Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2021, T. 71, № 6, стр. 820-829

Зависимость успешности воображения движений правой и левой руки от личностных характеристик пользователей

В. В. Решетникова 1*, Е. В. Боброва 1, Е. А. Вершинина 1, А. А. Гришин 1, А. А. Фролов 23, Ю. П. Герасименко 1

1 ФГБУН Институт физиологии РАН им. И.П. Павлова
Санкт-Петербург, Россия

2 ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Москва, Россия

3 Институт трансляционной медицины ГБОУ ВПО Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова
Москва, Россия

* E-mail: 3069@bk.ru

Поступила в редакцию 16.02.2021
После доработки 23.03.2021
Принята к публикации 26.04.2021

Аннотация

Известно, что успешность воображения движений при управлении системами “интерфейс мозг-компьютер” (ИМК) может зависеть от личностных характеристик пользователя, а соотношение активности некоторых право- и левополушарных структур мозга зависит от личностных характеристик. В исследованиях ИМК нет сведений о том, как успешность управления ИМК при разных личностных характеристиках связана с межполушарной асимметрией. В данной работе проведен анализ связей между личностными характеристиками и точностью классификации сигналов мозга при воображении движений правой руки (ПР) и левой руки (ЛР) по сравнению с покоем при однократном управлении ИМК наивными испытуемыми. Оказалось, что при воображении движений ПР успешнее экспрессивные чувствительные экстраверты, а при воображении движений ЛР – практичные, сдержанные, скептичные и не очень общительные люди. При воображении движений как ПР, так и ЛР лучше управляют ИМК открытые для перемен люди, а не традиционалисты и консерваторы. Анализ субъективной сложности воображения движений показывает, что точность классификации состояний мозга при воображении ПР по сравнению с воображением ЛР выше у тех людей, которым субъективно сложнее представлять движения ПР, но не ЛР. Предполагается, что полученные данные связаны с особенностями обработки информации и организации движений и уровня дофамина в правом и левом полушарии головного мозга.

Ключевые слова: мозг-компьютерные интерфейсы, личностные характеристики, межполушарная асимметрия

Список литературы

  1. Бернштейн Н.А. Физиология движений и активность. М.: Наука, 1990. 495 с.

  2. Боброва Е.В. Современные представления о корковых механизмах и межполушарной асимметрии контроля позы (Обзор литературы по проблеме). Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2007. 57 (6): 663–678.

  3. Боброва Е.В., Ляховецкий В.А., Борщевская Е.Р. Роль “предыстории” в воспроизведении последовательности движений правой или левой руки: кодирование положений, движений, структуры элементов последовательности. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2011. 61 (5): 565–572.

  4. Боброва Е.В., Ляховецкий В.А., Скопин Г.Н. Обучение воспроизведению последовательностей движений правой и левой руки: кодирование положений и движений. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2012. 62 (4): 422–430.

  5. Волкова К.В., Дагаев Н., Киселев А., Касумов В.Р., Александров М.В., Осадчий А.Е. Интерфейс мозг-компьютер: опыт построения, использования и возможные пути повышения рабочих характеристик. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2017. 67 (4): 504–521.

  6. Ляховецкий В.А., Боброва Е.В. Воспроизведение запомненной последовательности движений правой и левой руки: позиционное и векторное кодирование. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2009. 59 (1): 33–42.

  7. Ahn M., Ahn S., Hong J.H., Cho H., Kim K., Kim B.S., Chang J.W., Jun S.C. Gamma band activity associated with BCI performance: simultaneous MEG/EEG study. Front. Hum. Neurosci. 2013. 7: 848.

  8. Bamdadian A., Guan C., Ang K.K., Xu J. The predictive role of pre-cue EEG rhythms on MI-based BCI classification performance. J. Neurosci. Methods. 2014. 235: 138–144.

  9. Blankertz B., Sannelli C., Halder S., Hammer E. M., Kübler A., Müller K.-R., Curio G., Dickhaus T. Neurophysiological predictor of SMR-based BCI performance. Neuroimage. 2010. 51: 1303–1309.

