеуказанных методик с использованием критерия ранговой корреляции Спирмена. При анализе результатов ПАК отдельно исследовали каждую пробу (с нанесением метки на разные части лица) и показатель выполнения хотя бы одной из трех проб в ходе исследования испытуемого.

В возрастной группе 18–23 месяца выявлены статистически значимые корреляции SMT с пробами ПАК с меткой на носу и подбородке, а также с показателем успешного выполнения как минимум одной пробы (p < 0,05). Помимо этого, наблюдается полная согласованность результатов проб ПАК с меткой на носу и подбородке (p < 0,01). В возрастной группе старше 24 месяцев наблюдаются значимые корреляции результатов SMT с пробой ПАК с меткой на подбородке и показателем успешного выполнения как минимум одной пробы (p < 0,05). Помимо этого, значимые корреляции обнаруживаются между всеми пробами ПАК и межу SMT и пробой шкалы Bayley-III (p < 0,01). При анализе всей выборки наблюдаются значимые корреляции всех исследуемых параметров. Наиболее высокие коэффициенты корреляции обнаружены между SMT и пробой ПАК с меткой на подбородке, показателем успешного выполнения как минимум одной пробы и пробой шкалы Bayley-III, а также между пробами ПАК.

Для оценки нейрокогнитивных маркеров самоидентификации у детей раннего возраста проводили процедуру факторного анализа с varimax-вращением по результатам оценки лицевого и оптико-пространственного гнозиса и самоидентификации детей раннего возраста, а также показателей самоидентификации, полученных с помощью серии зеркальных отражений, SMT и ПАК. Критерии были отобраны по критерию Кайзера, для снижения числа пересекающихся факторов по исследуемым переменным; нами было применено ортогональное разложение с методом вращения Varimax.

Принадлежность переменной к фактору определяли по значению веса ≥ 0,4. Результаты факторного анализа представлены в табл. 2.

В результате факторного анализа показателей лицевого и оптико-пространственного гнозиса и методик анализа самоидентификации детей раннего возраста нами было выделено три фактора. Фактор 1: указание части своего лица по речевой инструкции — 0,9 (среднее арифметическое между критериями оценки); указание части лица другого человека по речевой инструкции — 0,817 (среднее арифметическое между критериями оценки); узнавание фотографии родственника — 0,56 (среднее арифметическое между критериями оценки); Self-recognition mirror test — 0,41. Фактор 2: показатель успешного выполнения как минимум одной пробы ПАК — 0,95; пробы ПАК: с меткой на лице — 0,82; с меткой на носу — 0,89; с меткой на подбородке — 0,95; Self-recognition mirror test: 0,64. Фактор 3: проба шкалы Bayley-III — 0,83; узнавание родственника по фотографии — 0,8 (среднее арифметическое между критериями оценки); указание части лица другого человека по речевой инструкции — 0,46 (среднее арифметическое между критериями оценки). Опираясь на выделенные факторы, можем сделать вывод о большей взаимосвязи результатов Self-recognition mirror test с результатами ПАК, чем с результатами пробы шкалы Bayley-III и проб оценки лицевого гнозиса.

Исследование согласованности переменных внутри факторов осуществлялось с использованием коэффициента альфа Кронбаха и показало высокие коэффициенты согласованности: по фактору 1 – α = 0,97; по фактору 2  – α = 0,93; по фактору 3  – α = 0,97.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Самоидентификация появляется в возрасте 18 месяцев, что подтверждается как ранее проведенными исследованиями [3], так и результатами проведенного исследования, в рамках которого не было выявлено ни одного случая успешного прохождения тестов самоидентификации в группе 12–17 месяцев. В то же время реакция на свое отражение в зеркале, регистрируемая с помощью серии зеркальных отражений, проявляется у детей в более раннем возрасте и к 12 месяцам оказывается уже сформированной у части детей, на что указывают наличие успешных выполнений пробы в группе 12–17 месяцев и низкая специфичность методики для самоидентификации. В совокупности с высокой чувствительностью и наличием значимых корреляций по результатам оценки внешней валидности (с использованием пробы из шкалы Bayley-III и Self-recognition mirror test) для группы старше 24 месяцев и всей выборки в целом, можно сделать вывод о том, что заинтересованность в своем отражении, изучение его и позитивная реакция являются нейрокогнитивным маркером самоидентификации детей раннего возраста.

ВЫВОДЫ

Программно-аппаратный комплекс анализа феномена самоидентификации детей раннего возраста обладает высокой специфичностью к самоидентификации детей раннего возраста, в то же время чувствительность метода не обладает столь высокими значениями. Мы предполагаем, что на чувствительность оказывают влияние характеристики метки и ее реалистичность. В полученных данных наблюдается возрастание чувствительности и корреляции с Self-recognition mirror test от первой предъявленной пробы к последней, а также наличие значимых корреляций для всех возрастных групп между двумя последними пробами ПАК, что может быть следствием эффекта последовательности. Факторный анализ выявил принадлежность результатов Self-recognition mirror test к двум факторам: фактору преимущественного ассоциирования с лицевым гнозисом; фактору преимущественного ассоциирования с ПАК. При этом результаты Self-recognition mirror test оказываются наиболее значимыми для второго фактора, что подтверждает взаимосвязь между результатами ПАК и Self-recognition mirror test. Принадлежность результатов Self-recognition mirror test к первому фактору подтверждает значимость лицевого гнозиса для самоидентификации детей раннего возраста. Исходя из этого, в качестве потенциала дальнейших исследований с использованием разработанного ПАК рассматривается исследование влияния изменения цвета, формы метки, компьютерных алгоритмов позиционирования метки относительно лица испытуемого и использования реалистичных изображений в качестве метки на чувствительность ПАК и исследование влияния последовательности и положения метки на лице испытуемого на успешность выполнения теста.