ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА «Определение моторной ассиметрии рук у жителей Республики Алтай»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования, науки и молодежной политики РА

ГОУ Республиканский классический лицей РА

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Определение моторной ассиметрии рук у жителей Республики Алтай»

Обучающегося 74 группы

Д.А. Булычева

Руководитель :

Н.И. Булычева

учитель биологии МОУ «МСОШ№2»;

 М.В. Сурикова

учитель биологии ГОУ РКЛ РА;

Научный консультант: О.В.Сафонова

к.с/х н,доцент кафедры зоологии,

генетики и селекции ГАГУ

Горно-Алтайск, 2010

Содержание

Введение…………………………………………………….…………………стр.3

1.Основная часть…….………………………………………. ………………..стр.4

        1.1. Функциональная ассиметрия головного мозга.…………………...стр.4

        1.2. Теории происхождения ассиметрии.………………………………стр.5

        1.3. Профили функциональной ассиметрии.…………………………. стр.7

        1.4. Левшевство. ………………………………………………………..стр.8

2. Методика проведения исследования.……………………… ……………..стр. 9

3. Результаты исследования.…………………………………… …………….стр.11

3.1. Определение частоты гена леворукости, генотипов праворукости и леворукости у русских …………………………………………………стр.11

3.2. Определение частоты гена леворукости, генотипов праворукости и леворукости у алтайцев.…………………………………………… ….стр.11

3.3. Определение частоты гена леворукости, генотипов праворукости и леворукости у казахов…………………………………………………стр.12

4. Выводы.…………………………………………………………………… стр.13

5. Используемая литература………………………………………………..  стр.14

6. Приложения………………………………………………………………..стр.16

Введение

Актуальность и новизна

Установлено, что психические функции определенным образом распределены между левым и правым полушариями. Оба полушария получают и перерабатывают информацию, как в виде образов, так и слов, но существует функциональная асимметрия головного мозга – различия в степени выраженности тех или иных функций в левом и правом полушариях. Вопрос о наследовании леворукости нельзя рассматривать только с научной точки зрения. Решение некоторых практических проблем воспитания и развития ребенка зависит от ответа на него. Например, переучивать ли левшу. В науке и в нашем регионе данный вопрос исследован недостаточно полно.

В 2009 году ученица МОУ «МСОШ № 2» Зыкова Евгения проводила исследования, касающиеся характера наследования леворукости и частоты встречаемости данного признака в популяции жителей с.Майма. Меня очень заинтересовала эта работа. Прочитав ряд работ различных авторов, я столкнулся с любопытными фактами. Некоторые ученые утверждают, что на наследование леворукости оказывают влияние принадлежность к различным этническим группам, климатическо – географические условия проживания, а так же культурно-социальные традиции и методики обучения. Я решил продолжить исследования, начатые Зыковой Евгенией, и установить частоту аллелей правшевства и левшества у жителей Республики Алтай принадлежащих к различным национальностям.

Цель работы: изучение генетических основ наследования и популяционного распространения леворукости у жителей Республики Алтай.

Задачи работы:

1. изучить литературу по теме исследования,
2. определить частоту встречаемости гена и генотипа леворукости у жителей республики Алтай принадлежащих к различным национальным группам,
3. установить зависимость между частотой встречаемости леворукости и национальной принадлежностью.

Основная часть

1.Функциональная ассиметрия головного мозга

1.1.Ассиметрия функциональная головного мозга – характеристика распределения психических функций между левым и правым полушариями. Установлено, что функцией левого полушария является оперирование вербально-знаковой (вербальный – словесный, термин для обозначения форм знакового материала и процессов оперирования с этим материалом) информацией в ее экспрессивной (выразительный, способный отразить эмоциональное состояние) форме, а также чтение и счет. Тогда как функция правого – оперирование образами, ориентация в пространстве, различение музыкальных тонов, мелодий и невербальных звуков, распознавание сложных объектов (в частности, человеческих лиц), продуцирование сновидений. Основное различие между полушариями определяется не столько особенностями используемого материала (вербального или образного), сколько способами его организации, характером переработки информации, т.е. типом мышления[23].

1.2. Теории происхождения асимметрии

При изучении вопроса о происхождении левшества выделились три основных направления: "генетическое", "культурное" и "патологическое".

