ОЦЕНКА РЕАКТИВНОСТИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ЧАСТОТНЫХ КОМПОНЕНТОВ АЛЬФА-РИТМА ЭЭГ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ И НАБЛЮДЕНИИ ДВИЖЕНИЙ
PDF

Ключевые слова

выполнение движений
наблюдение за движениями
альфа-ритм
мю-ритм
электромагнитная томография мозга низкого разрешения (sLORETA )

Как цитировать

Начарова , М. А., Махин, С. А., & Павленко, В. Б. (2018). ОЦЕНКА РЕАКТИВНОСТИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ЧАСТОТНЫХ КОМПОНЕНТОВ АЛЬФА-РИТМА ЭЭГ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ И НАБЛЮДЕНИИ ДВИЖЕНИЙ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(3), 311–326. https://doi.org/10.1134/S0869813919030051

Аннотация

У 67 взрослых испытуемых в индивидуально определенных диапазонах изучали реактивность амплитуд нижнего (альфа1-) и верхнего (альфа2-) частотных компонентов альфа-активности ЭЭГ при выполнении круговых движений компьютерной мышью и наблюдении за таковыми другого человека. Показана топографическая специфичность альфа2-ритма и большая, по сравнению с низкочастотным компонентом, реактивность амплитуды альфа2-ритма при выполнении движений. Источники ритмов локализовали методом электромагнитной томографии мозга низкого разрешения (sLORETA). Как при совершении движений, так и при наблюдении за их выполнением выявлена сходная активация ряда структур, предположительно относящихся к т.н. «зеркальной» системе мозга (предклинье, поясная извилина для альфа1-ритма; нижняя теменная долька, надкраевая и угловая извилины, верхняя и средняя височные извилины, инсулярная кора для альфа2-ритма). При этом обнаружено значимо бо́льшее число активированных вокселей в отдельных структурах правого полушария по сравнению с левым. В случае осуществления самостоятельных движений данный феномен можно объяснить повышенными требованиями к зрительно-моторной координации испытуемых (удержания курсора компьютерной мыши в рамках заданной области экрана). При наблюдении чужих движений дополнительная активация правого полушария может быть обусловлена социальным контекстом выполняемой задачи, предполагающей атрибуцию наблюдаемых действий другому человеку. Полученные данные можно расценивать как дополнительное свидетельство в пользу гипотезы о функциональном значении «зеркальной» системы мозга и ее вовлеченности в процессы восприятия движений «другого». Результаты работы также свидетельствуют о возможности использования стандартной компьютерной мыши в качестве объекта инструментального движения при исследованиях нейрофизиологических механизмов двигательной активности и наблюдения за ней.

https://doi.org/10.1134/S0869813919030051
PDF

Литература

Pineda J. A. The functional significance of mu rhythms: Translating «seeing» and «hearing» into «doing». Brain Res. Rev. 50(1): 57–68. 2005.

Heyes C. Where do mirror neurons come from? Neurosci. Biobehav. Rev. 34(4) : 575–583. 2010.

Pineda J.A. Sensorimotor cortex as a critical component of an’extended’mirror neuron system: does it solve the development correspondence and control problems in mirroring? Behav. Brain. Funct. 4(1): 47–63. 2008.

Iacoboni M., Woods R.P., Brass M., Bekkering H., Mazziotta J.C., Rizzolatti G. Cortical mechanisms of human imitation. Science. 286(5449): 2526–2528. 1999.

Cochin S., Barthelemy C., Roux S., Martineau J. Observation and execution of movement: similarities demonstrated by quantified electroencephalography. Eur. J. Neurosci. 11(5): 1839–1842. 1999.

Frenkel-Toledo S., Bentin S., Perry A., Liebermann D. G., Soroker N. Dynamics of the EEG power in the frequency and spatial domains during observation and execution of manual movements. Brain. Res. 1509: 43–57. 2013.

Hari R., Salmelin R. Human cortical oscillations: a neuromagnetic view through the skull. Trends Neurosci. 20(1): 44–49. 1997.

Pfurtscheller G., Neuper C., Krausz G. Functional dissociation of lower and upper frequency mu rhythms in relation to voluntary limb movement. Clin. Neurophysiol. 111(10) : 1873–1879. 2000.

Crone N. E., Miglioretti D. L., Gordon B., Sieracki J. M., Wilson M. T., Uematsu S., Lesser R. P. Functional mapping of human sensorimotor cortex with electrocorticographic spectral analysis. I. Alpha and beta event-related desynchronization. Brain. 121(Pt 12): 2271–2299. 1998.

Bazanova O. M., Vernon D. Interpreting EEG alpha activity. Neurosci. Biobehav. Rev. 44: 94–110. 2014.

Covello A., de Barros-Ferreira M., Lairy G.C. A telemetric study of central rhythms in children. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 38(3): 307–319. 1975.

Makhin S.A., Makaricheva A.A., Lutsuk N.V., Pavlenko V.B. Study of the reactivity of the μ rhythm during observation, auditory perception, and movement imitation: correlation with empathic ability. Human Physiol. 41(6): 593–598. 2015.

Tognoli E., Kelso J.A. The coordination dynamics of social neuromarkers. Front. Hum. Neurosci. 20(9):563–578. 2015.

