Влияние оптической стимуляции с частотами альфа-диапазона электроэнцефалограммы на параметры сенсомоторной деятельности человека
- Авторы: Каратыгин Н.А.1, Коробейникова И.И.1, Цыганова М.А.2, Венерина Я.А.3, Джебраилова Т.Д.2
-
Учреждения:
- Федеральный исследовательский центр оригинальных и перспективных биомедицинских и фармацевтических технологий
- Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет)
- Институт психологии Российской академии наук
- Выпуск: Том 32, № 10 (2025)
- Страницы: 735-744
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
- URL: https://journals.rcsi.science/1728-0869/article/view/356885
- DOI: https://doi.org/10.17816/humeco690411
- EDN: https://elibrary.ru/tmzrjs
- ID: 356885
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование Временны́е характеристики сенсомоторной деятельности определяются индивидуально-типологическими особенностями человека и могут изменяться под влиянием различных видов экзогенной стимуляции, в том числе оптической. Установлено, что разнонаправленное влияние оптической стимуляции на результативность деятельности связано с характеристиками исходной электроэнцефалограммы (ЭЭГ) индивида. Оптическая стимуляция с частотой индивидуального α-пика оказывает наибольшее влияние на эндогенную ритмику, а с частотой выше или ниже на несколько герц способна в некоторых случаях оказывать эффект навязывания ритма и, сдвигая частоту осцилляций нейронных сетей, влиять на результативность деятельности.
Цель. Выявить индивидуальные различия влияния оптической стимуляции с частотой индивидуального α-пика и с частотой, превышающей её на 2 Гц, на параметры сложной сенсомоторной реакции человека.
Методы. В ходе исследования 65 испытуемых (мужчины 18–23 лет, правши) выполняли тесты на простую (в обычных условиях) и сложную двигательные реакции в трёх экспериментальных ситуациях: обычные условия, при предъявлении стимула в условиях оптической стимуляции с частотой индивидуального α-пика, в условиях оптической стимуляции с частотой выше частоты индивидуального α-пика на 2 Гц. Определяли среднее время реакции и её вариабельность. В обычных условиях вычисляли время принятия решения по разнице времени простой и сложной реакций. Выделены две группы испытуемых с малым (1-я группа, 16 человек,) и большим (2-я группа, 16 человек) временем принятия решения. По исходной ЭЭГ, зарегистрированной в затылочно-теменных отведениях при закрытых глазах, рассчитывали частоту и амплитуду индивидуального α-пика.
Результаты. Оптическая стимуляция с частотой индивидуального α-пика +2 Гц в целом по всем испытуемым снижала время сложной двигательной реакции. У испытуемых с малым временем принятия решения и высокой амплитудой α-пика при оптической стимуляции с частотой α-пика время сложной реакции увеличивалось, при оптической стимуляции с частотой α-пика +2 Гц значимых изменений времени реакции не обнаружено. У испытуемых с бо́льшим временем принятия решения и низкой амплитудой α-пика при оптической стимуляции с частотой α-пика значимых изменений времени сложной реакции не наблюдалось, при оптической стимуляции с частотой α-пика +2 Гц уменьшались время и вариабельность сложной реакции.
Заключение. Установлено, что оптическая стимуляция с частотой индивидуального α-пика +2 Гц снижает время сложной двигательной реакции у лиц с определёнными электрофизиологическими характеристиками ЭЭГ. Именно поэтому при применении оптической стимуляции с частотами α-диапазона необходимо учитывать исходные характеристики ЭЭГ, прежде всего амплитуду индивидуального α-пика, так как она связана с выраженностью и направленностью эффекта влияния стимуляции. Результаты исследования позволяют говорить о принципиально различном влиянии на временны́е параметры сенсомоторной деятельности двух исследуемых видов оптической стимуляции с частотами α-диапазона.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Николай Алексеевич Каратыгин
Федеральный исследовательский центр оригинальных и перспективных биомедицинских и фармацевтических технологий
Email: karatygin_na@academpharm.ru
ORCID iD: 0000-0001-5523-4048
SPIN-код: 7360-2272
канд. биол. наук
Россия, МоскваИрина Ивановна Коробейникова
Федеральный исследовательский центр оригинальных и перспективных биомедицинских и фармацевтических технологий
Автор, ответственный за переписку.
