Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2020, T. 70, № 5, стр. 590-600

Сенсорный гейтинг и сенсорная фасилитация: перспективная парадигма для изучения нарушений непроизвольного внимания

А. А. Варламов 12*, И. В. Скороходов 2, Г. В. Портнова 3

1 Центр нейрокоммуникативных исследований, Государственный институт русского языка им. А.С. Пушкина
Москва, Россия

2 АНО “Центр реабилитации инвалидов детства “Наш солнечный мир”
Москва, Россия

3 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: antonvarlamov@gmail.com

Поступила в редакцию 30.12.2019
После доработки 26.02.2020
Принята к публикации 26.02.2020

Аннотация

Разработка экспериментальных схем для изучения ЭЭГ-маркеров нарушений внимания является одной из актуальных задач в современной нейропсихиатрии. В данной работе был проведен анализ вызванных потенциалов (ВП) и вызванных изменений ритмов ЭЭГ при выполнении задания c редким целевым тоном (2000 Гц, 10%), частым нецелевым тоном (1500 Гц, 80%) и отсутствием физического стимула (10%). Межстимульный интервал (SOA) был фиксированным (1000 мс). Показано, что данное экспериментальное задание позволяет получить высокодостоверные эффекты для компонентов ответа мозга, связанных с фильтрацией сенсорной информации (значительное увеличение амплитуды компонентов ВП P50, N100 и P200 на нецелевые стимулы, следующие после пропущенных, а также сопутствующее кратковременное увеличение амплитуды сигнала в диапазонах от дельта до альфа-2), и выраженный комплекс P50-N100-N200-P300, связанный с произвольным вниманием (реакция на стимул-мишень). Представляется, что подобные экспериментальные схемы можно успешно использовать как для изучения взаимосвязи между различными аспектами внимания, так и в исследованиях биомаркеров нарушений внимания и процессов сенсорной интеграции.

Ключевые слова: внимание, фильтрация сенсорной информации, сенсорный гейтинг, вызванные изменения ритмов ЭЭГ, вызванные потенциалы, P50, N100, P200

DOI: 10.31857/S0044467720050147

Список литературы

  1. Александров А.А., Дмитриева Е.С., Станкевич Л.Н. Корреляция между дозированием сенсорной информации, негативностью рассогласования и временем реакции. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2015. 65 (5): 626–634.

  2. Афтанас Л.И., Варламов А.А., Павлов С.В., Рева Н.В., Махнев В.П. Отражение знака эмоции в эффектах вызванной синхронизации и десинхронизации ЭЭГ. 2002. Рос. физиол. журн. 88 (6): 790–802.

  3. Варламов А.А., Стрелец В.Б. Анализ когерентности ЭЭГ при депрессивных расстройствах: современное состояние и перспективы клинического применения. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2013. 63 (6): С. 613–625.

  4. Дмитриева Е.С. Исследование механизмов сенсорного дозирования (сенсорный гейтинг) с помощью слуховых вызванных потенциалов мозга человека. Дис. Санкт-Петербург: [СПБГУ]. 2016.

  5. Наатанен Р. Внимание и функции мозга: Учеб. Пособие. Пер. с англ. Под ред. Е.Н. Соколова. М.: Изд-во МГУ, 1998. 559 с.

  6. Пиктон Т.В., Хиллард С.Н., Галамбос Р. Корковые вызванные ответы на пропущенные стимулы. Основные проблемы электрофизиологии головного мозга. М.: Наука, 1974: 302–312.

  7. Aftanas L.I., Varlamov A.A., Pavlov S.V., Makhnev V.P., Reva N.V. Time-dependent cortical asymmetries induced by emotional arousal: EEG analysis of event-related synchronization and desynchronization in individually defined frequency bands. 2002. Int J Psychophysiol. 44 (1): 67–82.

