научная статья по теме ВЫЗВАННАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ЭЭГ ПРИ ПРЕДЪЯВЛЕНИИ ПСЕВДОСЛОВ И СЛОВ КАТЕГОРИЙ “ЖИВОЕ” И “НЕЖИВОЕ” Биология

Текст научной статьи на тему «ВЫЗВАННАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ЭЭГ ПРИ ПРЕДЪЯВЛЕНИИ ПСЕВДОСЛОВ И СЛОВ КАТЕГОРИЙ “ЖИВОЕ” И “НЕЖИВОЕ”»

ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2012, том 62, № 5, с. 553-562

ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ^^^^^^^^ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

УДК 616-08:612.821.3.01

ВЫЗВАННАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ЭЭГ ПРИ ПРЕДЪЯВЛЕНИИ ПСЕВДОСЛОВ И СЛОВ КАТЕГОРИЙ "ЖИВОЕ" и "НЕЖИВОЕ"

© 2012 г. В. М. Верхлютов, И. В. Марьина, В. Б. Стрелец

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и

нейрофизиологии Российской академии наук, Москва, e-mail: verkhliutov@mail.ru Поступила в редакцию 19.03.2012 г.

Принята в печать 24.05.2012 г.

Здоровым испытуемым предъявляли изображения псевдослов и слов категорий "живое" и "неживое". В экспериментах принимали участие 14 женщин и 9 мужчин молодого возраста. Проводили три серии экспериментов. Первая серия состояла в пассивном просмотре стимулов, во второй серии необходимо было нажимать кнопку при предъявлении слова, в третьей серии кнопку нажимали при показе псевдослова. Предъявление слов и псевдослов вызывало десинхрониза-цию альфа-ритма и синхронизацию тета-ритма. Ранний период (50—250 мс) синхронизации лучше выражен для псевдослов и слов категории "живое" при пассивном восприятии стимулов. Средний период (250—800 мс) синхронизации в наибольшей степени был выражен в области проекции зон Брока и Вернике. Релевантность стимула приводила к усилению десинхронизации и редукции ранних и поздних периодов синхронизации после предъявления как слов, так и псевдослов. Для слов категории "живое" синхронизация более выражена для ранних периодов, а для слов категории "неживое" — для средних периодов синхронизации тета-ритма.

Ключевые слова: ЭЭГ, вызванная спектральная мощность, псевдослова, слова категории "живое" и "неживое".

Evoked Spectral EEG Power during Presentation of Pseudowords and Words from "Animate" and "Inanimate" Categories

V. M. Verkhlyutov, I. V. Maryina, V. B. Strelets

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,

e-mail: verkhliutov@mail.ru

Pseudowords and words of "animate" and "inanimate" categories were shown to healthy young adults (14 women and 9 men) in three series. In the first series, subjects were just reading presented verbal stimuli (words and pseudowords), in the second series, they had to click a mouse button in response to presentation of a word, and in the third series they clicked a button when pseudowords were presented. Presentation of words and pseudowords caused desynchronization of the alpha rhythm and synchronization of the theta rhythm. Early synchronization (50—250 ms) was stronger for pseudowords and words of "animate" category during passive perception of stimulus. The middle synchronization period (250— 800 ms) was stronger in projections of Broca's and Wernicke's areas. The relevance of the stimuli led to an increase in desynchronization and reduction of early and late (800—1500 ms) synchronization periods after presentation of both words and pseudowords. For words of "animate" categories, the synchronization of the theta rhythm was more pronounced in the early periods, and for words of "inanimate" categories, the theta rhythm synchronization was more distinct in the middle periods.

Keywords: electroencephalogram, evoked spectrum power, pseudowords, words of "animate" and "inanimate" categories.

Распознавание стимулов, относящихся к разным категориям, имеет свое нейрофизиологическое выражение. Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональная магниторезонансная томография (фМРТ) позволяет обнаружить метаболическую реакцию ограниченных участков коры и других структур мозга, специфическую для данной категории стимулов [16, 21]. В зависимости от условий предъявления стимула формируется определенная конфигурация активированных отделов, и устанавливаются взаимосвязи между ними, т.е. возникает структура, которую можно назвать "нейронной сетью".

В онтогенезе категориальное кодирование зрительных стимулов в мозге человека обнаруживается раньше, чем происходит формирование семантического аппарата [11].

У здорового взрослого испытуемого реакция на стимул отражает не только классификацию объекта, но и активирует структуры, которые могут участвовать в процессах взаимодействия с этим объектом, в том числе запускается семантический блок [17]. Таким образом, чтение слов должно включать достаточно обширную сеть, способную создать ментальный эквивалент объекта или понятия, обозначаемого данным словом. В частности, могут активироваться участки коры, кодирующие категорию, к которой данный объект принадлежит. Поэтому зрительные предъявления слов должны вызывать ответы, сходные с предъявлениями зрительных образов [16]. Кроме зрительного образа, обозначаемого данным словом, формируется категория, связанная с речевым и письменным представлением слова, когда слово воспринимается как символ [4].