Начиная с 1871 г., когда В.Огль установил высокую частоту семейного левшества среди леворуких испытуемых, обсуждается модель генетического детерминирования леворукости. Постулировался факт наследования левшества, а Ф.Рамалей сформулировал правило о подчиненности леворукости рецессивному распределению по Менделю.

В настоящее время наибольшее распространение получили две генетические модели. Согласно М.Аннетт [17,18,19,20] асимметрия мозга определяется присутствием одного гена, который был назван ею фактором "правого сдвига". Более сложная модель была предложена Дж.Леви и Т.Нагилаки (1972). Эти ученые предполагают, что рукость является функцией двух генов. Один ген с двумя аллелями определяет полушарие, которое будет контролировать речь и ведущую руку. Второй ген определяет то, какой рукой будет управлять речевое полушарие.

Так же широко распространены представления о патологическом происхождении левшества. Крайней точки зрения придерживается П.Бэкан (1973), который утверждает, что любое проявление леворукости есть следствие родовой травмы[21]. По мнению А.П.Чуприкова (1975), изменение моторного доминирования является одним из объективных доказательств врожденной энцефалопатии [11]. В подтверждение приводятся факты увеличения левшей среди близнецов, особенности пренатального развития которых предполагают риск внутриутробной гипоксии мозга. В пользу этого подхода говорят и результаты проб Вада, согласно которым повреждение левого полушария на ранних этапах онтогенеза может привести к смене ведущей руки и доминантного по речи полушария.

Существует и генетико-культурная гипотеза функциональной асимметрии. Английский ученый из Кембриджа К.Лэлэнд и его коллеги считают, что левшество является в равной степени генетически и культурологически обусловленным [22].

Альтернативными "генетическим" представляются гипотезы возникновения межполушарной асимметрии, базирующиеся на признании детерминирующей роли культурных условий в формировании рукости. "Культурно-социальные" концепции рассматривают правшество-левшество как следствие социального воспитания, опыта, условий жизни [11].

Известно, что большая функциональная активность правого полушария проявлялась при длительном проживании в суровых природно-климатических условиях [8]. Суровые климато-географические условия, с одной стороны, предъявляют к организму человека жесткие требования, приспосабливаются лишь те люди, которые обладают определенными психофизиологическими особенностями [1, 12 13, 14, 15]. По данным В.П. Леутина [9], среди подростков, проживающих в суровом резко континентальном климате Центральной Азии (Тува), обнаружено уменьшение доли правшей и увеличение доли левшей и амбидекстров. С.Г. Кривощеков с соавт. [7] отмечают, что среди коренных жителей Севера накапливаются синистральные личности, т.е. лица, у которых ведущим является правое полушарие либо оба полушария равноценны. Подобные результаты получили В.В. Аршавский, исследуя коренных жителей Чукотки [3], В.И. Хаснулин с соавт. – коренных жителей Таймыра [14], Е.А. Ыжикова – подростков алтайской национальности [16]. По мнению указанных авторов, правополушарность в высоких широтах связана с адаптивными перестройками в организме человека, а естественный отбор закреплял преобладание этих особенностей в популяции коренных жителей, живущих под постоянным воздействием экстремальных факторов среды [7].

1.3.Профили функциональной асимметрии

В определении профиля асимметрии психических функций долгое время преобладал подход, связывающий доминантность только с рукостью. В настоящее время рассматривается профиль асимметрии - преобладание левой или правой частей в совместном функционировании парных органов [4].Профиль асимметрии выражает соотношение доминирования рук и ног, зрения и слуха.

  В исследованиях, выполненных под руководством Т.А. Доброхотовой и Н.Н. Брагиной[4], было изучено 100 здоровых испытуемых, студентов и аспирантов, в возрасте 18-26 лет. Среди них 50 мужчин и 50 женщин.

Интересно отметить, что у здоровых испытуемых обнаружилось 4 профиля асимметрии. Полные правши составляли только 38%. Не было обнаружено ни одного полного левши - с левым профилем асимметрии. Среди частичных левшей большинство составляло с одним проявлением левшества (43%), левшей с двумя признаками левшества меньше в 3 раза (13%), а с тремя признаками левшества меньше в 7 раз - 6%.