Email: korobejnikova_ii@academpharm.ru
ORCID iD: 0000-0001-7570-6321
SPIN-код: 2829-9765
канд. биол. наук
Россия, МоскваМаргарита Андреевна Цыганова
Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет)
Email: oplatchikova_m_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-7641-2330
SPIN-код: 7968-0651
Россия, Москва
Яна Андреевна Венерина
Институт психологии Российской академии наук
Email: y.a.venerina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3460-078X
SPIN-код: 6689-8898
канд. мед. наук
Россия, МоскваТамара Джебраиловна Джебраилова
Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет)
Email: dzhebrailova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1454-9224
SPIN-код: 6942-3352
д-р биол. наук, профессор
Россия, МоскваСписок литературы
- Meinert EK, Solovyev AV. The effect of tonal acoustic noise with a frequency of 100 Hz on simple human sensorimotor reactions. In: Actual problems of radiophysics APR-2021: Proceedings of the IX International Scientific and Practical Conference. Tomsk; 2021. P. 257–259. (In Russ.) EDN: AEWWCL
- Rakhimbekov MS. Тhe impact of electrimagnetic radiation on human. Occupational Hygiene and Medical Ecology. 2017;(3):3–11.
- Bagherli J, Vaez M, Mokhtari P. Effects of arousal and activation on simple and discriminative reaction time in a stimulated arousal state. World Applied Sciences Journal. 2011;12(10):1877–1882. EDN: YBLTLZ
- Taleeva AI, Madumarova IT, Zvyagina NV. The success of cognitive activity of students of the northern (arctic) federal university with different levels of anxiety in different time conditions. Journal of Ural Medical Academic Science. 2021;18(1):52–59. doi: 10.22138/2500-0918-2021-18-1-52-59 EDN: GQLLHY
- Vishnevskaya NL, Plakhova LV, Liskova MYu. Problems of improving working capacity of the operators at high-tech industries. Occupational Safety in Industry. 2021;(8):39–44. doi: 10.24000/0409-2961-2021-8-39-44 EDN: BSZGPT
- Papenberg G, Hämmerer D, Müller V, et al. Lower theta inter-trial phase coherence during performance monitoring is related to higher reaction time variability: a lifespan study. Neuroimage. 2013;83:912–920. doi: 10.1016/j.neuroimage.2013.07.032
- Zaitsev AV, Lupandin VI, Surnina OE. Reaction time in theoretical and applied research. Psychological Bulletin of the Ural State University. 2002;(3):3–20. (In Russ.) EDN: JSPZCL
- Rommelse NN, Geurts HM, Franke B, et al. A review on cognitive and brain endophenotypes that may be common in autism spectrum disorder and attention-deficit/hyperactivity disorder and facilitate the search for pleiotropic genes. Neurosci Biobehav Rev. 2011;35(6):1363–1396. doi: 10.1016/j.neubiorev.2011.02.015
- Korobeyinikova II. The correlation of reaction timers properties with psychophysiological characteristics, academic achievement and EEG indices in humans. Psikhologicheskii Zhurnal. 2000;21(3):132–136. EDN: TBVNPF
- Terao Y, Ugawa Y, Suzuki M, et al. Shortening of simple reaction time by peripheral electrical and submotor-threshold magnetic cortical stimulation. Exp Brain Res. 1997;115(3):541–545. doi: 10.1007/pl00005724
- Henao D, Navarrete M, Valderrama M, Le Van Quyen M. Entrainment and synchronization of brain oscillations to auditory stimulations. Neurosci Res. 2020;156:271–278. doi: 10.1016/j.neures.2020.03.004
- Wearden JH, Williams EA, Jones LA. What speeds up the internal clock? Effects of clicks and flicker on duration judgements and reaction time. Q J Exp Psychol. 2017;70(3):488–503. doi: 10.1080/17470218.2015.1135971
- Akhrarov NM, Baranova YuA, Vasileva MV, Romanovsky MN. Rhythmic stimulation of human operator throughput. Fundamental Problems of Electronic Instrumentation. 2015;15(5):60–63. (In Russ.) EDN: VOUFTP
- Gulbinaite R, van Viegen T, Wieling M, et al. individual alpha peak frequency predicts 10 Hz flicker effects on selective attention. J Neurosci. 2017;37(42):10173–10184. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1163-17.2017
