1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова
  4. T. 72, № 6, 2022

Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2022, T. 72, № 6, стр. 836-850

Половые различия в рабочей памяти на простые зрительные признаки. Анализ связанных с событием потенциалов в пространстве сенсоров и дипольных источников

Е. С. Михайлова 1, *, Л. А. Майорова 1, 2, Н. Ю. Герасименко 1, А. Б. Кушнир 1, К. А. Салтыков 1

1 ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук
Москва, Россия

2 Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии
Москва, Россия

* E-mail: mikhailovaes@gmail.com

Поступила в редакцию 01.03.2022
После доработки 20.04.2022
Принята к публикации 26.04.2022

Аннотация

На группе 38 испытуемых (19 мужчин и 19 женщин) при выполнении “n-back”-задачи рабочей памяти (РП) показано, что нейронные механизмы обнаружения разницы между текущей и удерживаемой в памяти ориентациями у мужчин и у женщин различны. По данным анализа связанных с событием потенциалов только у мужчин в зрительной коре регистрируется увеличение N150, как маркера раннего выявления изменений. Независимо от совпадения/несовпадения текущей и удерживаемой в памяти ориентаций, мужчины по сравнению с женщинами демонстрируют более высокую амплитуду P200 в затылочно-височных областях, а в центральных – рост позитивности в окне 400–500 мс, что может рассматриваться как проявление усиления селективного внимания к ориентациям и привлечения бо̀льших ресурсов зрительной РП. По результатам многомерного анализа дипольной активности у мужчин в детектирование различий текущей и удерживаемой ориентаций вовлечены преимущественно каудальные проекционные области коры, тогда как женщины демонстрируют бо̀льшее участие фронтальных отделов. Полученные данные указывают на важность пола как фактора, влияющего на нейросетевую организацию переработки зрительно-пространственной информации.

Ключевые слова: человек, зрение, пол, зрительная рабочая память, связанные с событиями потенциалы, картирование, дипольный анализ

Список литературы

  1. Крылова М.А., Изъюров И.В., Герасименко Н.Ю., Чаянов Н.В., Михайлова Е.С. Моделирование источников компонентов зрительных вызванных потенциалов человека в задаче определения ориентации отрезков линий. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2015. 65(6): 685–698.

  2. Михайлова Е.С., Герасименко Н.Ю., Кушнир А.Б. Психофизические и нейрофизиологические характеристики оценки наклонных ориентаций у мужчин и женщин. Сенсорные системы. 2020. 34(4): 283–298.

  3. Михайлова Е.С., Герасименко Н.Ю., Славуцкая А.В. Сенсорные механизмы ранней дискриминации ориентаций в модели зрительной рабочей памяти. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2019. 69(5): 577–589.

  4. Михайлова Е.С., Герасименко Н.Ю., Славуцкая А.В., Крылова М.А., Изъюров И.В. Временные и топографические характеристики вызванных потенциалов в ситуации конфликта двух последовательных зрительных стимулов в задаче на зрительную память. Физиология человека. 2017. 43(3): 13–24.

  5. Михайлова Е.С., Герасименко Н.Ю., Крылова М.А., Изъюров И.В., Славуцкая А.В. Механизмы ориентационной чувствительности зрительной системы человека. Сообщение II. Корковые механизмы ранних этапов переработки информации об ориентации линий. Физиология человека. 2015. 41(3): 5–18.

  6. Славуцкая А.В., Герасименко Н.Ю., Михайлова Е.С. Механизмы ориентационной чувствительности зрительной системы человека. Сообщение I. Поведенческие характеристики ориентационной чувствительности. Влияние характера задачи, экспериментальных условий и пола. Физиология человека. 2014. 40(6): 88–97.

  7. Agam Y., Sekuler R. Interactions between working memory and visual perception: an ERP/EEG study. Neuroimage. 2007. 36(3): 933–942.

  8. Alarcón G., Cservenka A., Fair D.A., Nagel B.J. Sex differences in the neural substrates of spatial working memory during adolescence are not mediated by endogenous testosterone. Brain Res. 2014. 1593: 40–54.

  9. Allen E.A., Erhardt E.B., Damaraju E., Gruner W., Segall J.M., Silva R.F., Havlicek M., Rachakonda S., Fries J., Kalyanam R., Michael A.M., Caprihan A., Turner J.A., Eichele T., Adelsheim S., Bryan A.D., Bustillo J., Clark V.P., Feldstein Ewing S.W., Filbey F., Ford C.C., Hutchison K., Jung R.E., Kiehl K.A., Kodituwakku P., Komesu Y.M., Mayer A.R., Pearlson G.D., Phillips J.P., Sadek J.R., Stevens M., Teuscher U., Thoma R.J., Calhoun V.D. A baseline for the multivariate comparison of resting-state networks. Front. Syst. Neurosci. 2011. 5: 2.

  10. Bianco V., Berchicci M., Quinzi F., Perri R.L., Spinelli D., Di Russo F. Females are more proactive, males are more reactive: neural basis of the gender-related speed/accuracy trade-off in visuo-motor tasks. Brain Struct. Funct. 2020. 225(1): 187–201.

