Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2020, T. 70, № 4, стр. 460-472

АКТИВАЦИЯ ЗЕРКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОЗГА ЗАВИСИТ ОТ СПОСОБА ПРЕДЪЯВЛЕНИЯ СТИМУЛОВ: НЕПОСРЕДСТВЕННО ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОМ ИЛИ КАК ВИДЕОРОЛИК

Н. Н. Лебедева 1, С. Е. Буркитбаев 1, Е. Д. Каримова 1*

1 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: e.d.karimova@gmail.com

Поступила в редакцию 07.02.2020
После доработки 14.02.2020
Принята к публикации 26.02.2020

Аннотация

В данной статье проводится сравнительный анализ двух методик демонстрации стимульного материала при исследовании зеркальной системы мозга (ЗСМ) – лично экспериментатором и с помощью видеоролика на экране монитора. Зеркальная система мозга играет важнейшую роль при различных социальных взаимодействиях и обеспечивает понимание действий, мотиваций и эмоций других людей. Снижение мощности мю-ритма ЭЭГ в центральных областях мозга связано с активацией ЗСМ и используется в исследовательских работах как индикатор включения ЗСМ. В данной работе двум группам испытуемых сначала демонстрировали сжатие кисти руки, затем просили представить, а затем выполнить это же движение самостоятельно. Первой группе испытуемых демонстрацию сжатия кисти производил непосредственно экспериментатор, а второй группе это же моторное движение руки показывали на экране монитора. Наша работа показала, что снижение мощности мю-ритма наблюдалось во всех трех задачах, активирующих ЗСМ, только в верхнем частотном диапазоне 10.5–13 Гц и только в группе добровольцев, которым демонстрацию производили лично. Также у этой группы испытуемых наблюдалось повышение бета2-ритма ЭЭГ в моторных и сенсомоторных областях. Достоверных изменений мощности мю- или бета-ритма во второй группе при демонстрации на экране монитора не выявлено. Результаты работы позволяют выдвинуть гипотезу о том, что активация ЗСМ происходит значительнее в ситуации личного социального взаимодействия.

Ключевые слова: зеркальная система мозга, зеркальные нейроны, ЭЭГ, социальное взаимодействие, мю-ритм, наблюдение движения

DOI: 10.31857/S0044467720040061

Список литературы

  1. Базанова О.М. Современная интерпетация альфа – активности электроэнцефалограммы. Успехи физиологических наук. 2009. 40 (3): 32–53.

  2. Лебедева Н.Н., Каримова Е.Д., Карпычев В.В., Мальцев В.Ю. Зеркальная система мозга при наблюдении, выполнении и представлении моторных задач – нейрофизиологическое отражение восприятия чужого сознания. Журнал высшей нервной деятельности им И.П. Павлова. 2018. (2): 204–215. https://doi.org/10.7868/S0044467718020065

  3. Мокиенко О.А., Черникова Л.А., Фролов А.А., Бобров П.Д. Воображение движения и его практическое применение. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2013. 63 (2): 195–204. https://doi.org/10.7868/s0044467713020056

  4. Фролов А.А., Бирюкова Е.В., Бобров П.Д., Мокиенко О.А., Платонов А.К., Пряничников В.Е., Черникова Л.А. Принципы нейрореабилитации, основанные на использовании интерфейса “мозг–компьютер” и биологически адекватного управления экзоскелетоном. Физиология человека. 2013. 39 (2): 99–113. https://doi.org/10.7868/s0131164613020033

  5. Andrews S.C., Enticott P.G., Hoy K.E., Thomson R.H., Fitzgerald P.B. Reduced mu suppression and altered motor resonance in euthymic bipolar disorder: Evidence for a dysfunctional mirror system? Social Neuroscience. 2016. 11 (1): 60–71. https://doi.org/10.1080/17470919.2015.1029140

  6. Berntson G.G. Social Neuroscience. Psychology Press. Social Neuroscience. 2013. 53–62. https://doi.org/10.4324/9780203496190

  7. Bimbi M., Festante F., Coudé G., Vanderwert R.E., Fox N.A., Ferrari P.F. Simultaneous scalp recorded EEG and local field potentials from monkey ventral premotor cortex during action observation and execution reveals the contribution of mirror and motor neurons to the mu-rhythm. NeuroImage. 2018. 175: 22–31. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2018.03.037

  8. Buccino G., Binkofski F., Riggio L. The mirror neuron system and action recognition. Brain and Language. 2004. 89 (2): 370–376. https://doi.org/10.1016/S0093-934X(03)00356-0

  9. Calvo-Merino B., Glaser D.E., Grèzes J., Passingham R.E., Haggard P. Action Observation and Acquired Motor Skills: An fMRI Study with Expert Dancers. Cerebral Cortex. 2005b. 15 (8): 1243–1249. https://doi.org/10.1093/cercor/bhi007

  10. Campbell M.E.J., Mehrkanoon S., Cunnington R. Intentionally not imitating: Insula cortex engaged for top-down control of action mirroring. Neuropsychologia. 2018. 111: 241–251. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2018.01.037

  11. Cooper N.R., Puzzo I., Pawley A.D., Bowes-Mulligan R.A., Kirkpatrick E.V., Antoniou P.A., Kennett S. Bridging a yawning chasm: EEG investigations into the debate concerning the role of the human mirror neuron system in contagious yawning. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 2012. 12 (2): 393–405. https://doi.org/10.3758/s13415-011-0081-7

