Межполушарные различия связей между ритмами ЭЭГ при полном и неполном пробуждении

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В теории А.Р. Лурия описан структурно-функциональный блок, регулирующий цикл “сон–бодрствование”, который участвует в процессе пробуждения. Тем не менее особенности межполушарной асимметрии при пробуждении из разных фаз сна остаются недостаточно изученными. Практически отсутствуют работы по взаимодействию ритмов ЭЭГ при восстановлении деятельности сразу после пробуждения. Цель исследования заключалась в выявлении различий в работе полушарий мозга (в рамках теории А.Р. Лурия) при пробуждении с разной эффективностью восстановления психомоторной деятельности. Предполагалось выявить связанность одновременно функционирующих структур мозга в 1 блоке по А.Р. Лурия. Для анализа использовали данные 15 из 83 участников, прошедших всю процедуру исследования. Параллельно с выполнением бимануального психомоторного теста регистрировали многоканальную ЭЭГ. Оценку мощностных характеристик ЭЭГ проводили на основе “материнского” комплексного Morlet-вейвлета. Мерой амплитудно-амплитудного взаимодействия ритмов ЭЭГ служил коэффициент корреляции Кендалла. Полное пробуждение характеризуется наличием асимметричных связей ритмов ЭЭГ в обоих полушариях. Неполное пробуждение сопровождается связями ритмов только в левом полушарии. При полном пробуждении асимметрия связей ритмов ЭЭГ наблюдается в лобных и височных областях левого полушария и только в лобных — правого. При неполном — практически во всех областях левого полушария. Выполнение психомоторного теста характеризуется различной эффективностью восстановления деятельности после сна, и разные уровни эффективности характеризуются различиями в функционировании полушарий по показателю связей ритмов ЭЭГ. Выявлены связи ритмов ЭЭГ, на основе которых высказано предположение о сопряженной работе таламо-кортикальной и кортико-гиппокампальной систем в пределах 1 блока по А.Р. Лурия. Оба вида пробуждения характеризовались участием всех структурно-функциональных блоков по А.Р. Лурия, различающихся в полушариях в зависимости от вида пробуждения. Полное и неполное пробуждение характеризуется не только различным набором асимметричных связей ритмов ЭЭГ в полушариях, но и их локализацией.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Яковенко

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: irinayakovenko@mail.ru

старший научный сотрудник, кандидат биологических наук

Россия, 117485, Москва, ул. Бутлерова, д. 5А

Н. Е. Петренко

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Email: ivnd@mail.ru

научный сотрудник, кандидат биологических наук

Россия, 117485, Москва, ул. Бутлерова, д. 5А

Е. А. Черемушкин

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Email: ivnd@mail.ru

старший научный сотрудник, кандидат биологических наук

Россия, 117485, Москва, ул. Бутлерова, д. 5А

Е. О. Гандина

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Email: gandina.e@ihna.ru

младший научный сотрудник

Россия, 117485, Москва, ул. Бутлерова, д. 5А

В. Б. Дорохов

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Email: vbdorokhov@mail.ru

главный научный сотрудник, заведующий лабораторией

Россия, 117485, Москва, ул. Бутлерова, д. 5А

Список литературы

  1. Данилова Н.Н., Быкова Н.Б., Анисимов Н.В., Пирогов Ю.А., Соколов Е.Н. Гамма-ритм электрической активности мозга человека в сенсорном кодировании // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. № 3. С. 34–41.
  2. Доскин В.А., Лаврентьева Н.А., Мирошников М.П., Шарай В.Б. Тест дифференцированной самооценки функционального состояния // Вопросы психологии. 1973. Т. 19. № 6. С. 141–145.
  3. Лурия А.Р. Основы нейропсихологии. М.: Изд-во Московского университета, 1973. 374 с.
  4. Манюхина В.О., Томышев А.С., Каледа В.Г., Лебедева И.С. Структурные особенности таламо-кортикальной системы и спектральные характеристики альфа-ритма у психически здоровых людей и больных шизофренией // Физиология человека. 2020. Т. 46. № 6. С. 50–59. DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164620050082
  5. Черемушкин Е.А., Петренко Н.Е., Дорохов В.Б. Сон и нейрофизиологические корреляты активации сознания при пробуждении // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2021. Т. 121. № 4 (2). С. 14–18. DOI: https://doi.org/10.17116/ jnevro202112104214
  6. Balkin T.J., Braun A.R., Wesensten N.J., Jeffries K., Varga M., Baldwin P., Belenky G., Herscovitch P. The process of awakening: a PET study of regional brain activity patterns mediating the re‐establishment of alertness and consciousness // Brain. 2002. V. 125. № 10. P. 2308–2319. DOI: https://doi.org/10.1093/brain/awf228
  7. Bertini M., Violani C., Zoccolotti P., Antonelli A., Di Stefano L. Right cerebral activation in REM sleep: evidence from a unilateral tactile recognition test // Psychophysiology. 1984. V. 21. № 4. P. 418–423. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1984.tb00219.x
  8. Bódizs R., Gombos F., Ujma P.P., Szakadat S. The hemispheric lateralization of sleep spindles in humans // Sleep Spindles & Cortical Up States. 2017. V. 1. № 1. P. 42–54. DOI: https://doi.org/10.1556/2059.01.2017.002
  9. Casagrande M., Bertini M. Laterality of sleep onset process: which hemisphere goes to sleep first? // Biol. Psychol. 2008. № 77. P. 76–80. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2007.09.007
  10. Doesburg S.M., Green J.J., McDonald J.J., Ward L.M. Rhythms of consciousness: binocular rivalry reveals large-scale oscillatory network dynamics mediating visual perception // PLoS One. 2009. V. 4. № 7. e6142. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0006142
  11. Doo-Heum P., Chul-Jin S. Asymmetrical electroencephalographic change of human brain during sleep onset period // Psychiatry Investigation. 2017. V. 14. № 6. Р. 839–843. DOI: https://doi.org/10.4306/pi.2017. 14.6.839
  12. Dorokhov V.B. Alpha bursts and K-complex: phasic activation pattern during spontaneous recovery of correct psychomotor performance at different stages of drowsiness // Zhurn. Vyssh. Nerv. Deiat. Im. I.P. Pavlova. 2003. V. 53. № 4. P. 503–512.
  13. Faber J., Novak M. Thalamo-cortical reverberation in the brain produces alpha and delta rhythms as iterative convergence of fuzzy cognition in an uncertain environment // Neural Network World. 2011. V. 21. № 2. Р. 169–192. DOI: https://doi.org/10.14311/NNW.2011. 21.011
  14. Harmony T. The functional significance of delta oscillations in cognitive processing // Front Integr Neurosci 2013. V. 7. Art. 83. DOI: https://doi.org/10.3389/fnint. 2013.00083
  15. Horton C.L. Consciousness across sleep and wake: discontinuity and continuity of memory experiences as a reflection of consolidation processes // Front Psychiatry 2017. V. 8. Art. 159. DOI: https://doi.org/10.3389/fpsyt. 2017.00159
  16. Knyazev G.G., Savostyanov A.N., Bocharov A.V., Tamozhnikov S.S., Kozlova E.A., Leto I.V., Slobodskaya H.R. Cross-Frequency Coupling in Developmental Perspective // Front Hum Neurosci. 2019. V. 13. Art. 158. DOI: https://doi.org/10.3389/fnhum.2019.00158
  17. Liu C.C., Chien J.H., Kim J.H., Chuang Y.F., Cheng D.T., Anderson W.S., Lenz F.A. Cross-frequency coupling in deep brain structures upon processing the painful sensory inputs // Neuroscience. 2015. V. 10. № 303. P. 412–421. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2015. 07.010.
  18. Miley A.Å., Kecklund G., Åkerstedt T. Comparing two versions of the Karolinska Sleepiness Scale (KSS) // Sleep and Biological Rhythms. 2016. V. 14. № 3. P. 257–260. DOI: 10.1007/s41105-016-0048-8' target='_blank'>https://doi: 10.1007/s41105-016-0048-8
  19. Morillas-Romero A., Tortella-Feliu M., Bornas X., Putman P. Spontaneous EEG theta/beta ratio and delta–beta coupling in relation to attentional network functioning and self-reported attentional control // Cognitive Affective & Behavioral Neuroscience. 2015. V. 15. № 3. P. 598–606. DOI: https://doi.org/10.3758/s13415-015-0351-x
  20. Morin C.M. Insomnia, psychological assessment and management. N.Y.: Guilford Press, 1993. 238 p. DOI: 10.1192/s0007125000075401' target='_blank'>https://doi: 10.1192/s0007125000075401
  21. Rutherford H.J.V., Guo X.M., Wu J., Graber K.M., Hayes N.J., Pelphrey K.A., Mayes L. Intranasal oxytocin decreases cross-frequency coupling of neural oscillations at rest // Int. Journ. Psychophysiol. 2018. V. 123. P. 143–151. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2017.09.017
  22. Saadatmehr B., Edalati M., Routier L., Mahmoudzadeh M., Safaie J., Kongolo G., Ghostine G., Wallois F., Moghimi S. Evolution of cross-frequency coupling between endogenous oscillations over the temporal cortex in very premature neonates // Cereb. Cortex. 2022. V. 33. № 2. P. 278–289. DOI: https://doi.org/10.1093/cercor/bhac067
  23. Samiee S., Vuvan D., Florin E., Albouy P., Peretz I., Baillet S. Cross-frequency brain network dynamics support pitch change detection affiliations expand // The Journal of Neuroscience. 2022. V. 42. № 18. Р. 3823–3835. DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0630-21.2022
  24. Steriade M. Grouping of brain rhythms in cortico thalamic systems // Neuroscience. 2006. V. 137. № 4. P. 1087–1106. DOI: https://doi: 10.1016/j.neuroscience.2005. 10.029
  25. Tamaki M., Bang J.W., Watanabe T., Sasaki Y. Night watch in one brain hemisphere during sleep associated with the first-night effect in humans // Curr. Biol. 2016. V. 26. № 9. P. 1190–1194. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.cub.2016.02.063.
  26. Trotti L.M. Waking up is the hardest thing I do all day: Sleep inertia and sleep drunkenness // Sleep Med. Rev. 2017. V. 35. P. 76–84. DOI: https://doi.org/10.1016/j.smrv.2016.08.005
  27. Wang B., Yang L., Yan W., An W., Xiang J., Li D. Brain asymmetry: a novel perspective on hemispheric network // Brain Science Advances. 2023. V. 9. № 2. Р. 56–77. DOI: https://doi.org/10.26599/BSA.2023.9050014
  28. Windt J.M. Consciousness in sleep: How findings from sleep and dream research challenge our understanding of sleep, waking, and consciousness // Philosophy Compass. 2020. e12661. P. 1–16. DOI: https://doi.org/10. 1111/phc3.12661
  29. Vallat R., Meunier D., Nicolas A., Ruby P. Hard to wake up? The cerebral correlates of sleep inertia assessed using combined behavioral, EEG and fMRI measures // Neuroimage. 2019. V. 184. P. 266–278. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2018.09.033
  30. Yang L., Leung H., Plank M., Snider J., Poizner H. EEG activity during movement planning encodes upcoming peak speed and acceleration and improves the accuracy in predicting hand kinematics // IEEE J Biomed Health Inform. 2015. V. 19. № 1. Р. 22–28. DOI: https://doi.org/10.1109/JBHI.2014.2327635
  31. Zaepffel M., Trachel R., Kilavik B.E., Brochier T. Modulations of EEG Beta Power during Planning and Execution of Grasping Movements // PLoS One. 2013. V. 8. № 3. e60060. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0060060

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема распределения случаев асимметрии и симметрии связей ритмов ЭЭГ при полном пробуждении

Скачать (75KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Карта-схема распределения случаев асимметрии и симметрии связей ритмов ЭЭГ при неполном пробуждении

Скачать (77KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024