Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2022, T. 72, № 4, стр. 576-586

Различия ЭЭГ при восприятии своего и чужого лица: применение комплексного подхода к анализу данных ЭЭГ

Г. В. Портнова 12*, Л. Б. Окнина 1, Е. Л. Машеров 3, А. А. Слезкин 4, В. В. Подлепич 3

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

2 ФГБОУ ВО “Государственный институт русского языка им. А.С. Пушкина”
Москва, Россия

3 ФГАУ НМИЦ нейрохирургии им. академика Н.Н. Бурденко Минздрава России
Москва, Россия

4 ФГБОУ ВО “МИРЭА – Российский технологический университет”
Москва, Россия

* E-mail: caviter@list.ru

Поступила в редакцию 20.07.2021
После доработки 09.12.2021
Принята к публикации 20.12.2021

Аннотация

В данной статье представлено исследование различий в восприятии своего и чужого лица при помощи комплексного подхода к анализу данных ЭЭГ. Была разработана парадигма, в ходе которой здоровым добровольцам предлагались серии предварительно обработанных и унифицированных фотографий своего и чужого лица. Для анализа данных были использованы метод вызванных потенциалов, метод анализа спектральной мощности ЭЭГ, а также нелинейные показатели ЭЭГ, такие как фрактальная размерность, частота огибающей и Hjorth complexity. Было выявлено, что при восприятии своего лица по сравнению с чужим больше мощность медленноволновой активности, а также меньше мощность альфа- и бета-ритмов, меньше амплитуда компонента Р100, больше амплитуда позднего позитивного компонента, а также больше значения всех исследуемых нелинейных параметров ЭЭГ. Полученные результаты и примененные техники анализа данных ЭЭГ будут использованы в дальнейшем для исследования патологии самоидентификации у пациентов с поражениями головного мозга.

Ключевые слова: ЭЭГ, свое лицо, ВП, спектральная мощность ЭЭГ, фрактальная размерность

Список литературы

  1. Дубынин И.А. Анализ вызванных потенциалов на знакомые и незнакомые лица с помощью искусственных нейронных сетей. Вестник БГУ. 2007. 4: 42–50.

  2. Astington J.W., Baird J.A. (Eds.). Why language matters for theory of mind. Oxford University Press, 2005.

  3. Alzueta E., Melcón M., Jensen O., Capilla A. The ‘Narcissus Effect’: Top-down alpha-beta band modulation of face-related brain areas during self-face processing. NeuroImage. 2020. 213: C. 116754.

  4. Balconi M., Lucchiari C. EEG correlates (event-related desynchronization) of emotional face elaboration: a temporal analysis. Neurosci. Lett.. 2006. 392(1–2): 118–123.

  5. Bornas X., Tortella-Feliu M., Balle M., Llabrés J. Self-focused cognitive emotion regulation style as associated with widespread diminished EEG fractal dimension. Int. J. Psychol. 2013. 48(4): 695–703.

  6. Brédart S., Delchambre M., Laureys S. Short article: One’s own face is hard to ignore. Q J Exp Psychol (Hove). 2006. 59(1): 46–52.

  7. Chakraborty A., Chakrabarti B. Looking at my own face: visual processing strategies in self–other face recognition. Front. Psychol. 2018. 9: 121.

  8. David O., Kiebel S.J., Harrison L.M., Mattout J., Kilner J.M., Friston K.J. Dynamic causal modeling of evoked responses in EEG and MEG. NeuroImage. 2006. 30(4): 1255–1272.

  9. Devue C., Van der Stigchel S., Brédart S., Theeuwes J. You do not find your own face faster; you just look at it longer. Cognition. 2009. 111(1): 114–122.

  10. Fink B., Grammer K., Mitteroecker P., Gunz P., Schaefer K., Bookstein F. L., Manning J.T. Second to fourth digit ratio and face shape. Proc. Royal Soc. B. 2005. 272(1576): 1995–2001.

  11. Fink G., Markowitsch H., Reinkemeier M., Bruckbauer T., Kessler J., Heiss W. Cerebral representation of One`s own Past: Neural networks involved in autobiographical memory. J Neurosci. 1996. 16: 4275–4282.