  10. Burde W., Blankertz B. Is the locus of reinforcement a predictor of brain-computer interface performance? Proceedings of the 3rd International Brain-Computer Interface Workshop and Training Course. 2006.

  11. DeYoung C. G. The neuromodulator of exploration: A unifying theory of the role of dopamine in personality. Front. Hum. Neurosci. 2013. 7: 762.

  12. Diamond S., Farrington L., Johnson P. Differing emotional response from right and left hemispheres. Nature. 1976. 261: 690–692.

  13. Eysenck H.J. Personality as a fundamental concept in scientific psychology. Aust. J. Psychol. 1983. 55: 289–304.

  14. Eysenck H.J. The biological basis of personality. Thomas, Springfield, IL. 1967.

  15. Feigin V.L., Forouzanfar M.H., Krishnamurthi R., Mensah G.A., Connor M., Bennett D.A., Moran A.E., Sacco R.L., Anderson L., Truelsen T., O’Donnell M., Venketasubramanian N., Barker-Collo S., Lawes C.M., Wang W., Shinohara Y., Witt E., Ezzati M., Naghavi M., Murray C. Global and regional burden of stroke during 1990-2010: findings from the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet. 2014. 383 (9913): 245–254.

  16. Fleeson W., Malanos A.B., Achille N.M. An intraindividual process approach to the relationship between extraversion and positive affect: Is acting extraverted as “good” as being extraverted? J. Pers. Soc. Psychol. 2002. 83 (6): 1409–1422.

  17. Gale A., Coles M., Kline P., Penfold V. Extraversion-introversion, neuroticism and EEG: Basal and response measures during habituation of the orienting response. Br. J. Psychol. 1971. 62: 5333.543.

  18. Glick S.D., Ross D.A., Hough L.B. Lateral asymmetry of neurotransmitters in human brain. Brain Res. 1982. 234 (1): 53–63.

  19. Grosse-Wentrup M., Schölkopf B. High gamma-power predicts performance in sensorimotor-rhythm brain–computer interfaces. J. Neural Eng. 2012. 9 (4): 046001.

  20. Haaland K.Y., Elsinger C.L., Mayer A.R., Durgerian S., Rao S.M. Motor sequence complexity and performing hand produce differential patterns of hemispheric lateralization. J. Cogn. Neurosci. 2004. 16 (4): 621–636.

  21. Haaland K.Y., Prestopnik J., Knight R.T., Lee R.R. Hemispheric asymmetries for kinematic and positional aspects of reaching. Brain. 2004. 127: 1145–1158.

  22. Hammer E., Kaufmann T., Kleih S.C., Blankertz B., Kübler A. Visuo-motor coordination ability predicts performance with brain-computer interfaces controlled by modulation of sensorimotor rhythms (SMR). 2014. Front. Hum. Neurosci. 8: 574.

  23. Harrington D.L., Haaland K.Y. Hemispheric specialization for motor sequencing: abnormalities in levels of programming. Neuropsychology. 1991. 29 (2): 147–163.

  24. Jeunet C., Kaoua B., Lotte F. Chapter 1 - Advances in user-training for mental-imagery-based BCI control: Psychological and cognitive factors and their neural correlates. Prog. Brain Res. 2016. 228: 3–35.

  25. Jeunet C., N’Kaoua B., Subramanian S., Hachet M., Lotte F. Predicting mental imagery-based BCI performance from personality, cognitive profile and neurophysiological patterns. PloS one. 2015. 10 (12): e0143962.

  26. Korjus K., Uusberg A., Uusberg H., Kuldkepp N., Kreegipuu K., Allik J., Vicente R., Aru J. Personality cannot be predicted from the power of resting state EEG. Front. Hum. Neurosci. 2015. 9: 63.

  27. McCrae R.R., Costa P.T. The five-factor theory of personality. Handbook of personality: Theory and research. 2008. 159–181.

  28. McCrae R.R., John O.P. An introduction to the five-factor model and its applications. J. Pers. 1992. 60 (2): 175–215.