  12. Denis D., Rowe R., Williams A.M., Milne E. The role of cortical sensorimotor oscillations in action anticipation. NeuroImage. 2017. 146: 1102–1114. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.10.022

  13. Ensenberg N.S., Perry A., Aviezer H. Are you looking at me? Mu suppression modulation by facial expression direction. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience. 2017. 17 (1): 174–184. https://doi.org/10.3758/s13415-016-0470-z

  14. Fitzgibbon B.M., Kirkovski M., Fornito A., Paton B., Fitzgerald P.B., Enticott P.G. Emotion processing fails to modulate putative mirror neuron response to trained visuomotor associations. Neuropsychologia. 2016. 84: 7–13. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2016.01.033

  15. Fox N.A., Bakermans-Kranenburg M.J., Yoo K.H., Bowman L.C., Cannon E.N., Vanderwert R.E., Ferrari P.F., van IJzendoorn M.H. Assessing human mirror activity with EEG mu rhythm: A meta-analysis. Psychological Bulletin. 2016. 142 (3): 291–313. https://doi.org/10.1037/bul0000031

  16. Gallese V., Fadiga L., Fogassi L., Rizzolatti G. Action recognition in the premotor cortex. Brain. 1996. 119 (2): 593–609. https://doi.org/10.1093/brain/119.2.593

  17. Grafton S., Arbib M., Fadiga L., Rizzolatti G. Localization of grasp representations in humans by positron emission tomography. Experimental Brain Research. 1996. 112 (1). https://doi.org/10.1007/BF00227183

  18. Grèzes J. Functional anatomy of execution, mental simulation, observation, and verb generation of actions: a meta-analysis. Human Brain Mapping. 2001. 12:1. https://doi.org/10.1002/1097-0193(200101)12:1

  19. Hobson H.M., Bishop D.V.M. Mu suppression – A good measure of the human mirror neuron system? Cortex. 2016. 82: 290–310. https://doi.org/10.1016/j.cortex.2016.03.019

  20. Hobson H.M., Bishop D.V.M. The interpretation of mu suppression as an index of mirror neuron activity: past, present and future. Royal Society Open Science. 2017. 4 (3): 160662. https://doi.org/10.1098/rsos.160662

  21. Hogeveen J., Chartrand T.L., Obhi S.S. Social Mimicry Enhances Mu-Suppression During Action Observation. Cerebral Cortex. 2015. 25 (8): 2076–2082. https://doi.org/10.1093/cercor/bhu016

  22. Iacoboni M. Understanding others: imitation, language, empathy. Perspectives on Imitation: From Cognitive Neuroscience to Social Science. 2005.

  23. Kaida A.I., Makhin S.A., Eismont E.V., Pavlenko V.B. Age dynamics and topography of an individual EEG mu rhythm reactivity in children aged 4–14 years. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. 2019. (45): 106–127. https://doi.org/10.17223/19988591/45/6

  24. Karakale O., Moore M.R., Kirk I.J. Mental Simulation of Facial Expressions: Mu Suppression to the Viewing of Dynamic Neutral Face Videos. Frontiers in Human Neuroscience. 2019. 13. https://doi.org/10.3389/fnhum.2019.00034

  25. Lübke K.T., Sachse C., Hoenen M., Pause B.M. Mu-Suppression as an Indicator of Empathic Processes in Lesbian, Gay, and Heterosexual Adults. Archives of Sexual Behavior. 2019. https://doi.org/10.1007/s10508-019-01491-2

  26. Nishimura Y., Ikeda Y., Suematsu A., Higuchi S. Effect of visual orientation on mu suppression in children: a comparative EEG study with adults. Journal of Physiological Anthropology. 2018. 37 (1): 16. https://doi.org/10.1186/s40101-018-0175-9

  27. Nyström P. The infant mirror neuron system studied with high density EEG. Social Neuroscience. 2008. 3 (3–4): 334–347. https://doi.org/10.1080/17470910701563665

  28. Sestito M., Harel A., Nador J., Flach J. Investigating Neural Sensorimotor Mechanisms Underlying Flight Expertise in Pilots: Preliminary Data From an EEG Study. Frontiers in Human Neuroscience. 2018. 12. https://doi.org/10.3389/fnhum.2018.00489

  29. Varnum M.E.W., Blais C., Brewer G.A. Social class affects Mu-suppression during action observation. Social Neuroscience. 2016. 11 (4): 449–454. https://doi.org/10.1080/17470919.2015.1105865

  30. Wehbe R.R., Kappen D.L., Rojas D., Klauser M., Kapralos B., Nacke L.E. EEG-based assessment of video and in-game learning. New York, New York, USA: ACM Press. In CHI ’13 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems on – CHI EA ’13. p. 667. 2013. https://doi.org/10.1145/2468356.2468474.

  31. Yin S., Liu Y., Ding M. Amplitude of sensorimotor mu rhythm is correlated with BOLD from multiple brain regions: A simultaneous EEG-fMRI study. Frontiers in Human Neuroscience. 2016. 10 (364). https://doi.org/10.3389/fncel.2016.00364

  32. Zhu H., Sun Y. EEG evidence for human mirror activity during observation of ambiguous shadow actions: Toward an analysis of humanoid robotic system. IEEE. In 2016 2nd IEEE International Conference on Computer and Communications (ICCC). pp. 708–712. October 2016. https://doi.org/10.1109/CompComm.2016.7924794.

Дополнительные материалы отсутствуют.