  12. Gray K.L., Adams W.J., Garner M. The influence of anxiety on the initial selection of emotional faces presented in binocular rivalry. Cognition. 2009. 113(1): 105–110.

  13. Güntekin B., Femir B., Gölbaşı B.T., Tülay E., Başar E. Affective pictures processing is reflected by an increased long-distance EEG connectivity. Cogn Neurodyn. 2017. 11(4): 355–367.

  14. Hagerhall C.M., Laike T., Kuller M., Marcheschi E., Boydston C., Taylor R.P. Human physiological benefits of viewing nature: EEG responses to exact and statistical fractal patterns. Nonlinear Dynamics Psychol. 2015. 19(1): 1–12.

  15. Harrewijn A., Van der Molen M.J.W., Westenberg P.M. Putative EEG measures of social anxiety: Comparing frontal alpha asymmetry and delta–beta cross-frequency correlation. Cogn Affect Behav Neurosci. 2016. 16(6): 1086–1098.

  16. Herwig U., Kaffenberger T., Schell C., Jäncke L., Brühl A.B. Neural activity associated with self-reflection. BMC Neurosci. 2012. 13(1): 52.

  17. Higuchi T. Approach to an irregular time series on the basis of the fractal theory. Physica D. 1988. 31(2), 277–283.

  18. Hjorth B. An on-line transformation of EEG scalp potentials into orthogonal source derivations. Electroencephalogr. clin. neurophysiol. 1975. 39(5): 526–530.

  19. Hu L., Zhang Z. (ed.). EEG signal processing and feature extraction. Singapore: Springer Singapore, 2019. 1–437.

  20. Hugenberg K., Wilson J.P., See P.E., Young S.G. Towards a synthetic model of own group biases in face memory. Visual Cognition. 2013. 21(9–10): 1392–1417.

  21. Hungr C.J., Hunt A.R. Rapid communication: Physical self-similarity enhances the gaze-cueing effect. Q J Exp Psychol (Hove). 2012. 65(7): 1250–1259.

  22. Kaplan J.T., Aziz-Zadeh L., Uddin L.Q., Iacoboni M. The self across the senses: an fMRI study of self-face and self-voice recognition. Soc Cogn Affect Neurosci. 2008. 3(3): 218–223.

  23. Knyazev G.G., Slobodskoj-Plusnin J.Y., Bocharov A.V. Event-related delta and theta synchronization during explicit and implicit emotion processing. Neuroscience. 2009. 64(4): 1588–1600.

  24. Levy I., Hasson U., Avidan G., Hendler T., Malach R. Centr-periphery organization object areas. Nat. Neurosci. 2001. 4(5): 533–539.

  25. Lewis M., Brooks-Gunn J. Toward a theory of social cognition: The development of self. New Dir Child Adolesc Dev. 1979. 4: 1–20.

  26. Luck S.J. Neurophysiology of selective attention. Attention. 1998. 1: 257–295.

  27. Marox E., Rodríguez H., Yañez G., Bernal J., Rodríguez M., Fernández T., Silva J., Reyes A., Guerrero V. Broad band spectral measurements of EEG during emotional tasks. Int. J. Neurosci. (2001). 108(3–4): 251–279.

  28. Marten K., Psarakos S. Evidence of self-awareness in the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus). Ed. Parker S.T., Mitchell R., Boccia M. Self-awareness in Animals and Humans: Developmental Perspectives. Cambridge University Press. 1995. 361–379.

  29. Médl A., Flotzinger D., Pfurtscheller G. (October). Hilbert-transform based predictions of hand movements from EEG measurements P ANN INT IEEE EMBS. 1992. 6: 2539–2540.

  30. Meijer E. H., Smulders F.T., Merckelbach H.L., Wolf A.G. The P300 is sensitive to concealed face recognition. Int J Psychophysiol. 2007. 66(3): 231–237.

  31. Morgan H.M., Klein C., Boehm S.G., Shapiro K.L., Linden D.E. Working memory load for faces modulates P300, N170, and N250r. J. Cogn. Neurosci. 2008. 20(6): 989–1002.

