Связанные с событиями потенциалы мозга при сравнении зрительных стимулов – слов и изображений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Целью данного исследования было изучение особенностей работы мозга при сравнении зрительных стимулов в виде слов и изображений. В исследовании принимали участие 84 чел. В статье представлены результаты анализа потенциалов, связанных с событиями (ПСС), в зрительном трехстимульном тесте. Задачей участника исследования было сравнить первый и второй стимул и решить, совпадают они или нет. В интервале времени 80–280 мс после второго стимула были зарегистрированы компоненты ПСС: N1O в затылочных отведениях, N1T и Р2 – в задневисочных отведениях. N1O, N1T, Р2 при предъявлении второго стимула-слова отличались по величине и латентности от компонент ПСС в ответ на изображение. После второго стимула-слова не было выявлено различий ПСС в задневисочных и затылочных компонентах N1O, N1T, Р2 при сравнении ответов на совпадение и несовпадение стимулов. Решение задачи на сравнение двух слов не отражается в изменении всех рассмотренных компонентов ПСС. В тестах на совпадение-несовпадение двух зрительных стимулов после второго стимула-картинки величина затылочных и задневисочных компонентов N1O, N1T была больше при совпадении стимулов. Такие различия, предположительно, связаны с облегчением восприятия изображения при его повторном предъявлении. Колебание Р2 регистрировалось в задневисочных отделах только в ответ на второй несовпадающий стимул-картинку в паре, изменение величины этого компонента ПСС, по мнению авторов данной статьи, вызвано двумя причинами – физическим повторением стимула и рассогласованием с образом в рабочей памяти.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. С. Никишена

ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет Министерства здравоохранения РФ; ФГБУН Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikishena@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

В. А. Пономарев

ФГБУН Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой РАН

Email: nikishena@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. Д. Кропотов