- Klimovitch G. Startle response and muscular fatigue effects upon fractionated hand grip reaction time. J Mot Behav. 1977;9(4):285–292. doi: 10.1080/00222895.1977.10735120
- Hanson C, Lofthus GK. Effects of fatigue and laterality on fractionated reaction time. J Mot Behav. 1978;10(3):177–184. doi: 10.1080/00222895.1978.10735151
- Oude Lohuis MN, Pie JL, Marchesi P, et al. Task complexity temporally extends the causal requirement for visual cortex in perception. bioRxiv. Preprint: June 22, 2021. doi: 10.1101/2021.06.22.449366
- Neznamov GG, Teleshova ES, Synyakov SA, et al. The effect of Ladasten on the characteristics of the psychophysiological state and cognitive functions in patients with psychogenic asthenic disorders. Psychiatry and Psychopharmacotherapy. 2009;11(2):14–19. (In Russ.) EDN: NDGFVL
- Korobeinikova II, Karatygin NA, Pertsov SS. Analysis of endogenous spectral power of electroencephalogram alpha range biopotentials during the mnestic activity under conditions of rhythmically organized optical stimulation. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2021;171(6):676–680. doi: 10.47056/0365-9615-2021-171-6-676-680
- Samuel IBH, Wang C, Hu Z, Ding M. The frequency of alpha oscillations: Task-dependent modulation and its functional significance. Neuroimage. 2018;183:897–906. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.08.063
- Balioz NV, Arkhipova EE, Mozolevskaya NV, Krivoshchekov SG. Electroencephalographic markers of CNS functional state in sport. Ulyanovsk Medico-biological Journal. 2023;(3):30–48. doi: 10.34014/2227-1848-2023-3-30-48 EDN: KOTLOG
- Karatygin NA, Korobeinikova II, Venerina YаA, et al. Influence of rhythmic optical stimulation on temporal parameters of human sensorimotor response and their relation to the spectral characteristics of the initial EEG. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2024;178(8):136–140. doi: 10.47056/0365-9615-2024-178-8-136-140 EDN: CRDNJT
- Ronconi L, Busch NA, Melcher D. Alpha-band sensory entrainment alters the duration of temporal windows in visual perception. Sci Rep. 2018;8(1):11810. doi: 10.1038/s41598-018-29671-5
- Notbohm A, Kurths J, Herrmann CS. Modification of brain oscillations via rhythmic light stimulation provides evidence for entrainment but not for superposition of event-related responses. Front Hum Neurosci. 2016;10:10. doi: 10.3389/fnhum.2016.00010
- Gramfort A, Luessi M, Larson E, et al. MEG and EEG data analysis with MNE-Python. Front Neurosci. 2013;7:267. doi: 10.3389/fnins.2013.00267
- Katyal S, He S, He B, Engel SA. Frequency of alpha oscillation predicts individual differences in perceptual stability during binocular rivalry. Hum Brain Mapp. 2019;40(8):2422–2433. doi: 10.1002/hbm.24533
- Samaha J, Postle BR. The speed of alpha-band oscillations predicts the temporal resolution of visual perception. Curr Biol. 2015;25(22):2985–2990. doi: 10.1016/j.cub.2015.10.007
- Hülsdünker T, Mierau A. Visual perception and visuomotor reaction speed are independent of the individual alpha frequency. Front Neurosci. 2021;15:620266. doi: 10.3389/fnins.2021.620266
- Trajkovic J, Sack AT, Romei V. EEG-based biomarkers predict individual differences in TMS-induced entrainment of intrinsic brain rhythms. Brain Stimul. 2024;17(2):224–232. doi: 10.1016/j.brs.2024.02.016
- Heckhausen H. Motivation and Activity. Saint Petersburg: Piter; 2003. 860 p. (In Russ.) ISBN: 5-94723-389-4
- Zhang Y, Zhang Y, Cai P, et al. The causal role of α-oscillations in feature binding. Proc Nat Acad Sci. 2019;116(34):17023–17028. doi: 10.1073/pnas.1904160116
- Lebedev AN. Konstanta M.N. Livanov’s constant and psychophysiological regularities of brain functioning (to 100-th anniversary). Psikhologicheskii Zhurnal. 2008;29(1):133–137. EDN: INMIWB
Дополнительные файлы