  8. Arnal L.H., Giraud A.L. Cortical oscillations and sensory predictions. Trends Cogn Sci. 2012. 16 (7): 390-8.

  9. Boutros N.N., Korzyukov O., Jansen B., Feingold A., Bell M. Sensory gating deficits during the mid-latency phase of information processing in medicated schizophrenic patients. Psychiatry Research. 2004a. 126: 203–215.

  10. Boutros N.N., Korzyukov O., Oliwa G., Feingold A., Campbell D., McClain-Furmanski D., Struve F., Jansen B.H. Morphological and latency abnormalities of the mid-latency auditory evoked responses in schizophrenia: A preliminary report. Schizophrenia Research. 2004b. 70 (2-3): 303–313.

  11. Bramon E., Rabe-Hesketh S., Sham P., Murray R.M., Frangou S. Meta-analysis of the P300 and P50 waveforms in schizophrenia. Schizophrenia Research. 2004. 70 (2–3): 315–329.

  12. Chien Y.L., Hsieh M.H., Gau S.S.F. P50-N100-P200 sensory gating deficits in adolescents and young adults with autism spectrum disorders. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 2019. 95: 109683.

  13. Cooper N.R., Burgess A.P., Croft R.J., Gruzelier J.H. Investigating evoked and induced electroencephalogram activity in task-related alpha power increases during an internally directed attention task. Neuroreport. 2006. 17 (2): 205–208.

  14. De Wilde O.M., Bour L.J., Dingemans P.M., Koelman J.H.T.M., Linszen D.H. A meta-analysis of P50 studies in patients with schizophrenia and relatives: Differences in methodology between research groups. Schizophrenia Research. 2007. 97 (1–3): 137–151.

  15. DeBattista C., Kinrys G., Hoffman D., Goldstein C., Zajecka J., Kocsis J., Teicher M., Potkin S., Preda A., Multani G., Brandt L., Schiller M., Iosifescu D., Fava M. The use of referenced EEG (rEEG) in assisting medication selection for the treatment of depression. Journal of psychiatric research. 2011. 45 (1): 64–75.

  16. Doumas M., McKenna R., Murphy B. Postural control deficits in autism spectrum disorder: the role of sensory integration. Journal of autism and developmental disorders. 2016. 46 (3): 853–861.

  17. Folstein J.R., Van Petten C. Influence of cognitive control and mismatch on the N2 component of the ERP: a review. Psychophysiology. 2008. 45 (1): 152–170.

  18. Freedman R., Adler L.E., Gerhardt G.A., Waldo M.C., Baker N., Rose G.M., Drebing C., Nagamoto H., Bickford-Wimer P., Franks R. Neurobiological studies of sensory gating in schizophrenia. Schizophrenia Bulletin. 1987. 13 (4): 669–678.

  19. Freedman R., Waldo M., Bickford-Wimer P., Nagamoto H. Elementary neuronal dysfunction in schizophrenia. Schizophrenia Research. 1991. 4 (2): 233–243.

  20. Friston K. A theory of cortical responses. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B: Biol. Sci. 2005. 360 (1456): 815–836.

  21. Ghisolfi E.S., Heldt E., Zanardo A.P., Strimitzer I.M. Jr., Prokopiuk A.S., Becker J., Cordioli A.V., Manfro G.G., Lara D.G. P50 sensory gating in panic disorder. Psychiatry Research. 2006. 40 (6): 535–540.

  22. Iosifescu D.V. Electroencephalography-derived biomarkers of antidepressant response. Harvard review of psychiatry. 2011. 19 (3): 144–154.

  23. Jerger K., Biggins C., Fein G. P50 suppression is not affected by attentional manipulations. Biological Psychiatry 1992. 31 (4): 365–377.

  24. Jongen E.M., Smulders F.T., van Breukelen G.J. Varieties of attention in neutral trials: linking RT to ERPs and EEG frequencies. Psychophysiology. 2006. 43 (1): 113–25.

  25. Karl A., Malta L.S., Maercker A. Meta-analytic review of event-related potential studies in post-traumatic stress disorder. Biological Psychology. 2006. 71 (2): 123–147.

