ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 1, с. 33-42
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ^^^^ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821.6
ДИНАМИКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КОРКОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ И АКТУАЛИЗАЦИИ КОГНИТИВНОЙ УСТАНОВКИ НА ЛИЦЕВУЮ ЭКСПРЕССИЮ
© 2007 г. Э. А. Костандов, Н. С. Курова, Е. А. Черемушкин, Н. Е. Петренко*
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, *Институт физиологии развития РАО, Москва, e-mail: kostandov25@mail.ru Поступила в редакцию 02.10.2006 г. Принята в печать 09.11.2006 г.
У 35 взрослых здоровых испытуемых проведен анализ когерентной функции корковых электрических потенциалов диапазонов ритмов альфа (8-13 Гц) и бета (14-25 Гц), регистрируемых на стадии формирования и тестирования зрительной установки на изображения лиц с разным эмоциональным выражением. На стадии актуализации установки в лобной области значительно усиливается внутри- и межполушарная когерентность потенциалов альфа-диапазона, а также когерентность потенциалов между лобной и височной областями коры в правом полушарии. Результаты анализа подтверждают предположение о том, что формирование и актуализация установки на эмоциональное выражение лица преимущественно связаны с активностью лобных отделов коры мозга. Этот вывод основан на положении о том, что степень пространственной синхронизации электрических потенциалов служит показателем функциональных отношений между соответствующими участками коры, их кооперированное^ и тем самым отражает состояние их активности.
Ключевые слова: опознание лицевой экспрессии, нисходящие влияния, когнитивная установка, внутренние состояния, неосознаваемое, префронтальная кора, височная кора, когерентность потенциалов.
Changes in the Spatial Organization of the Cortical Electrical Activity during Formation and Actualization of a Cognitive Set to Facial Expression
E. A. Kostandov, N. S. Kurova, E. A. Cheremushkin, N. E. Petrenko
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences; Institute of Developmental Physiology, Russian Academy of Education, Moscow, e-mail: kostandov25@mail.ru
Coherence function of the EEG in the bands of 8-13 (alpha rhythm) and 14-25 Hz (beta rhythm) was analyzed in 35 healthy adult subjects during formation and testing of a visual cognitive set to pictures of faces with different emotional expressions. The intra- and interhemispheric coherences of the potentials in the frontal area and coherence between the right frontal and temporal derivation were shown to increase at the stage of set actualization. The results of the analysis confirm the suggestion that the frontal cortical areas are predominantly involved in formation and actualization of the set to facial emotional expression. The conclusion is based on the idea that the spatial synchronization of the brain electrical potentials is an index of the functional relations between the corresponding cortical areas and their cooperative involvement in a certain kind of activity (their simultaneous activation).
Key words: recognition of facial expression, top-down control, cognitive set, internal states, unconscious, prefrontal cortex, temporal cortex, EEG coherence.
В повседневной жизни человека эмоциональное выражение лица играет важную сигнальную роль в организации адекватного поведения, конкретно в процессе его общения с другими людьми. В связи с успехами неинва-зивных методов исследования мозга человека (функциональный ядерно-магнитный резонанс, позитронно-эмиссионная томография, магнитно-эмиссионная томография, метод вызванных потенциалов) изучение функции опознания лицевой экспрессии в последние годы стало занимать одно из центральных мест в психофизиологии поведения. С их помощью показано, что опознание и оценка лицевой экспрессии - это специализированная системная функция, осуществляемая иерархически организованной сетью мозговых структур, в которую входят зрительная и височная кора, фузиформная извилина, миндалина, передняя поясная извилина, островковая зона коры, префронтальная кора [6, 12, 15, 18, 21, 24, 25, 28, 29, 30]. Были установлены временные параметры ранних (100-180 мс) изменений активности в таких корковых структурах, как орбитофронтальная кора, затылочная кора, миндалина, правая фузиформная извилина, а также поздних реакций (200-360 мс и даже 500-600 мс) в передней поясной извилине, в ор-битофронтальной коре и нижней префрон-тальной коре, наступающих в ответ на предъявление изображений лица с различным эмоциональным выражением [12, 13, 25, 29].
Нами показано, что в процессе восприятия лица с негативным эмоциональным выражением (сердитое лицо) формируется когнитивная установка, которая в последующем может существенно влиять на опознание лицевой экспрессии [4]. При этом было высказано предположение о том, что описанная многими авторами активация префронтальной коры связана с формированием установки на эмоциональное выражение лица, т.е. с теми неосознаваемыми внутренними представлениями, "схемами", которые приобретаются человеком в процессе межличностного общения.