Posthuma D., Neale M. C., Boomsma D. I., de Geus E. J. Are smarter brains running faster? Heritability of alpha peak frequency, IQ, and their interrelation. Behav. genetics. 31 : 567–579. 2001.

Doppelmayr M., Klimesch W., Pachinger T., Ripper B. Individual differences in brain dynamics: important implications for the calculation of event-related band power. Biol. Cybern. 79(1) : 49–57. 1998.

Pascual-Marqui R. Standardized low-resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details. Methods Find. Exp. Clin. Pharmacol. 24(Suppl D): 5–12. 2002.

Brett M., Johnsrude I. S., Owen A. M. The problem of functional localization in the human brain. Nat. Rev. Neurosci. 3(3): 243–249. 2002.

de Munck J. C., Gonçalves S. I., Mammoliti R., Heethaar R. M., Lopes da Silva F. H. Interactions between different EEG frequency bands and their effect on alpha–fMRI correlations. NeuroImage. 47(1): 69–76. 2009.

Laufs H., Kleinschmidt A., Beyerle A., Eger E., Salek-Haddadi A., Preibisch C. EEG-correlated fMRI of human alpha activity. Neuroimage. 19(4): 1463–1476. 2003

Nichols T. E., Holmes A. P. Nonparametric permutation tests for functional neuroimaging: a primer with examples. Hum. Brain Mapp. 15 (1): 1–25. 2002.

World Medical Association Declaration of Helsinki: ethical principles for medical research involving human subjects. JAMA. 310(20): 2191–2194. 2013.

Babiloni C., Carducci F., Cincotti F., Rossini P.M., Neuper C., Pfurtscheller G., Babiloni F. Human movement-related potentials vs. desynchronization of EEG alpha rhythm: a high-resolution EEG study. NeuroImage. 10(6): 658–665. 1999.

Pfurtscheller G., StancaÂk Jr.A., Edlinger G. On the existence of different types of central beta rhythms below 30 Hz. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 102(4): 316–325. 1997.

Storm van Leeuwen W., Wieneke G., Spoelstra P., Versteeg H. Lack of bilateral coherence of mu rhythm. Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 44(2): 140–146. 1978.

Perry A., Bentin S. Does focusing on hand‐grasping intentions modulate electroencephalogram mu and alpha suppressions? NeuroReport. 21 : 1050–1054. 2010.

Goldberg I., Harel M., Malach R. When the brain loses its self: prefrontal inactivation during sensorimotor processing. Neuron. 50(2): 329–39. 2006.

Margulies D. S., Vincent J. L., Kelly C. Precuneus shares intrinsic functional architecture in humans and monkeys. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106(47): 20069–20074. 2009.

Paus T. Primate anterior cingulate cortex: where motor control, drive and cognition interface. Nat. Rev. Neurosci 2(6): 417–424. 2001.

Mukamel R., Ekstrom A. D., Kaplan J., Iacoboni M., Fried I. Single-neuron responses in humans during execution and observation of actions. Curr. Biol. 20(8): 750–756. 2010.

Farrer C., Frith C. D. Experiencing oneself vs another person as being the cause of an action: the neural correlates of the experience of agency. Neuroimage. 15(3): 596–603. 2002.

Silani G., Lamm C., Ruff C.C., Singer T. Right supramarginal gyrus is crucial to overcome emotional egocentricity bias in social judgments. J. Neurosci. 33(39): 15466–15476. 2013.

Seghier M.L. The angular gyrus: multiple functions and multiple subdivisions. Neuroscientist.19(1): 43–61. 2013.

Warrier, C., Wong P., Penhune V., Zatorre R., Parrish T., Abrams D., Kraus N. Relating structure to function: Heschl’s gyrus and acoustic processing. J. Neurosci. 29(1): 61–69. 2009.

Herrington J. D., Nymber C., Schultz R. T. Biological motion task performance predicts superior temporal sulcus activity. Brain Cogn. 77(3): 372–381. 2011.

Mar R.A. The neural bases of social cognition and story comprehension. Annu. Rev. Psychol. 62: 103–134. 2011.

Molenberghs P., Cunnington R., Mattingley J.B. Brain regions with mirror properties: A meta-analysis of 125 human fMRI studies. Neurosci. Biobehav. Rev. 36(1): 341–349. 2012.

Nadig K. G., Jäncke L., Lüchinger R, Lutz K. Motor and non-motor error and the influence of error magnitude on brain activity. Exp. Brain Res. 202(1): 45–54. 2010.

Campbell M. E. J., Mehrkanoon S., Cunnington R. Intentionally not imitating: Insula cortex engaged for top-down control of action mirroring. Neuropsychologia. 111: 241–251. 2018.

Caspers S., Eickhoff S.B., Geyer S., Scheperjans F., Mohlberg H,, Zilles K., Amunts K. The human inferior parietal lobule in stereotaxic space. Brain Struct. Funct. 212 : 481–495. 2008.

Uddin L. Q., Molnar-Szakacs I., Zaidel E., Iacoboni M. rTMS to the right inferior parietal lobule disrupts self–other discrimination, SCAN. 1(1): 65–71. 2006.