  26. Kisley M.A., Noecker T.L., Guinther P.M. Comparison of sensory gating to mismatch negativity and self-reported perceptual phenomena in healthy adults. Psychophysiology. 2004. 41 (4): 604–612.

  27. Klimesch W., Russegger H., Doppelmayr M., Pachinger T. A method for the calculation of induced band power: Implications for the significance of brain oscillations. 1998b. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 108 (2): 123–130.

  28. Lijffijt M., Lane S.D., Meier S.L., Boutros N.N., Burroughs S., Steinberg J.L., Moeller F.G., Swann A.C. P50, N100 and P200 sensory gating: relationships with behavioral inhibition, attention and working memory. Psychophysiology. 2009. 46 (5): 1059–1068.

  29. Lijffijt M., Cox B. Acas M.D., Lane S.D., Moeller F.G., Swann A.C. Differential relationships of impulsivity or antisocial symptoms on P50, N100, or P200 auditory sensory gating in controls and antisocial personality disorder. Journal of psychiatric research. 2012. 46 (6): 743–750.

  30. Matsuzaki J., Kagitani-Shimono K., Sugata H., Hirata M., Hanaie R., Nagatani F., Taniike M. Progressively increased M50 responses to repeated sounds in autism spectrum disorder with auditory hypersensitivity: a magnetoencephalographic study. PLoS One. 2014. 9 (7): e102599.

  31. Näätänen R., Picton T.W. The N1 wave of the human electric and magnetic response to sound: A review and an analysis of the component structure. Psychophysiology. 1987. 24 (4): 375–425.

  32. Näätänen R. Attention and Brain Function. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associate. 1992. 494 p.

  33. Orekhova E.V., Stroganova T.A. Arousal and attention re-orienting in autism spectrum disorders: evidence from auditory event-related potentials. Frontiers in Human Neuroscience. 2014. 8: 34.

  34. Panagiotidi M., Overton P.G., Stafford T. The relationship between ADHD traits and sensory sensitivity in the general population. Comprehensive psychiatry. 2018. 80: 179–185.

  35. Patterson J.V., Hetrick W.P., Boutros N.N., Jin Y., Sandman C., Stern H., Potkin S., Bunney Jr, W.E. P50 sensory gating ratios in schizophrenics and controls: A review and data analysis. Psychiatry Research. 2008. 158 (2): 226–247.

  36. Polich J. Updating P300: an integrative theory of P3a and P3b. Clinical neurophysiology. 2007. 118 (10): 2128–2148.

  37. Schulze K.K., Hall M.H., McDonald C., Marshall N., Walshe M., Murray R.M., Bramon E. P50 auditory evoked potential suppression in bipolar disorder patients with psychotic features and their unaffected relatives. Biological Psychiatry. 2007. 62 (2): 121–128.

  38. Thomas C., vom Berg I., Rupp A., Seidl U., Schröder J., Roesch-Ely D., Kreisel S.H., Mundt C., Weisbrod M. P50 gating deficit in Alzheimer dementia correlates to frontal neuropsychological function. Neurobiology of aging. 2010. 31 (3): 416–424.

  39. Wan L., Friedman B.H., Boutros N.N., Crawford H.J. P50 sensory gating and attentional performance. International Journal of Psychophysiology. 2008. 67 (2): 91–100.

  40. Wang J., Miyazato H., Hokama H., Hiramatsu K., Kondo T. Correlation between P50 suppression and psychometric schizotypy among non-clinical Japanese subjects. International Journal of Psychophysiology. 2004. 52 (2): 147–157.

  41. White P.M., Yee C.M. Effects of attentional and stressor manipulations on the P50 gating response. Psychophysiology. 1997. 34 (6): 703–771.

  42. White P.M., Yee C.M. P50 sensitivity to physical and psychological state influences. Psychophysiology. 2006. 43 (3): 320–328.

  43. Withrow R.L. Sensory Integration Dysfunction: Implications for Counselors Working with Children. Journal of School Counseling. 2007. 5 (18): n18.

Дополнительные материалы отсутствуют.