ФГБУН Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой РАН

Email: nikishena@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Баклушев М.Е., Иваницкий Г.А. Дискретность и континуальность информации в сознании // Усп. физиол. наук. 2021. T. 52. № 1. С. 77.
  2. The Oxford handbook of event-related potential components / Eds. Luck S.J., Kappenman E.S. Oxford: Oxford University Press, 2011. 642 p.
  3. Кропотов Ю.Д. Количественная ЭЭГ, когнитивные вызванные потенциалы мозга человека и нейротерапия. Донецк: Издатель Заславский Ю.А., 2010. 512 с.
  4. Woldorff M.G., Liotti M., Seabolt M. et al. The temporal dynamics of the effects in occipital cortex of visual-spatial selective attention // Brain Res. Cogn. Brain Res. 2002. V. 15. № 1. P. 1.
  5. Ahmadi M., McDevitt E.A., Silver M.A., Mednick S.C. Perceptual learning induces changes in early and late visual evoked potentials // Vision Res. 2018. V. 152. P. 101.
  6. Joyce C., Rossion B. The face-sensitive N170 and VPP components manifest the same brain processes: The effect of reference electrode site // Clin. Neurophysiology. 2005. V. 116. № 11. P. 2613.
  7. Stahl J., Wiese H., Schweinberger S.R. Learning task affects ERP-correlates of the own-race bias, but not recognition memory performance // Neuropsychologia. 2010. V. 48. № 7. P. 2027.
  8. He J., Zheng Y., Fan L. et al. Automatic processing advantage of cartoon face in internet gaming disorder: Evidence from P100, N170, P200, and MMN // Front. Psychiatry. 2019. V. 10. P. 824.
  9. Male A.G., O'Shea R.P., Schröger E. et al. The quest for the genuine visual mismatch negativity (vMMN): Event-related potential indications of deviance detection for low-level visual features // Psychophysiology. 2020. V. 57. № 6. P. e13576.
  10. Amsel B.D., Urbach T.P., Kutas M. Alive and grasping: Stable and rapid semantic access to an object category but not object graspability // Neuroimage. 2013. V. 15. № 77. P. 1.
  11. Sauseng P., Bergmann J., Wimmer H. When does the brain register deviances from standard word spellings?--An ERP study // Brain Res. Cogn. Brain Res. 2004. V. 20. № 3. P. 529.
  12. Amora K.K., Tretow A., Verwimp C. et al. Typical and atypical development of visual expertise for print as indexed by the Visual Word N1 (N170w): A systematic review // Front. Neurosci. 2022. V. 16. P. 898800.
  13. Гальперина Е.И., Нагорнова Ж.В., Шемякина Н.В., Корнев А.Н. Психофизиологические механизмы начального этапа овладения чтением. Часть I // Физиология человека. 2022. Т. 48. № 2. С. 99.
  14. Никишена И.С., Пономарев В.А., Кропотов Ю.Д. Связанные с событиями потенциалы мозга человека при сравнении зрительных стимулов // Физиология человека. 2023. Т. 49. № 3. С. 67.
  15. Никишена И.С., Пономарев В.А., Кропотов Ю.Д. Потенциалы, связанные с событиями в тесте на сравнение пар слов в зрительной и слуховой модальности // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 4. С. 115.
  16. Кропотов Ю.Д., Пономарев В.А., Пронина М.В., Полякова Н.В. Эффекты повторения и рассогласования стимулов в сенсорных зрительных компонентах потенциалов, связанных с событиями // Физиология человека. 2019. Т. 45. № 4. С. 5.
  17. Vigário R.N. Extraction of ocular artifacts from EEG using independent component analysis // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1997. V. 103. № 3. P. 395.
  18. Dong L., Li F., Liu Q. et al. MATLAB toolboxes for Reference Electrode Standardization Technique (REST) of scalp EEG // Front. Neurosci. 2017. V. 11. P. 601.
  19. Hu S., Lai Y., Valdes-Sosa P.A. et al. How do reference montage and electrodes setup affect the measured scalp EEG potentials? // J. Neural. Eng. 2018. V. 15. № 2. P. 026013.
  20. Perrin F., Pernier J., Bertrand O., Echallier J.F. Spherical splines for scalp potential and current density mapping // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1989. V. 72. № 2. P. 184.
  21. 21 Kayser J., Tenke C.E. Principal components analysis of Laplacian waveforms as a generic method for identifying ERP generator patterns: I. Evaluation with auditory oddball tasks // Clin. Neurophysiol. 2006. V. 117. P. 348.
  22. Maris E., Oostenveld R. Nonparametric statistical testing of EEG- and MEG-data // J. Neurosci. Methods. 2007. V. 164. № 1. P. 177.
  23. Pernet C.R., Latinus M., Nichols T.E., Rousselet G.A. Cluster-based computational methods for mass univariate analyses of event-related brain potentials/fields: A simulation study // J. Neurosci. Methods. 2015. V. 250. P. 85.
  24. Tartaglia E.M., Mongillo G., Brunel N. On the relationship between persistent delay activity, repetition enhancement and priming // Front. Psychol. 2015. V. 5. P. 1590.
  25. Caharel S., Rossion B. The N170 is sensitive to long-term (personal) familiarity of a face identity // Neuroscience. 2021. V. 15. P. 244.
  26. Rossion B., Jacquesm C. The N170: Understanding the time course of face perception in the human brain / The Oxford handbook of event-related potential components // Eds. Luck S.J., Kappenman E.S. Oxford University Press, 2012. P. 115.
  27. Prieto E. A., Caharel S., Henson R., Rossion B. Early (N170/M170) face-sensitivity despite right lateral occipital brain damage in acquired prosopagnosia // Front. Hum. Neurosci. 2011. V. 5. P. 138.
  28. Thierry G., Martin C. D., Downing P.E., Pegna A.J. Is the N170 sensitive to the human face or to several intertwined perceptual and conceptual factors? // Nat. Neurosci. 2007. V. 10. P. 802.
  29. Thierry G., Martin C., Downing P. et al. Controlling for interstimulus perceptual variance abolishes N170 face selectivity // Nat. Neurosci. 2007. V. 10. № 4. P. 505.
  30. Tanaka H. Face-sensitive P1 and N170 components are related to the perception of two-dimensional and three-dimensional objects // Neuroreport. 2018. V. 29. № 7. P. 583.
  31. Jones T., Hadley H., Cataldo A.M. et al. Neural and behavioral effects of subordinate-level training of novel objects across manipulations of color and spatial frequency // Eur. J. Neurosci. 2020. V. 52. № 11. P. 4468.
  32. Nan W., Liu Y., Zeng X. et al. The spatiotemporal characteristics of N170s for faces and words: A meta-analysis study // Psych. J. 2022. V. 11. № 1. P. 5.
  33. Fu S., Feng C., Guo S. et al. Neural adaptation provides evidence for categorical differences in processing of faces and Chinese characters: An ERP study of the N170 // PLoS One. 2012. V. 7. № 7. P. e41103.
  34. Enge A., Süß F., Abdel Rahman R. Instant effects of semantic information on visual perception // J. Neurosci. 2023. V. 43. № 26. P. 4896.
  35. Clarke A., Pell P.J., Ranganath C., Tyler L.K. Learning warps object representations in the ventral temporal cortex // J. Cogn. Neurosci. 2016. V. 28. № 7. P. 1010.
  36. Kropotov J.D., Ponomarev V.A. Differentiation of neuronal operations in latent components of event-related potentials in delayed match-to-sample tasks // Psychophysiology. 2015. V. 52. № 6. P. 826.
  37. Kropotov J.D., Ponomarev V.A., Pronina M., Jäncke L. Functional indexes of reactive cognitive control: ERPs in cued go/no-go tasks // Psychophysiology. 2017. V. 54. № 12. P. 1899.
  38. Kimura M. Visual mismatch negativity and unintentional temporal-context-based prediction in vision // Int. J. Psychophysiol. 2012. V. 83. № 2. P. 144.
  39. Freunberger R., Klimesch W., Doppelmayr M., Höller Y. Visual P2 component is related to theta phase-locking // Neurosci. Lett. 2007. V. 426. № 3. P. 181.
  40. Clark A. Whatever next? Predictive brains, situated agents, and the future of cognitive science // Behav. Brain Sci. 2013. V. 36. № 3. P. 181.
  41. den Ouden C., Zhou A., Mepani V. et al. Stimulus expectations do not modulate visual event-related potentials in probabilistic cueing designs// Neuroimage. 2023. V. 280. P. 120347.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематическое представление структуры тестов. Фон стимулов-слов – серый цвет для иллюстрации, фон всех стимулов был одинаковым. Остальные пояснения в тексте.