  11. Bledowski C., Cohen Kadosh K., Wibral M., Rahm B., Bittner R.A., Hoechstetter K., Scherg M., Maurer K., Goebel R., Linden D.E.J. Mental chronometry of working memory retrieval: a combined functional magnetic resonance imaging and event-related potentials approach. J. Neurosci. 2006. 26(3): 821–829.

  12. Cahill L. Fundamental sex difference in human brain architecture. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2014. 111(2): 577–578.

  13. Cahill L. Why sex matters for neuroscience. Nat. Rev. Neurosci. 2006. 7(6): 477–484.

  14. Cepeda-Freyre H.A., Garcia-Aguilar G., Eguibar J.R., Cortes C. Brain processing of complex geometric forms in a visual memory task increases P2 amplitude. Brain Sci. 2020. 10(2): 114.

  15. Chen C.C., Kuo J.C., Wang W.J. Distinguishing the visual working memory training and practice effects by the effective connectivity during n-back tasks: a DCM of ERP study. Front. Behav. Neurosci. 2019. 13: 84.

  16. Christie G.J., Cook C.M., Ward B.J., Tata M.S., Sutherland J., Sutherland R.J., Saucier D.M. Mental rotational ability is correlated with spatial but not verbal working memory performance and P300 amplitude in males. PLoS One. 2013. 8(2): e57390.

  17. Clemens B., Junger J., Pauly K., Neulen J., Neuschaefer-Rube C., Frölich D., Mingoia G., Derntl B., Habel U. Male-to-female gender dysphoria: Gender-specific differences in resting-state networks. Brain Behav. 2017. 7(5): e00691.

  18. Coenen A. Modelling of auditory evoked potentials of human sleep-wake states. Int. J Psychophysiol. Off. J. Int. Organ. Psychophysiol. 2012. 85(1): 37–40.

  19. de Lacy N., McCauley E., Kutz J.N., Calhoun V.D. Multilevel mapping of sexual dimorphism in intrinsic functional brain networks. Front. Neurosci. 2019. 13: 332.

  20. Deldin P.J., Duncan C.C., Miller G.A. Season, gender, and P300. Biol. Psychol. 1994. 39 (1): 15–28.

  21. Ester E.F., Serences J.T., Awh E. Spatially global representations in human primary visual cortex during working memory maintenance. J. Neurosci. 2009. 29(48): 15258–15265.

  22. Filippi M., Valsasina P., Misci P., Falini A., Comi G., Rocca M.A. The organization of intrinsic brain activity differs between genders: a resting-state fMRI study in a large cohort of young healthy subjects. Hum. Brain Mapp. 2013. 34(6): 1330–1343.

  23. Föcker J., Mortazavi M., Khoe W., Hillyard S.A., Bavelier D. Neural correlates of enhanced visual attentional control in action video game players: An event-related potential study. J. Cogn. Neurosci. 2019. 31(3): 377–389.

  24. Freunberger R., Klimesch W., Doppelmayr M., Höller Y. Visual P2 component is related to theta phase-locking. Neurosci. Lett. 2007. 426(3): 181–186.

  25. Galea L.A., Kimura D. Sex differences in route-learning. Pers. Individ. Dif. 1993. 14(1): 53–65.

  26. Gevins A., Smith M.E. Neurophysiological measures of working memory and individual differences in cognitive ability and cognitive style. Cereb. Cortex 2000. 10(9): 829–839.

  27. Gur R.C., Alsop D., Glahn D., Petty R., Swanson C.L., Maldjian J.A., Turetsky B.I., Detre J.A., Gee J., Gur R.E. An fMRI study of sex differences in regional activation to a verbal and a spatial task. Brain Lang. 2000. 74(2): 157–170.

  28. Harrison S.A., Tong F. Decoding reveals the contents of visual working memory in early visual areas. Nature. 2009. 458(7238): 632–635.

  29. Hill A.C., Laird A.R., Robinson J.L. Gender differences in working memory networks: a BrainMap meta-analysis. Biol. Psychol. 2014. 102: 18–29.

  30. Ingalhalikar M., Smith A., Parker D., Satterthwaite T.D., Elliott M.A., Ruparel K., Hakonarson H., Gur R.E., Gur R.C., Verma R. Sex differences in the structural connectome of the human brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2014. 111(2): 823–828.

  31. Lefebvre C.D., Marchand Y., Eskes G.A., Connolly J.F. Assessment of working memory abilities using an event-related brain potential (ERP)-compatible digit span backward task. Clin. Neurophysiol. Off. J. Int. Fed. Clin. Neurophysiol. 2005. 116(7): 1665–1680.

  32. Lejbak L., Crossley M., Vrbancic M. A male advantage for spatial and object but not verbal working memory using the n-back task. Brain Cogn. 2011. 76: 191–196.

  33. Lenartowicz A., Escobedo-Quiroz R., Cohen J.D. Updating of context in working memory: an event-related potential study. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 2010. 10(2): 298–315.

