ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2010, том 60, № 1, с. 22-31
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821
ВЛИЯНИЕ СМЫСЛОВОГО СОДЕРЖАНИЯ ВЕРБАЛЬНЫХ СТИМУЛОВ И ИХ ЗНАЧИМОСТИ НА ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ МОЗГА
© 2010 г. И. В. Марьина, В. Б. Стрелец
Учреждение Российской академии наук Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, e-mail: humanstudy@yandex.ru Поступила в редакцию 09.02.2009 г.
Принята в печать 28.04.2009 г.
У 22 здоровых испытуемых регистрировали ЭЭГ от 28 каналов во время предъявления вербальных стимулов при пассивном восприятии и лексическом задании. Эксперимент состоял из трех частей, в каждой из которых в случайном порядке предъявлялись слова и псевдослова. В первой части эксперимента испытуемые должны были просто читать предъявляемые стимулы, во второй части необходимо было нажимать на кнопку при появлении слов, а в третьей — нажимать на кнопку при появлении псевдослов. Результаты исследования показали, что слова являются более значимыми для субъекта, чем псевдослова, по-видимому, за счет наличия смысла у слов, что выражается в увеличении амплитуды Р100 и Р300 на слова в первых двух частях эксперимента. Однако лексическое задание оказывается более важным фактором обработки информации, чем наличие смысла у стимула, так как в третьей части эксперимента, когда псевдослова были релевантными, они вызывали большую амплитуду позитивной волны Р300, чем слова. Обнаруженное в фоне и в ситуации релевантности слов увеличение амплитуды N400 на псевдослова вызвано, по-видимому, эффектом неконгруэнтности. Однако когда в соответствии с заданием неконгруэнтными являются слова, то этот эффект выражен значительно меньше.
Ключевые слова: вызванные потенциалы, релевантность, лексическое задание, слова, псевдослова.
Verbal Stimuli Semantics and Relevance of ERPs
I. V. Maryina, V. B. Strelets
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,
e-mail: humanstudy@yandex.ru
In 22 healthy participants EEG from 28 channels was recorded during visual presentation of a random sequence of words and pseudo-words. The experiment consisted of three parts. In the first part the subjects just passively read the stimuli, in the second part they had to click the mouse button when seeing a word and in the third part — when seeing a pseudo-word. The results show that words are more significant to subjects than pseudo-words causing higher amplitude of P100 and P300 in the first and the second parts of the experiment, evidently, due to presence of meaning. However, the lexical task may be a more significant factor of the information processing than the presence of meaning, since in the third part of the experiment, where pseudo-words were relevant, they elicited higher amplitude of Р300 than words. Pseudo-words elicited also negative N400 amplitude than words, revealing incongruity effect. However, when words were task-incongruent, this effect is significantly less evident.
Key words: evoked potential, relevance, lexical task, word, pseudo-words.
Проблема механизмов восприятия информации является особо актуальной в настоящее время и привлекает пристальное внимание психофизиологов [1—3, 17]. Одним из широко используемых методов для изучения перцептивных и когнитивных процессов раз-
ной сложности является метод вызванных потенциалов (ВП). Определение амплитуды, латентности и топографии различных компонентов волн ВП помогает выявить реакцию активации различных областей мозга на определение различных категорий: слова и
псевдослова [9, 10, 18, 19], абстрактные и конкретные слова [21], хорошо знакомые и малознакомые слова [3] и др. Большинство исследований, касающихся психофизиологических различий в ответах на вербальные стимулы, посвящено поздним компонентам, включающим компоненты Р300, N400, Р600 [4, 13, 14, 17, 18]. Однако имеются данные, показывающие возможность более ранней семантической обработки поступающей информации [10, 11, 15, 21]. При этом существует проблема связи различных компонентов ВП с этапами информационной обработки, так как многие процессы переработки информации перекрываются по времени. В настоящем исследовании изучались актуальные проблемы выявления этапов корковой обработки вербальной информации в зависимости от смыслового содержания стимулов и лексического задания. Основное внимание в исследовании уделено компонентам Р100, N170, Р300, N400 на слова и псевдослова во время пассивного восприятия и в ситуации лексического задания.
МЕТОДИКА
В эксперименте приняли участие 22 испытуемых (8 мужчин, 14 женщин) в возрасте от 19 до 30 лет (средний возраст — 24 года). Критерием отбора для эксперимента служили отсутствие черепно-мозговых травм и других патологий, ведущая правая рука и родной русский язык. Все участники эксперимента были ознакомлены с задачами и методами исследования и дали свое письменное согласие на участие в нем.
Для каждой части эксперимента были подобраны два типа стимулов: 80 псевдослов и 80 слов, всего было 160 стимулов, каждый из которых состоял из 5—6 букв. Слова и псевдослова предъявлялись в псевдослучайном порядке. В каждой части эксперимента стимулы были новые, не повторялись. Для генерации псевдослов использовались 10 типичных для русского языка слоговых сочетаний (как в словах: КОШ-КА, БА-РАН, СО-БА-КА, КОМПОТ и т.п.). Вероятность появления буквы в заданной позиции в слове определялось частотным анализом слов русского языка (примеры слов: мешок, ворона, кирпич; примеры псевдослов: лабта, савоб, порева, ргивал).