Из 43% имеющих только одно проявление левшества наиболее часто встречается левая асимметрия слуха (21%), далее ног - 13%, зрения - 8% и только у одного мужчины (1%) -леворукость. Из 13% здоровых с двумя проявлениями левшества - это было сочетание слуха с глазостью (5%) и слуха с левоногостью (5%), 2% - левая асимметрия ног и зрения и только у одного мужчины левая рука выступали вместе с левоглазостью.

Самым частым было левшество слуха - у 37%, а у 21% оно было единственным признаком левшества при правшестве других правых органов. Второе место занимает левшество ног (26%), на третьем -левшество зрения (19%) и реже всего леворукость - 5%.

Поскольку левосторонняя асимметрия является наиболее интересным феноменом, требующим изучения, более подробно рассмотрим особенности левшества.

1.4. Левшество

Левши давно известны как предпочитающие левую руку при мануальных действиях, жестикуляции. Однако левшество включает не только леворукость, но и левоногость, которая изучена значительно хуже также сенсорное левшество - зрения и слуха. В данной работе нами была исследована только леворукость.

         Данные о проявлении леворукости приблизительно одинаковы и колеблются от 4,3 % до 7,3%. Интересным являются данные о половой, возрастной частоте леворукости, о ее зависимости от рода деятельности.

Так левшами были более 50% детей, родившихся с весом менее 1 кг. Отмечается снижение выраженности частоты леворукости при взрослении детей: в возрасте 7-8 лет леворуких - 13,3% мальчиков и 10% девочек; в 14-15 лет - 4,4% и 4,1%, а в 16-17 лет -3,5% и 3,3%. В.А.Айрапетянц рассматривает подобное снижение традицией переучивания детей в школе [2].

Леворукость чаще встречается среди артистов, художников, спортсменов игровых видов спорта и реже среди инженеров, но чаще встречается у лиц занятых физическим трудом. При этом леворуких не оказалось среди спортсменов-стрелков, баскетболистов, штангистов. Большое число левшей обнаружено среди каратистов (16%) и борцов [5].

2.Методика проведения исследования

Для определения частоты встречаемости аллелей правшества и левшества нами использовался популяционно-генетический метод. Данный метод позволяет определить генетическую структуру популяций. «Под популяцией понимается совокупность особей, т.е. группы людей, занимающих одну территорию в течение многих поколений и свободно вступающих в брак».

 Использование популяционно-статистического метода включает правильный выбор популяции, сбор материала и статистический анализ полученных результатов. В основе данного метода лежит закономерность, установленная в 1908 г. английским математиком Дж. Харди и немецким врачем В. Вайнбергом. Соотношение численности разных генотипов и фенотипов в популяции определяется по формуле бинома Ньютона:

(p+q)²= p²+2pq+q²; (p+q)=1,

 Где: р – частота доминантного аллеля А;

        q – частота рецессивного аллеля а;

        р² – частота генотипа АА (гомозигот по доминантному аллелю);

        q² – частота генотипа аа (гомозигот по рецессивному аллелю) [6].

Для сбора материала мы проводили тестирование по моторным пробам среди учащихся 5 – 11 классов ГОУ «РКЛ  РА» и МОУ «МСОШ №2». Анализ результатов позволяет оценить профиль моторной ассиметрии школьника, определить количество учеников, преимущественно владеющих правой рукой (правши), левой (левши) и число амбидекстров (одинаково хорошо владеющих обеими руками). Серия тестов (поза «Наполеон», «скрещивание пальцев», «хлопанье в ладоши») проводилась без пауз. Между сериями делался перерыв  5 минут. Внутри серий порядок был разный:

1 серия: «поза Наполеон», скрещивание пальцев, хлопанье;

2 серия: хлопанье, скрещивание пальцев, «поза Наполеон»;

3 серия: скрещивание пальцев, «поза Наполеон», хлопанье;

4 серия: «поза Наполеон»,хлопанье, скрещивание пальцев;

5 серия: скрещивание пальцев, «поза Наполеон», хлопанье.