Ранее были показаны селективные нарушения восприятия категорий "живое" и "неживое" при рассеянном склерозе [6], болезни Альцгеймера [8], шизофрении [14], аутизме [5]. Более частое нарушения восприятия категории "живое" при черепно-мозговой травме [22] и меньшее время, необходимое для категоризации, позволяет предположить меньший объем нейронной сети для данной категории [13]. Все это создает предпосылки для выявления различий вызванной электрической активности при предъявлении стимулов разных категорий.

В отличие от методов с хорошим пространственным разрешением, таких как фМРТ и ПЭТ, ЭЭГ отражает сложную конфигурацию электрических источников в коре головного

мозга, что не всегда позволяет их точно локализовать. Однако преимуществом данного метода является разрешение во времени.

В недавних работах обнаружены различия вызванных потенциалов (ВП) при предъявлении слов категорий "живое" и "неживое", которые выявлялись в случае "преднастрой-ки" для поздних компонент [2]. "Предна-стройка" состояла в предварительном предъявлении слова-прайма, а испытуемые должны были идентифицировать категорию слова-мишени.

Нами проведены исследования по анализу ВП при первом предъявлении слов и псевдослов, где показаны различия как поздних, так и ранних компонентов ответа, что позволило сделать предположения о возможности выявления подобных эффектов для слов категорий "живое" и "неживое" [3].

МЕТОДИКА

В экспериментах приняли участие 23 право-руких испытуемых. В группу входили 14 женщин и 9 мужчин от 18 до 29 лет без неврологических нарушений.

Испытуемые считывали слова, подаваемые на экран дисплея в случайном порядке с интервалом 1250 ± 250 мс. Серия состояла из 40 слов категории "живое", 40 слов категории "неживое" и 80 псевдослов. Для генерации псевдослов использовали 10 типичных слоговых сочетаний для русского языка, такие как в словах "кошка", "баран", "собака", "компот" и т.п. Вероятность появления буквы в заданной позиции определялась частотным анализом слов русского языка (примеры слов: мешок, ворона, кирпич; примеры псевдослов: лабта, савоб, порева, ргивал).

Длительность экспозиции стимула составляла 100 мс. Стимул сменяла точка фиксации. При этом средняя интенсивность яркости экрана не изменялась. Яркость стимула и точки фиксации составляла 50%, а яркость фона 10% от максимальной яркости экрана (10 кд). Перед каждой новой серией предъявлений испытуемые проходили адаптацию, наблюдая в течение 1.5 мин точку фиксации. Для программирования последовательности стимулов использовали программу "Presentation" фирмы "Neurobehavioral Systems" (США).

Глаза испытуемых находились на одной линии с центром экрана, на расстоянии около 1 м от его поверхности. Размер текста соот-

ветствовал «1 град. по высоте и «10 град. по ширине. Точка фиксации находилась в центре экрана и представляла собой крест с длинной луча «0.5 град.

Всего проводили три серии предъявлений. В первой серии испытуемые пассивно наблюдали стимулы. Во второй серии они должны были нажимать указательным пальцем на левую кнопку "мыши" при предъявлении слов (релевантные слова). В третьей серии слова игнорировались, а кнопку "мыши" необходимо было нажимать при предъявлении псевдослов (релевантные псевдослова).

Одновременно со стимуляцией проводили регистрацию ЭЭГ на усилителе "Synamps" фирмы "Neuroscan" (США) от 28 хлорсереб-ряных электродов в отведениях Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T3, T4, T5, T6, FT7, FT8, TP7, TP8, CP3, CP4, PO3, PO4, Fz, Cz, Pz, Oz стандартной системы 10—10. Референтные электроды располагали на масто-идальных отростках, а заземление — в области вертекса. Запись сигнала от усилителя ЭЭГ производили с использованием режекторно-го фильтра на 50 Гц, фильтров верхних и нижних частот 3—40 Гц и частотой дискретизации 200 Гц. Сопротивление между электродами при записи было не более 10 кОм. Дополнительно записывали вертикальную и горизонтальную составляющие электроокулограммы (ЭОГ). Заземляющий электрод располагали на вертексе. Референтом служил правый ма-стоидальный отросток.

Все испытуемые дали свое согласие на участие в экспериментах. Методика эксперимента одобрена комитетом по этике при ИВНД и НФ РАН.

Данные обрабатывали с использованием программ "EEGLAB" (США) и "Matlab" фирмы "MathWorks" (США). Из исходных записей ЭЭГ удаляли реализации с амплитудой артефактов более 100 мкВ. Посторонние помехи меньшей амплитуды подавляли с использованием метода независимых компонент (Independent Component Analysis — ICA). Готовые треки после коррекции по базовой линии подвергали Вейвлет-преобразованию в интервале от —500 до 1500 мс и получали распределение мощности вызванных ритмов от 3 до 40 Гц. Распределения усредняли для каждого испытуемого и для группы. Проводили сравнения для разных состояний испытуемых данной группы с использованием стандартной параметрической статистики, описанной в руководстве про-

граммного модуля EEGlab [7]. В результате были получены усредненные распределения мощности и достоверной разности от каждого отведения для стимулов "слова", "псевдослова", "живое", "неживое" в трех условиях эксперимента (пассивное наблюдение, релевантные слова, релевантные псевдослова).

При описании результ

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»