ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2009, том 59, № 2, с. 144-154
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ^^^^^^ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821.6
ВЫЗВАННАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ/ДЕСИНХРОНИЗАЦИЯ КОРКОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НА ЛИЦЕВЫЕ СТИМУЛЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ УСТАНОВКИ НА ЭМОЦИОНАЛЬНО-ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВЫРАЖЕНИЕ
© 2009 г. Э. А. Костандов, Е. А. Черемушкин, М. К. Козлов
Лаборатория нейрофизиологии когнитивных процессов Института высшей нервной деятельности
и нейрофизиологии РАН, Москва,
e-mail: kostandov25@mail.ru Поступила в редакцию 22.05.2008 г.
Принята в печать 20.10.2008 г.
У здоровых людей (n = 35) в эксперименте с формированием установки на эмоционально-негативное выражение лица анализировали вызванные реакции синхронизации/десинхронизации ЭЭГ тета- и альфа-диапазона на лицевые стимулы. Величина вызванной реакции синхронизации тета-активности в группе испытуемых с пластичной формой установки больше, а латентный период короче, чем в группе с ригидной установкой. Эта разница особенно сильно выражена в височной и теменно-затылочной областях. Для быстрой смены установок на лицевую экспрессию необходим достаточно высокий уровень фазической реакции синхронизации тета-потенциалов, отражающий степень активности кортико-гиппокампальной системы обратной связи в процессе восприятия лицевых стимулов. У испытуемых с пластичной установкой вызванная реакция низкочастотных альфа-потенциалов выражается в синхронизации, а у испытуемых "ригидной" группы - в десинхронизации. При обсуждении полученных результатов используется идея В. Климеша (2007) о том, что вызванная реакция синхронизации альфа-потенциалов является показателем торможения в когнитивной деятельности. Реакция синхронизации альфа-потенциалов отражает процесс тормозного контроля, играющего важную координирующую роль в организации пластичных свойств установки в ее торможении, если она перестает соответствовать новым стимулам. Обсуждается участие в функциональной организации когнитивной установки на эмоционально негативное выражение лица тонической и фазической формы активации коры, осуществляемых кортико-гиппокампальной и фронто-таламической системами головного мозга.
Ключевые слова: вызванная синхронизация/десинхронизация, альфа- и тета-потенциалы, опознание лицевой экспрессии, когнитивная установка, нисходящие влияния, кортико-гип-покампальная и фронто-таламическая системы интеграции, фазическая и тоническая формы активации коры.
Event-Related Synehronization/Desynehronization of Cortieal Theta- and Alpha-Electrical Activity and Cognitive Set to Emotionally Negative Face Expression
E.A. Kostandov, E.A. Cheremushkin, M.K. Kozlov
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences, Moscow,
e-mail: kostandov25@mail.ru
Alpha- and theta-band EEG synchronization/desynchronization, induced by the presentation of emotionally negative stimulus (angry faces), was studied in 35 healthy adults. In subjects with a plastic set induced theta-synchronization was greater, and its latency was shorter, than in subjects with a rigid set. This difference is particularly apparent in temporal and parieto-occipital brain regions. A sufficiently high level of theta-synchronization is essential for a quick set-shifting. This synchronization reflects the activity of cortico-hippocampal feedback system and its participation in the perception of emotional faces. In subjects with a plastic set this process induces alpha-synchronization, and in subjects with a rigid set - desyn-chronization. W. Klimesh (2007) suggests, that induced alpha-synchronization reflects processes of inhi-
bition in cognitive activity. This inhibition plays an important role in the set-shifting. The role of tonic and phasic forms of cortex activation, produced by cortico-hippocampal and fronto-thalamic systems, in the shifting of a cognitive set to facial face expression is discussed.
Key words: alpha- and theta-band induced synchronization/desynchronization, facial expression recognition, cognitive set, top-down influences, cortico-hippocampal system, fronto-thalamic system, tonic and phasic forms of cortex activation.