С целью проверки гипотезы о связи активации лобной коры при опознании лицевой экспрессии с фактором формирования когнитивной установки был проведен когерентный анализ электрической активности коры, регистрируемой на разных ее стадиях. Наш выбор метода анализа электрической активности определялся двумя положениями: 1) физиологическую основу установки составляет тоническое функциональное состояние повышенной активности в структурах лобной коры [3, 4, 17, 19]; 2) определение уровня когерентно-
сти потенциалов между разными корковыми участками дает возможность судить о наличии условий, облегчающих распространение возбуждения между отдельными "узлами" структурно-функциональной системы опознания и оценки лицевой экспрессии. Мы исходим из положения, сформулированного еще М.Н. Ливановым [5] о том, что "...состояние активации выражается не только в возрастании частоты колебаний потенциалов, но и в усилении их синхронизации" (с. 243). Идея о том, что уровень когерентности электрических потенциалов разных участков коры больших полушарий может служить показателем функциональных отношений между ними и степени их кооперированности на стадии предуготовлен-ности к той или иной когнитивной деятельности и в процессе ее осуществления, в последние 10-12 лет находит подтвеждение во многих работах [7, 9, 11, 16, 22, 23]. Показано, что пространственная когерентность потенциалов альфа-диапазона существенно различается на разных стадиях установки в зависимости от ее типа (вербальная - невербальная), характера дополнительной когнитивной задачи ("что?", "где?") и уровня мотивации субъекта [2, 3]. Все это позволяет думать, что анализ функции когерентности корковых потенциалов даст возможность судить о динамике активности лобных отделов коры больших полушарий и функциональных отношений между отдельными корковыми "узлами" сложной системы, участвующей в опознании эмоционального выражения лица.
МЕТОДИКА
Испытуемые. Исследовали 35 человек (20 женщин и 15 мужчин) в возрасте 25.1 ± 1.3 лет (студенты, аспиранты и научные сотрудники). Ранее они не участвовали в экспериментах с установкой. Предварительно их знакомили в общих чертах с характером исследования. Они убеждались, что процедура исследования не оказывает на них вредного воздействия. Все испытуемые дали добровольное письменное согласие на участие в эксперименте.
Стимулы. В центре монитора SVGA (Сам-сунг, Корея), находившегося на расстоянии 70 см от глаз испытуемого, на темно-сером фоне одновременно предъявляли два кадра с изображением лица одного и того же человека, взятые из атласа [14]. Размер каждого кадра был 60 х 45 мм. На стадии формирования установки слева предъявляли лицо с сердитым выражением, справа - то же лицо с нейтральным, "спокойным" выражением. Расстояние от центра экрана до внутреннего края каждого изображения - 4 мм. Время экспозиции -
350 мс. После паузы 1 с в центре того же экрана появлялся пробный стимул - зеленое световое пятно диаметром 3 мм, с длительностью свечения 2 с. Паузы между комплексами стимулов равнялись 3-7 с, они менялись в случайном порядке. На стадии тестирования установки, которая начинается непосредственно после стадии формирования, одновременно предъявляли два кадра с нейтральным выражением того же лица с теми же параметрами стимуляции, что и на предыдущей стадии опыта.
Процедура исследования. Испытуемый находился перед монитором компьютера в кресле в затемненной звукозаглушенной экранированной кабине, которая имела связь (микрофон-динамик) с помещением, в котором находился экспериментатор. Испытуемый получал инструкцию: "Сидите спокойно. Положите палец правой руки на кнопку. Смотрите на экран, будьте внимательны. На экране появятся изображения двух лиц, одно рядом с другим. Изображения исчезнут. Затем на экране появится световая точка. В ответ Вы должны как можно быстрее нажать на кнопку и после этого сообщить, одинаково ли выражение обоих лиц или же одно из них, по Вашему впечатлению, более неприятно. При этом используйте слова "одинаковые", если выражения лиц одинаковы, "слева", если более неприятно лицо слева, и "справа", если более неприятно лицо справа".
На стадии формирования установки 15 раз последовательно предъявляли изображения лиц с разной эмоциональной экспрессией: слева - сердитое лицо, справа - нейтральное. На стадии тестирования установки во всех 30 пробах слева и справа предъявлялось одно и то же лицо с нейтральным выражением. Ответы испытуемых заносились в протокол, согласно которому были сформированы две группы: с наличием иллюзий (т.е. "с актуализацией установки") и без них (т.е. "без актуализации" установки) [4].
Аппаратура, регистрация и анализ данных. Отведение, усиление и фильтрация ЭЭГ осуществлялись с помощью системы Neocor-tex-Pro ("Neurobotics", Россия), которая была установлена на компьютере IBM ("Pentium 4"). Частота дискретизации - 1000 Гц, полоса пропускания частот - 0.5-30 Гц. ЭЭГ регистрировалась с помощью хлорсеребряных электродов (
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.