В позе «Наполеона» ведущей считается рука, кисть которой оказывается сверху, при скрещивании пальцев рук ведущей считается та рука, большой палец которой оказался сверху, при хлопанье в ладоши – ведущей считается рука, оказывающаяся сверху при хлопанье. Результаты заносились в таблицу (прил. 1). Итог оценивался большинством случаев. Правши – гомозиготы доминантные (АА), левши – гомозиготы рецессивные (аа), амбидекстры – (Аа). Расчет выполнялся согласно закону Харди – Вайнберга [10].

3.Результаты исследования.

Определение частоты гена леворукости и генотипов праворукости и леворукости.

Нами было обследовано 339 учащихся 5 – 11 классов, из них русские –185 человека, алтайцы – 128 человек, казахи – 29 человек.

3.1.Определение частоты гена леворукости, генотипов праворукости и леворукости у русских

У 53 обследованных выявлена леворукость, обусловленная генотипом аа. Рассчитаем частоту рецессивной аллели: q = 53 : 185 = 0,28. Извлекая из величины q корень квадратный, получаем величину q (величину аллеля леворукости) равную 0,53. Теперь можно вычислить частоту аллеля праворукости А, помня что сумма доминантного и рецессивного генов равна единице: qa+pA=1 или pA= 1-qa. Следовательно, pA = 1- 0,53= 0,46. Зная частоту аллелей, пользуясь формулой Харди – Вайнберга, мы смогли установить генетическую структуру популяции праворукости и леворукости жителей Республики Алтай, характеризующаяся частотами генотипов (прил.2):

АА = p² =0,46 х 0,46 = 0,21 (21%);

Аа = 2pq = 2 х 0,46 х 0,53 = 0,49 (49%);

аа = q² = 0,28 (28%).

3.2.Определение частоты гена леворукости, генотипов праворукости и леворукости у алтайцев

У 34 обследованных алтайцев выявлена леворукость, обусловленная генотипом аа. Рассчитаем частоту рецессивной аллели: q = 34 : 128 = 0,26. Извлекая из величины q корень квадратный, получаем величину q (величину аллеля леворукости) равную 0,51. Теперь можно вычислить частоту аллеля праворукости А, помня что сумма доминантного и рецессивного генов равна единице: qa+pA=1 или pA= 1-qa. Следовательно, pA = 1- 0,51= 0,49. Зная частоту аллелей, пользуясь формулой Харди – Вайнберга, была определена генетическая структура популяции праворукости и леворукости алтайцев, характеризующаяся частотами генотипов (прил.3):

АА = p² =0,49 х 0,49 = 0,24 (24%);

Аа = 2pq = 2 х 0,49 х 0,51 = 0,50(50%);

аа= q² = 0,26 (26%).

3.3.Определение частоты гена леворукости, генотипов праворукости и леворукости у казахов.

У 5 обследованных казахов выявлена леворукость, обусловленная генотипом аа. Рассчитаем частоту рецессивной аллели: q =5 : 29 = 0,17. Извлекая из величины q корень квадратный, получаем величину q (величину аллеля леворукости) равную 0,41. Теперь можно вычислить частоту аллеля праворукости А, помня что сумма доминантного и рецессивного генов равна единице: qa+pA=1 или pA= 1-qa. Следовательно, pA = 1- 0,41= 0,59. Зная частоту аллелей, пользуясь формулой Харди – Вайнберга, была определена генетическая структура популяции праворукости и леворукости казахов, характеризующаяся частотами генотипов (прил.4):

  АА = p² =0,59 х 0,59 = 0,34 (34%);

  Аа = 2pq = 2 х 0,59 х 0,41 = 0,48(48%);

  аа = q² = 0,17 (17%).

Такая частота аллелей АА:2Аа:аа характерна для второго закона Менделя. Следовательно, наследование леворукости укладывается в принципы классической менделеевской генетики.

4.Выводы.

1. Анализ изученной литературы показал, что вопросы наследования леворукости и распространения гена леворукости в нашем регионе изучены слабо;
2. Генетическая структура жителей республики Алтай характеризуется следующими частотами генотипов:

 у русских:

                              АА = 21%, Аа = 49%, аа = 28%

 у алтайцев:

                             АА = 24%, Аа = 50%, аа =26%

 у казахов:

 АА = 34%, Аа = 48%, аа – 17%

                   (где А – ген праворукости, а – ген леворукости);

1. Частота встречаемости гена леворукости характеризуется следующими величинам (прил.4):

  у русских:

                    частота гена леворукости (а) составила 0,53(53%);

         у алтайцев – 0,51(51%);

 у казахов – 0,41(41%).