Скачать (508KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Усредненные по группе потенциалы, связанные с событиями (ПСС), относительно среднего потенциала референтных ушных электродов в тесте «картинка-картинка» (А), в тесте «слово-слово» (Б). Графики ПСС: по оси абсцисс – время, мс, по оси ординат – величина потенциала, мкВ. Под каждой осью абсцисс на прямой линии черным прямоугольником указаны границы кластера для каждого канала, высота полосы соответствует статистической значимости различий сигнала в кластере (p < 0.001). На графиках черная линия обозначает ПСС при совпадении стимулов, серая линия – ПСС при несовпадении стимулов, пунктирная линия – разностная кривая потенциалов для условий «несовпадение» и «совпадение стимулов». Стрелками на графиках указан компонент ПСС, к которому относится топограмма. На топограммах маленькие круги внутри большого топографически соответствуют положению электродов. Маленькие круги, залитые черным цветом, обозначают электроды, относящиеся к кластеру. Рядом с графиками на A приведены топограммы распределения разностных потенциалов для двух условий («совпадение» и «несовпадение»); Б – топограммы распределения ПСС в условии «совпадение».

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Усредненные по группе потенциалы, связанные с событиями (ПСС) для ЭЭГ, преобразованной к плотности источников тока СSD в тесте «картинка-картинка» (А), в тесте «слово-слово» (Б). По оси ординат – величина плотности источников тока, мкВ/см2. Остальные обозначения см. рис. 2.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Усредненные по группе потенциалы, связанные с событиями (ПСС) для ЭЭГ, преобразованной к плотности источников тока, СSD, в четырех тестах при несовпадении стимулов (А), при совпадении стимулов (Б). Графики ПСС: по оси абсцисс – время, мс, по оси ординат – величина плотности источников тока, мкВ/см2. На графиках – черная толстая линия обозначает ПСС в тесте II, пунктирная линия – в тесте WI, тонкая черная линия – в тесте IW, серая линия – в тесте WW. Под каждой осью абсцисс на прямых линиях черными прямоугольниками указаны интервалы времени, в которых регистрируются достоверные различия каждой пары тестов; парными стрелками указаны различия в тестах для затылочного отрицательного компонента и задневисочного компонента.

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025