  32. Nyberg L., McIntosh A., Cabeza R., Nilsson L., Houle R., Tulving E. Network analysis of positron emission tomography regional cerebral blood flow data: ensemble inhibition during episodic memory retrieval. J. Neurosci. 1996. 16: 3753–3759.

  33. Oweis R.J., Abdulhay E.W. Seizure classification in EEG signals utilizing Hilbert-Huang transform. Biomed. Eng. Online. 2011. 10(1): 1–15.

  34. Quinn P.C., Lee K., Pascalis O. Face processing in infancy and beyond: The case of social categories. Annu. Rev. Psychol. 2019. 70: 165–189.

  35. Pannese A., Hirsch J. Self-face enhances processing of immediately preceding invisible faces. Neuropsychologia. 2011. 49(3): 564–573.

  36. Pascalis O., De Haan M., Nelson C.A., De Schonen S. Long-term recognition memory for faces assessed by visual paired comparison in 3-and 6-month-old infants. J Exp Psychol Learn Mem Cogn. 1998. 24(1): 249.

  37. Paxinos G., Mai J.K. The Human Nervous System, 2nd ed. Elsevier Academic Press, Amsterdam: Boston. 2004.

  38. Portnova G.V. Lack of a sense of threat and higher emotional lability in patients with chronic microvascular ischemia as measured by non-linear EEG parameters. Front. Neurol. 2020. 11: 122.

  39. Platek S.M., Raines D.M., Gallup Jr.G.G., Mohamed F.B., Thomson J.W., Myers T.E., Panyavin I.S., Levin S.L., Davis J.A., Fonteyn L.C.M, Arigo D.R. Reactions to children’s faces: Males are more affected by resemblance than females are, and so are their brains. Evol. Hum. Behav. 2004. 25(6): 394–405.

  40. Porciello G., Daum M.M., Menghini C., Brugger P., Lenggenhager B. Not that heart-stopping after all: visuo-cardiac synchrony does not boost self-face attribution. PLoS One. 2016. 11(8): e0160498.

  41. Portnova G.V., Maslennikova A.V., Zakharova N.V., Martynova O.V. The Deficit of Multimodal Perception of Congruent and Non-Congruent Fearful Expressions in Patients with Schizophrenia: The ERP Study. Brain Sciences. 2021. 11(1): 96.

  42. Portnova G.V., Atanov M.S. Nonlinear EEG parameters of emotional perception in patients with moderate traumatic brain injury, coma, stroke and schizophrenia. AIMS neuroscience. 2018a. 5(4): 221.

  43. Portnova G.V., Tetereva A., Balaev V., Atanov M., Skiteva L., Ushakov V., Ivanitsky A., Martynova O. Correlation of BOLD signal with linear and nonlinear patterns of EEG in resting state EEG-informed fMRI. Front. Hum. Neurosci. 2018b. 11: 654.

  44. Renfroe J.B., Bradley M.M., Sege C.T., Bowers D. Emotional modulation of the late positive potential during picture free viewing in older and young adults. Plos one. 2016. 11(9): e0162323.

  45. Sui J., Humphreys G.W. The boundaries of self face perception: Response time distributions, perceptual categories, and decision weighting. Visual Cognition. 2013. 21(4): 415–445.

  46. Tong F., Nakayama K. Robust representations for faces: evidence from visual search. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 1999. 25(4): 1016.

  47. Usler E., Foti D., Weber C. Emotional reactivity and regulation in 5-to 8-year-old children: An ERP study of own-age face processing. Int J Psychophysiol. 2020. 156: 60–68.

  48. Van Zaen J., Uldry L., Duchêne C., Prudat Y., Meuli R.A., Murray M.M., Vesin J.M. Adaptive tracking of EEG oscillations. J. Neurosci. Methods. 2010. 186(1): 97–106.

  49. Zeineh M.M., Engel S.A., Thompson P.M., Bookheimer S.Y. Dynamics of the hippocampus during encoding and retrieval of face-name pairs. Science. 2003. 299: 577–580.

Дополнительные материалы отсутствуют.