2. Наследование леворукости всех исследуемых групп укладывается в принципы классической менделеевской генетики;
3. Частота встречаемости гена леворукости в популяции жителей Республики Алтай не зависит от национальной принадлежности.

5.Используемая литература.

1. Авцын А.П. Адаптация и экология человека/ А.П. Авцын. // Теория и методика географических исследований экологии человека. – М.: Наука, 1974. – С. 147-148.
2. Аршавский И.А. Особенности межполушарных взаимоотношений у коренного и пришлого населения Северо-Востока. Ч. 1., Магадан, 1980. – 40 с.
3. Айрапетянц В.А. Функциональная организация мозга леворуких детей. //Леворукость, антропоизометрия и латеральная адаптация. М. 1985.
4. Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н.. Левши. М. 1994
5. Ермаков П.Н. Психомоторная активность и функциональная асимметрия мозга. Ростов-на-Дону. 1988.
6. Заяц Р.Г., Бутвиловский В.Э. и др, Общая и медицинская генетика. Лекции и задачи; Ростов-на- Дону: Феникс, 2002г. – 320 стр.
7. Кривощеков С.Г., Леутин В.П., Чухрова М.Г. Психофизиологические аспекты незавершенной адаптации. Новосибирск, 1998. – 100 с.
8. Леутин А.П., Ройфман М.Д., Кривощеков С.Г. Половой диморфизм трансформации латерального фенотипа и функциональное состояние детей пубертатного возраста в суровых климатогеографических условиях// Бюл. СО РАМН, 1997, №3. – С. 15.
9. Леутин А.П., Ройфман М.Д., Пичкуров А.М., Кривощеков С.Г. Половые различия распределения латеральности у тувинских школьников// Физиология человека, 1997, Т.23, №2. – С. 132.
10. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П., Основы генетики человека: Уч.пос. Ростов- на- Дону: Феникс, 1997г. – 368с.
11. Семенович А.В. Межполушарная организация психических процессов у левшей. 1991.
12. Судаков К.В. Системная организация функций человека: теоретические аспекты// Успехи физиологических наук, 2000. – Т. 31, № 1. – С. 81-96.
13. Хаснулин В.И., Шестаков С..И., Степанов Ю.М. Функциональные асимметрии организма и приспособления человека к жизни и работе в Заполярье// Региональные особенности здоровья жителей Заполярья. Новосибирск: Изд-во СО АМН СССР, 1983. – С. 62-67.
14. Хаснулин В.И. Адаптация к экстремальным геофизическим факторам. – Новосибирск.: Сиб. отд-ие, 1989. – 195 с.
15. Хомская Е.Д., Ефимова И.В., Будыка Е.В., Ениколонова Е,В, Нейропсихология индивидуальных различий. – М.: Российское педагогическое агентство, 1977. – С. 7-31.
16. Ыжикова Е.А., Гайнанова Н.К. Характеристика фенотипа подростков 14-15 лет алтайской национальности/ Физиология человека, 2003, Том 27, № 6. – С. 86-90.
17. Annett M., Handedness in families// Ann. Hum. Genet., 1973, V. 37, p. 93-105.
18. Annett M., Spatial abilitiy in subgroups of left and right handers// Br.J.Psychology, 1992, V. 83, 493-515.
19. Annett M., Handedness as a Continuous Variable with Dextral Shift: Sex, Generation, and Family Handedness in Subgroups of Left- and Right-Handers//Behavior Genetics. 1994, Vol. 24, No. 1, p.51-63.
20. Annett M., The right shift theory of a genetic balanced polymorphism for cerebral dominance and cognitive processing. // Current Psychology of Cognition, 1995, 14, p.427-480.
21. Bakan P., Dibb G., Reed P. Handedness and Birth Stress//Neuropsychologia 1973.V.11.p. 363-366
22. Laland K.N., Kumm J., Van Horn J.D., Feldman M.W., A Gene-Culture Model of Human Handedness//Behavior Genetics, 1995, V.25, No5, p.433-445.
23. http//:www.cerebral-asymmetry.narod.ru/Sergienko.htm

Приложения.

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3

Приложение

Приложение 5