Участникам эксперимента в центре черного экрана 19-дюймового монитора, находящегося на расстоянии 1 м от испытуемого, в
случайном порядке предъявлялись слова или псевдослова. Время предъявления каждого стимула составляло 100 мс. Межстимульный интервал варьировал от 1500 до 4000 мс. В начале каждого предъявления в центре экрана появлялась точка фиксации.
Эксперимент состоял из трех частей с короткими перерывами на отдых. В первой части эксперимента испытуемые должны были внимательно смотреть на предъявляемые стимулы (пассивное восприятие). Во время второй части эксперимента испытуемые должны были нажимать правой рукой на кнопку мыши, если на экране предъявлялись слова. В третьей части эксперимента испытуемые должны были нажимать правой рукой на кнопку, если на экране предъявлялись псевдослова. Первая часть эксперимента всегда шла первой, остальные две части чередовались в случайном порядке. Перед началом записи ЭЭГ испытуемому давалось аналогичное более короткое задание.
ЭЭГ записывали на усилителе "№иго8сап $упашр8" (США) от 28 хлорсеребряных электродов (Жр1, Жр2, /3, /4, С3, С4, Р3, Р4, 01, 02, /7, /8, Т3, Т4, Т5, Т6, /Т7, ЖТ8, ТР7, ТР8, СР3, СР4, Р03, Р04, /г, Сг, Рг, 0г) расположенных согласно системе 10—10 (рис. 1), и от левого мастоидального отростка; с частотой опроса 200 Гц, фильтрами 0.3—70 Гц. Сопротивление было меньше 10 кОм. Производили также запись вертикальных и горизонтальных движений глаз, заземляющий электрод располагался на вертексе, референтом служил правый мастоидальный отросток. Данные были пересчитаны на объединенные ма-стоидальные референты. Из исходных записей ЭЭГ вручную удаляли реализации с амплитудой более 100 мкВ. Для анализа использовали записи, свободные от артефактов, для усреднения - эпохи от —500 до 1500 мс относительно начала стимула. Для каждого испытуемого была определена средняя амплитуда потенциалов в каждом из отведений в следующих временных интервалах (учитывая индивидуальный разброс, брали интервалы, в которых попадали пики ВП всех испытуемых на основании визуального анализа данных и данных литературы): 90—130 мс (интервал соответствует компоненту Р100), 130-150 мс и 170-190 мс (компонент N170), 230-250 мс и 320-370 (компонент Р300) и в интервале 380-450 мс (компонент N400). Амплитуда потенциала в каждом временном интервале считалась как среднее значение ам-
® ® ('FT7 ® ® ®Q
ф © © © (CP4)
<0 @ © ®
\---/ \PU3J © © \PO4J ©
F8
(Г)
T6
Рис 1. Схема расположения электродов. Fig. 1. Placement of electrodes.
плитуд потенциалов, определяемых с пошаговым интервалом 5 мс в данном временном интервале.
Число усредненных реализаций для каждого типа стимулов составило от 45 до 75. Усреднение проводили отдельно для каждой категории стимулов (слова и псевдослова) и каждой части эксперимента. Значения амплитуд для группы из 22 испытуемых сравнивались для разных смысловых стимулов (слов и псевдослов) с использованием непараметрического критерия Вилкоксона для парных (связанных) выборок. Проведено внутрисе-рийное и межсерийное сравнение амплитуд ВП, чтобы оценить влияние лексического задания и смыслового содержания на разных этапах обработки вербальной информации.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Внутрисерийное сравнение амплитуд ВП на слова и псевдослова
При сравнении амплитуд ВП, зарегистрированных на слова и псевдослова в имплицитной ситуации (без задания), были получены следующие данные (рис. 2). Во временном интервале 115—130 мс в задних отделах развивалась позитивная волна (Р100), амплитуда которой на слова была выше, чем на псевдослова, в затылочных областях О1, Ог (р < 0.05), О2 (р < 0.01), а также в левой теменно-заты-лочной РО3 (р < 0.05) и правой нижневисочной Т6 (р < 0.05) области. В центральных об-
ластях, напротив, отмечалась негативная волна, которая имела сходное и для слов, и для псевдослов пространственное распространение и величину амплитуд (N100). Негативная волна N140 развивалась в интервале 120—140 мс в центральных и лобно-височных областях, а также в затылочных, теменных и теменно-височных областях, где эта волна развивалась несколько позже в интервале 170—190 мс. Во время пассивного восприятия стимулов различий в амплитуде этого компонента ВП не отмечалось. Позитивная волна Р300 имела два пика. Первый пик позитивности отмечался около 250 мс в теменных, затылочных и височных областях. В интервале 230—250 мс амплитуда Р300на слова была выше, чем на псевдослова в правой лобной ¥4 (р < 0.05), лобно-височной ¥Т8(р < 0.05) и височ
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.