Supression of Alpha- and Beta-Oscillations during Virtual Social Interactions

A. V. Bocharov; Бочаров А. В.; A. N. Savostyanov; Савостьянов А. Н.; A. E. Saprygin; Сапрыгин А. Е.; E. A. Merkulova; Меркулова Е. А.; S. S. Tamozhnikov; Таможников С. С.; E. A. Proshina; Прошина Е. А.; G. G. Knyazev; Князев Г. Г.

doi:10.31857/S0131164622100034

Снижение альфа- и бета-осцилляций в процессе виртуального социального взаимодействия

Авторы: Бочаров А.В.¹^,2, Савостьянов А.Н.¹^,2, Сапрыгин А.Е.¹, Меркулова Е.А.¹, Таможников С.С.¹, Прошина Е.А.¹, Князев Г.Г.¹
Учреждения:
1. ФГБНУ Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины
2. Национальный исследовательский Новосибирский государственный университет
Выпуск: Том 49, № 1 (2023)
Страницы: 42-51
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0131-1646/article/view/139798
DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164622100034
EDN: https://elibrary.ru/APCERJ
ID: 139798

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В исследовании принимали участие 42 чел. (из них 25 женщин) в возрасте от 18 до 41 года. Целью исследования было изучение особенностей осцилляторной динамики, сопровождающей процессы взаимодействия с виртуальным персонажем и локализация выявленных эффектов. Во время записи электроэнцефалограммы (ЭЭГ) участникам исследования было необходимо вступить во взаимодействие с виртуальным персонажем выбирая один из трех вариантов (“предложить дружбу”, “атаковать” или “избежать контакта”). В качестве стимулов были использованы лица с 5 типами эмоциональных выражений (гневное, счастливое, испуганное, печальное и нейтральное). Анализ эквивалентных диполей выявил, что выборы активного взаимодействия (“атаковать” и “предложить дружбу”), по сравнению с избеганием взаимодействия, сопровождались большим снижением α- и β-ритмов, что, может быть, связано с процессами понимания намерений виртуального персонажа. Выбор дружбы, по сравнению с избеганием взаимодействия, сопровождался увеличением δ-ритма, что может указывать на наличие мотивационного компонента. Выявленные эффекты были обнаружены в кластерах эквивалентных диполей, локализация которых совпадает со структурами сети ментализации и сети зеркальных нейронов, участвующих в процессах оценки намерений людей.

Ключевые слова

ЭЭГ, социальные взаимодействия, α-ритм, β-ритм, μ-ритм.

Список литературы

Premack D., Woodruff G. Does the chimpanzee have a theory of mind? // Behav. Brain Sci. 1978. V. 1. P. 515.
Schurz M., Radua J., Aichhorn M. et al. Fractionating theory of mind: a meta-analysis of functional brain imaging studies // Neurosci. Biobehav. Rev. 2014. V. 42. P. 9.
Redcay E., Schilbach L. Using second-person neuroscience to elucidate the mechanisms of social interaction // Nat. Rev. Neurosci. 2019. V. 20. № 8. P. 495.
Centelles L., Assaiante C., Nazarian B. et al. Recruitment of both the mirror and the mentalizing networks when observing social interactions depicted by point-lights: a neuroimaging study // Plos One. 2011. V. 6. № 1. P. 15749.
Liew S., Han S., Aziz-Zadeh L. Familiarity modulates mirror neuron and mentalizing regions during intention understanding // Hum. Brain Mapp. 2010. V. 32. № 11. P. 1986.
Ciaramidaro A., Becchio C., Colle L. et al. Do you mean me? Communicative intentions recruit the mirror and the mentalizing system // Soc. Cogn. Affect. Neurosci. 2014. V. 9. № 7. P. 909.
Столбков Ю.К., Герасименко Ю.П. Когнитивная двигательная реабилитация: воображение и наблюдение моторных действий // Физиология человека. 2021. 47. № 1. С. 123. Stolbkov Y.K., Gerasimenko Y.P. Cognitive motor rehabilitation: imagination and observation of motor actions // Human Physiology. 2021. V. 47. № 1. P. 104.
Kourtis D., Sebanz N., Knoblich G. Favouritism in the motor system: social interaction modulates action simulation // Biol. Lett. 2010. V. 6. № 6. P. 758.
Becchio C., Cavallo A., Begliomini C. et al. Social grasping: from mirroring to mentalizing // Neuroimage. 2012. V. 61. № 1. P. 240.
Rizzolatti G., Craighero L. The mirror-neuron system // Ann. Rev. Neurosci. 2004. V. 27. P. 169.
Gallese V., Goldman A. Mirror neurons and the simulation theory of mind-reading // Trends Cogn. Sci. 1998. V. 2. № 12. P. 493.
Di Pellegrino G., Fadiga L., Fogassi L. et al. Understanding motor events: a neurophysiological study // Exp. Brain Res. 1992. V. 91. № 1. P. 176.
Махин С.А. Система “зеркальных нейронов”: Актуальные достижения и перспективы ЭЭГ-исследований // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2012. Т. 25. № 1. С. 142. Makhin S.A. “Mirror neurons” system: current achievements and research trends in use of the EEG based methods // Scientific Notes of Taurida V.I. Vernadsky National University. Biology. Chemistry. 2012. V. 25. № 1. Р. 142.
Pfurtscheller G., Brunner C., Schlögl A., Da Silva F.L. Mu rhythm (de) synchronization and EEG single-trial classification of different motor imagery tasks // NeuroImage. 2006. V. 31. № 1. P. 153.
Arnstein D., Cui F., Keysers C. et al. μ-Suppression during action observation and execution correlates with BOLD in dorsal premotor, inferior parietal, and SI cortices // J. Neurosci. 2011. V. 31. № 40. P. 14243.
Oberman L.M., Pineda J.A., Ramachandran V.S. The human mirror neuron system: a link between action observation and social skills // Soc. Cogn. Affect. Neurosci. 2007. V. 2. № 1. P. 62.
Knyazev G., Merkulova E., Savostyanov A. et al. Personality and EEG correlates of reactive social behavior // Neuropsychologia. 2019. V. 124. P. 98.
Lundqvist D., Flykt A., Ohman A. The Karolinska directed emotional faces (KDEF). CD ROM from Department of Clinical Neuroscience // Psychology section, Karolinska Institutet. 1998. V. 91. № 630. P. 2.
Ohman A., Flykt A., Lundqvist D. Evolutionary perspectives, psychophysiological data, and neuropsychological mechanisms / Cognitive neuroscience of emotion. Oxford University Press, 2002. 430 p.
Delorme A., Makeig S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single- trial EEG dynamics including independent component analysis // J. Neurosci. Methods. 2004. V. 134. № 1. P. 9.
Lopes P., Salovey P., Cote S. et al. Emotion regulation abilities and the quality of social interaction // Emotion. 2005. V. 5. № 1. P. 113.
Knyazev G., Bocharov A., Slobodskaya H., Ryabichenko T. Personality-linked biases in perception of emotional facial expressions // Pers. Individ. Differ. 2008. V. 44. № 5. P. 1093.
Pineda J. Sensorimotor cortex as a critical component of an “extended”mirror neuron system: Does it solve the development, correspondence, and control problems in mirroring? // Behav. Brain Funct. 2008. V. 4. P. 47.
Babiloni C., Del Percio C., Vecchio F. et al. Alpha, beta and gamma electrocorticographic rhythms in somatosensory, motor, premotor and prefrontal cortical areas differ in movement execution and observation in humans // Clin. Neurophysiol. 2016. V. 127. № 1. P. 641.
Yuan H., Liu T., Szarkowski R. et al. Negative covariation between task-related responses in alpha/beta-band activity and BOLD in human sensorimotor cortex: an EEG and fMRI study of motor imagery and movements // Neuroimage. 2010. V. 49. № 3. P. 2596.
Perry A., Trojeb N.F., Bentin S. Exploring motor system contributions to the perception of social information: evidence from EEG activity in the mu/alpha frequency range // Soc. Neurosce. 2010. V. 5. № 3. P. 272.
Gevins A., Smith M.E., McEvoy L., Yu D. High-resolution EEG mapping of cortical activation related to working memory: effects of task difficulty, type of processing, and practice // Cereb. Cortex. 1997. V. 7. № 4. P. 374.
Klimesch W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis // Brain Res. Rev. 1999. V. 29. № 2–3. P. 169.
Pfurtscheller G., Da Silva F.L. Event-related EEG/MEG synchronization and desynchronization: Basic principles // Clin. Neurophysiol. 1999. V. 110. № 11. P. 1842.
Barry R.J., Clarke A.R., Johnstone S.J. et al. EEG differences between eyes-closed and eyes-open resting conditions // Clin. Neurophysiol. 2007. V. 118. № 12. P. 2765.
Pfurtscheller G., Neuper C. Motor imagery activates primary sensorimotor area in humans // Neurosci. Let. 1997. V. 239. № 2–3. P. 65.
Knyazev G.G. Motivation, emotion, and their inhibitory control mirrored in brain oscillations // Neurosci. Biobehav. Rev. 2007. V. 31. № 3. P. 377.
hackman A.J., Salomons T.V., Slagter H.A. et al. The integration of negative affect, pain and cognitive control in the cingulate cortex // Nat. Rev. Neurosci. 2011. V. 12. № 3. P. 154
Apps M.A., Rushworth M.F., Chang S.W. The anterior cingulate gyrus and social cognition: tracking the motivation of others // Neuron. 2016. V. 90. № 4. P. 692.
Hill M.R., Boorman E.D., Fried I. Observational learning computations in neurons of the human anterior cingulate cortex // Nat. Commun. 2016. V. 7. P. 12722.
Apps M.A., Sallet J. Social learning in the medial prefrontal cortex // Trends Cogn. Sci. 2017. V. 21. № 3. P. 151.
Balconi M., Vanutelli M.E. Empathy in negative and positive interpersonal interactions. What is the relationship between central (EEG, fNIRS) and peripheral (autonomic) neurophysiological responses? // Adv. Cogn. Psychol. 2017. V. 13. № 1. P. 105.