Анализ когерентной функции тета- и альфа-потенциалов, регистрируемых в межстимуль-ных периодах на отдельных стадиях установки, выявил синхронизацию активности тонического характера между лобной и височной областями в правом полушарии в случаях формирования инертных форм установки на "сердитое" лицо и иллюзорных искажений в восприятии лицевой экспрессии [4, 5]. Это дало основание говорить об участии двух функциональных систем интеграции мозговой активности - корти-ко-гиппокампальной и фронто-таламической -в организации восприятия эмоционального выражения лица. Однако регистрация фоновой биоэлектрической активности не дает возможности судить о корковых электрических реакциях фазического характера, развивающихся непосредственно после действия лицевых стимулов, что необходимо для понимания нервных механизмов изменений восприятия этих стимулов в случаях актуализации установки. Пост-стимульные корковые электрические реакции можно изучать двумя способами: путем регистрации усредненных вызванных потенциалов (evoked event related potentials) и вызванной син-хронизации/десинхронизации (induced synchro-nization/desynchronization) корковых электрических колебаний. Для наших целей мы предпочли второй метод. Во-первых, имеются доказательства наличия двух функциональных систем интеграции корковой активности: фронто-таламической и кортико-гиппокампальной систем обратной связи, деятельность которых можно изучать с помощью анализа явлений синхрони-зации/десинхронизации потенциалов тета- и альфа-диапазонов [1, 8, 9, 13, 14, 17]. Во-вторых, анализ фоновых корковых потенциалов тета- и альфа-диапазонов, регистрируемых в межстимульные периоды, выявил особенности участия двух упомянутых выше систем в функции восприятия эмоционального выражения лица [5].
Цель работы - выяснить участие кортико-гиппокампальной и кортико-таламической систем в фазических реакциях на лицевые стимулы при пластичной и ригидной формах установки на эмоционально негативное выра-
жение лица. Задачи работы: 1 - анализ величины и скрытого периода вызванной реакции синхронизации/десинхронизации корковых потенциалов тета- и альфа-диапазонов на лицевые стимулы при формировании и тестировании установки на сердитое выражение лица; 2 -сравнение вызванных реакций у испытуемых с пластичной и ригидной формами установки.
МЕТОДИКА
Испытуемые. Исследовали 35 здоровых людей (19 женщин и 16 мужчин) в возрасте 21.9 ± 0.7 лет (студенты, аспиранты и научные сотрудники).
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 [9]. 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; на стадии тестирования предъявляли два кадра того же лица c нейтральным выражением. Расстояние от центра экрана до внутреннего края каждого изображения 4 мм. Время экспозиции 350 мс. Спустя 1 с после экспонирования в центре экрана появлялся пробный стимул - зеленая точка диаметром 3 мм, длительность свечения 2 с. Пауза между комплексом стимулов (4-7 с) менялась в случайном порядке.
Процедура исследования. Испытуемый находился перед монитором компьютера в кресле в затемненной звукозаглушающей экранированной комнате, имеющей связь (микрофон -динамик) с комнатой экспериментатора. 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. Вы должны решить, одинаково выражение обоих лиц или же одно из них, по Вашему впечатлению, более неприятно и запомнить это решение. Изображения исчез-
нут. Потом на экране появится световая точка. В ответ на ее появление Вы должны как можно быстрее нажать на кнопку и после этого сообщить, одинаково ли было 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".
При формировании установки 15 раз последовательно предъявляли изображения лиц с разной эмоциональной экспрессией (одновременно: слева - сердитое лицо, справа - нейтральное). При тестировании установки, которая начиналась непосредственно после стадии формирования, 30 раз слева и справа одновременно предъявляли одно и то же лицо с нейтральным выражением.
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 регистрировали с помощью хлорсеребряных электродов ("Micromed", Венгрия) с сопротивлением не более 5 кОм. Подача стимулов осуществлялась с помощью второго компьютера IBM на базе процессора "Pentium 3". Электрическая активность мозга регистрировалась от 20 точек (F3, F4, F7, F8, Fz, FT7, FT8, FC3, FC4, C3, C4, Cz, T3, T4, P3, P4, T5, T6, O1, O2) в соответствии с международной схемой 10-20%. Отведение ЭЭГ было монополярным, референтный электрод - объединенный ушной. Для анализа отбирали отрезки ЭЭГ по 800 мс до и после предъявления стимула. У каждого испытуемого на основании фурье-преобразования вычислялась так называемая ведущая частота - частота наибольшего значения спектральной функции в альфа-диапазоне. В. Климешем [14] показано, что амплитуда ведущей частоты наиболее существенно изменяется при предъявлении значимого стимула, что важно при изучении реакций синхронизации/десинхронизации. Эта частота использована для определения индивидуальных диапазонов альфа1 и тета (полоса 2 Гц до ведущей частоты и полоса 2-4 Гц перед индиви
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.