  34. Linnert S., Reid V., Westermann G. ERP correlates of two separate top-down mechanisms in visual categorization. Int. J. Psychophysiol. 2016. 108: 83.

  35. Maciejewska K., Drzazga Z. Differences in spatio‑temporal distribution of the visual P3b event-related potential between young men and women. Acta Neurobiol. Exp. (Wars). 2019. 79: 25–38.

  36. Miller D.I., Halpern D.F. The new science of cognitive sex differences. Trends Cogn. Sci. 2014. 18(1): 37–45.

  37. Moffat S.D., Hampson E., Hatzipantelis M. Navigation in a “virtual” maze: Sex differences and correlation with psychometric measures of spatial ability in humans. Evol. Hum. Behav. 1998. 19(2): 73–87.

  38. Morrison R.G., Reber P.J., Bharani K.L., Paller K.A. Dissociation of category-learning systems via brain potentials. Front. Hum. Neurosci. 2015. 9.

  39. Nittono H., Nageishi Y., Nakajima Y., Ullsperger P. Event-related potential correlates of individual differences in working memory capacity. Psychophysiology 1999. 36(6): 745–754.

  40. Pasternak T., Greenlee M.W. Working memory in primate sensory systems. Nat. Rev. Neurosci. 2005. 6(2): 97–107.

  41. Philips S., Takeda Y. An EEG/ERP study of efficient versus inefficient visual search. Proceedings of the Annual Meeting of the Cognitive Science Society. 2009. 31.

  42. Picton T.W. The P300 wave of the human event-related potential. J. Clin. Neurophysiol. Off. Publ. Am. Electroencephalogr. Soc. 1992. 9(4): 456–479.

  43. Postle B.R. Working memory as an emergent property of the mind and brain. Neuroscience. 2006. 139(1): 23–38.

  44. Rabi R., Joanisse M.F., Zhu T., Minda J.P. Cognitive changes in conjunctive rule-based category learning: An ERP approach. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 2018. 18(5): 1034–1048.

  45. Rawdon C., Murphy J., Blanchard M.M., Kelleher I., Clarke M.C., Kavanagh F., Cannon M., Roche R.A.P. Reduced P300 amplitude during retrieval on a spatial working memory task in a community sample of adolescents who report psychotic symptoms. BMC Psychiatry. 2013. 13: 125.

  46. Shaqiri A., Roinishvili M., Grzeczkowski L., Chkonia E., Pilz K., Mohr C., Brand A., Kunchulia M., Herzog M.H. Sex-related differences in vision are heterogeneous. Sci. Rep. 2018. 8(1): 7521.

  47. Steffensen S.C., Ohran A.J., Shipp D.N., Hales K., Stobbs S.H., Fleming D.E. Gender-selective effects of the P300 and N400 components of the visual evoked potential. Vision Res. 2008. 48(7): 917–925.

  48. Todd J.J., Marois R. Posterior parietal cortex activity predicts individual differences in visual short-term memory capacity. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 2005. 5(2): 144–155.

  49. Tschernegg M., Neuper C., Schmidt R., Wood G., Kronbichler M., Fazekas F., Enzinger C., Koini M. FMRI to probe sex-related differences in brain function with multitasking. PLoS One. 2017. 12(7): e0181554.

  50. Vaquero E., Cardoso M.J., Vázquez M., Gómez C.M. Gender differences in event-related potentials during visual-spatial attention. Int. J. Neurosci. 2004. 114(4): 541–557.

  51. Vogel E.K., Machizawa M.G. Neural activity predicts individual differences in visual working memory capacity. Nature. 2004. 428(6984): 748–751.

  52. Voyer D., Voyer S., Bryden M.P. Magnitude of sex differences in spatial abilities: a meta-analysis and consideration of critical variables. Psychol. Bull. 1995. 117(2): 250–270.

  53. Voyer D., Voyer S.D., Saint-Aubin J. Sex differences in visual-spatial working memory: A meta-analysis. Psychon. Bull. Rev. 2017. 24(2): 307–334.

  54. Wang A.L., Mouraux A., Liang M., Iannetti G.D. The enhancement of the N1 wave eicited by sensory stimuli presented at very short inter-stimulus intervals is a general feature across sensory systems. PLoS ONE. 2008. 3(12): e3929.

  55. Yin J., Gao Z., Jin X., Ye L., Shen M., Shui R. Tracking the mismatch information in visual short term memory: an event-related potential study. Neurosci. Lett. 2011. 491(1): 26–30.

  56. Zhang X., Yang S., Jiang M. Rapid implicit extraction of abstract orthographic patterns of Chinese characters during reading. PLoS One 2020. 15(2): e0229590–e0229590.

  57. Zilles D., Lewandowski M., Vieker H., Henseler I., Diekhof E., Melcher T., Keil M., Gruber O. Gender differences in verbal and visuospatial working memory performance and networks. Neuropsychobiology. 2016. 73(1): 52–6.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал