Электроэнцефалография (ЭЭГ) ритмы и спектры Фёдорова Евгения Influences of cognitive load on sensorimotor contributions to working memory: An EEG investigation of mu rhythm activity during speech discrimination Влияние когнитивной нагрузки на сенсомоторный вклад в рабочую память: ЭЭГ-исследование активности мю-ритма при распознавании речи Цели и исследовательские вопросы Цель: лучше понять влияние требований задания на сенсомоторную активность для распознавания речи. Более конкретно, цель состоит в том, чтобы определить, будет ли манипулирование когнитивной нагрузкой путем предъявления сигнала на фоне шума, надежной фильтрации или увеличения сложности стимула по-разному изменять раннюю и позднюю колебательную активность в мю-ритме ЭЭГ. Гипотезы: увеличение когнитивной нагрузки приведет к различиям в ранней сенсомоторной активности, связанной с вниманием. Также можно ожидать различия в ранней активности при шумовом и спокойном различении. Напротив, поздняя мю-активность (связанная с РП) менее подвержена влиянию когнитивной нагрузке и сходна в разных экспериментальных условиях. Но подвергается влиянию таких условий, как наличие шума. Что изучали и почему именно mu ритмы? Рассматривается сенсомоторная активность мозга при восприятии при восприятии речи. При обработке речи происходит активация участков дорсального пути, премоторной/моторной коры ГМ mu ритм реагирует на движения человека. Обычно он локализуется в премоторной/моторной коре и в переднем дорсальном пути. Сенсомоторный мю-ритм, состоящий из пиков в альфа- (8-13 Гц; сенсорный) и бета- (15-25 Гц; моторный) диапазонах частот B) Mean scalp map for components contributing to left mu cluster. C) Equivalent current dipole localization for contributing components. D) Dipole density function for contributing dipoles. Дизайн исследования В качестве стимула испытуемым предъявлялась аудиозапись слогов, им нужно было нажать одну кнопку если стимулы были одинаковые, другую если сигналы были разные, кнопку необходимо было нажимать после предъявления сигнала. НП1: количество вариантов слогов. В вариантах малого множества испытуемым предъявлялись только слоги, состоящие из сочетаний ba, da, в условиях большего множества, все возможные слоги НП2: Наличие или отсутствие шума/тишины/фильтра. в условиях filtered стимулы фильтровались на 24 полосы в соответствии со шкалой частот барка Условия (a) Пассивное прослушивание белого шума (PasN); (b) Дискриминация малого множества в тишине (SQuiet); (c) Дискриминация малого множества в шуме (SMask); (d) Дискриминация малого множества с фильтром (SFilt); (e) Дискриминация большого множества в тишине (LQuiet); (f) Дискриминация большого множества в шуме (LMask); (g) Дискриминация большого множества с фильтром (LFilt). В качестве сигнала реакции во всех условиях использовался 100 мс 1000 Гц тон, предъявляемый через 3000 мс после начала стимула. Учитывая сообщения о том, что предвосхищение моторного планирования может происходить за 2000 мс до начала движения (Graimann & Pfurtscheller, 2006), этот временной интервал был выбран для исключения возможного загрязнения нейронной активности, связанной с дискриминацией, моторным планированием нажатия кнопки. Обработка и Анализ данных - Дисперсионный анализ ANOVA T-test для парных выборок ERSP (event related spectral perturbations) анализ для исследования колебаний. Для оценки различий между условиями использовали статистику перестановок с поправкой FDR на множественные сравнения. Что такое ERSP, ERS и ERD? ERS - это синхронизация ритма, связанная с событием, а ERD - это десинхронизация. ERS и ERD соответствуют корковому торможению и растормаживанию соответственно. ERSP нужно, чтобы прослеживать закономерности связанные с синхронизацией и десинхронизацией ритмов Результаты. Успешность выполнения задания Ещё результаты 1) 2) - - - 3) Нет различий между пробами с малым и большим набором слогов Четкость сигнала: Значимые различия между условия “тишина” и “шум” в альфа диапазоне (поздние околостимульный и послестимульный временные окна) ERD активнее для условия “тишина”. Для условий “тишина” и “фильтр” различия в альфа и бета диапазонах (поздние околостимульный и послестимульный временные окна) бета-EDR сильнее для “тишины” Для условий “шум” и “фильтр” значимые различия в бета диапазоне, по времени позднее стимульное окно Наиболее значимые альфа и бета - EDR наблюдаются в условиях “тишины”, начинаются через 300 мс после появления стимула, они стабильны до конца временного слота значимые различия Результаты - Наблюдалась устойчивая активность mu ритма во всех условиях кроме контрольного - Отсутствуют различия в ранней сенсомоторной активности при разной когнитивной нагрузке. (Раннее внимание могло не активироваться из-за адаптации к однообразным задачам) - Есть различия в поздней сенсомоторной активности. Активация переднего дорсального потока при восприятии речи обусловлена рабочей памятью, т. к. наиболее устойчивые паттерны mu активности были обнаружены в поздних пробах. Почему именно ЭЭГ? - Хорошее временное разрешение. Для анализа сенсомоторной активности нейронов была необходима высокая временная точность. - доступность (ЭЭГ проще достать, чем МЭГ) - Неинвазивный метод - Не потенциалы, потому что необходимо было рассмотреть изменения, происходящие и до и после и во время предъявления сигнала, а не рассматривать единичные изменения Ограничения - при планировании эксперимента не учитывалась возможность привыкания - не было контроля над двигательной активностью субъект (?) - исследование проводилось только на женщинах, так как есть информация о том, что есть различия в сенсомоторной обработке информации у женщин и мужчин (Popovich, Dockstader, Cheyne, & Tannock, 2010; Kumari, 2011; Thornton et al., 2019) СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ ссылочка на исследование https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074742719301650?casa_token=4rGWs4qI00QAAAAA:kkGfNGU9mp8nFKyc3B7j_ sxA5y9lFsZHYysMfUa46hOEA2PJ0A--Qm2Xod13ERnGLIFfhbUo9wQ