  29. Minnix J.A., Kline J.P. Neuroticism predicts resting frontal EEG asymmetry variability. Pers. Individ. Differ. 2004. 36 (4): 823–832.

  30. Mohr C., Landis T., Bracha H.S., Brugger P. Opposite turning behavior in right-handers and non-right-handers suggests a link between handedness and cerebral dopamine asymmetries. Behav. Neurosci. 2003. 117 (6): 1448–1452.

  31. Mokienko O.A., Chernikova L.A., Frolov A.A., Bobrov P.D. Motor imagery and its practical application. Neurosci. Behav. Physi. 2014. 44 (5): 483–489.

  32. Nazre A.R., Mohd N.T., Sahrim L., Norizam S., Zunairah Hj.M., Ros S.S. Learners’ learning style correlated to agreeableness based on EEG. International Conference on Management and Education Innovation. ACSIT Press, Singapore. 2012.

  33. Ng W., Diener E. Personality differences in emotions. Does Emotion Regulation Play a Role? J. Individ. Differ. 2009. 30: 100–106.

  34. Oerlemans W.G.M., Bakker A.B. Why extraverts are happier: A day reconstruction study. J. Res. Pers. 2014. 50: 11–22.

  35. Oldfield R.C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 1971. 9: 97–113.

  36. Pacheco K., Acuña K., Carranza E., Achanccaray D., Andreu-Perez J. Performance predictors of motor imagery brain-computer interface based on spatial abilities for upper limb rehabilitation. In: Proc. IEEE EMBC. IEEE. 2017. 2017: 1014–1017.

  37. Pavlenko V.B., Chernyi S.V., Goubkina D.G. EEG correlates of anxiety and emotional stability in adult healthy subjects. Neurophysiology. 2009. 41 (5): 337–345.

  38. Pavot W., Diener E., Fujita F. Extraversion and happiness. Pers. Individ. Differ. 1990. 11 (12): 1299–1306.

  39. Sackeim H.A., Greenberg M.S., Weiman A.L., Gur R.C., Hungerbuhler J.P., Geschwind N. Hemispheric asymmetry in the expression of positive and negative emotions. Neurologic evidence. Arch. Neurol. 1982. 39 (4): 210–218.

  40. Sannelli C., Vidaurre C., Müller K.R., Blankertz B. A large scale screening study with a SMR-based BCI: Categorization of BCI users and differences in their SMR activity. PLOS ONE. 2019. 14 (1): e0207351.

  41. Savage R.D. Electro-cerebral activity, extraversion and neuroticism. Br. J. Psychiatry. 1964. 110 (464): 98–100.

  42. Schmidtke J.I., Heller W. Personality, affect and EEG: predicting patterns of regional brain activity related to extraversion and neuroticism. Pers. Individ. Differ. 2004. 36 (3): 717–732.

  43. Stelmack R.M. Biological bases of extraversion psychophysiological evidence. J. Pers. 2009. 58 (1): 293–311.

  44. Stenberg G. Personality and the EEG: Arousal and emotional arousability. Pers. Individ. Differ. 1992. 13 (10): 1097–1113.

  45. Stough C., Donaldson C., Scarlata B., Ciorciari J. Psychophysiological correlates of the NEO PI-R Openness, Agreeableness and Conscientiousness: preliminary results. International Journal of Psychophysiology. 2001. 41: 87–91.

  46. Suwannarat A., Pan-ngum S., Israsena P. Comparison of EEG measurement of upper limb movement in motor imagery training system. BioMed. Eng. OnLine. 2018. 17: 103.

  47. Van Dyck C.H., Seibyl J.P., Malison R.T., Laruelle M., Zoghbi S.S., Baldwin R.M., Innis R.B. Age-related decline in dopamine transporters: analysis of striatal subregions, nonlinear effects, and hemispheric asymmetries. Am. J. Geriatr. Psychiatry. 2002. 10 (1): 36–43.

  48. Wacker J. Effects of positive emotion, extraversion, and dopamine on cognitive stability-flexibility and frontal EEG asymmetry. Psychophysiology. 2017. 55 (1): e12727.

Дополнительные материалы отсутствуют.