• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Активное и пассивное декодирование нейрональных процессов при выполнении когнитивных и нейроэкономических задач

Приоритетные направления развития: гуманитарные науки
2018

Цель работы

Исследование механизмов принятия решений, когнитивного контроля, восприятия и генерации речи, восприятия мультисенсорной информации при помощи активного и пассивного декодирования с использованием технологий динамической нейровизуализации, нейроконнектомики, нейродинамики, нейромоделирования и нейромиоинтерфейсов.

Используемые методы

Мозг-навигируемаятранскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), транскраниальная стимуляция постоянным (ТЭС/микрополяризация) и переменным (tACS) током, многоканальная магнито- и элекроэнцефалография (МЭГ, ЭЭГ),  магнитно-резонансная томография (МРТ), функциональная МРТ (фМРТ), айтрекинг и др.

Эмпирическая база исследования

УНУ НИУ ВШЭ «Автоматизированная система неинвазивной стимуляции мозга с возможностью синхронной регистрации биотоков мозга и отслеживанию фиксации глазодвижения», включающая две  ТМС-установки MagPro X100 (MagVenture), систему навигации по МРТ-карте мозга Localite, системы оценки движений глаз Eye-tracker SMI REDm и Eye-tracker Eyelink 1000Plus, усилители 128-channel EEG BRAINAMP DC (Brain Products), ТЭС систему tDCS Starstim. Также использовалось оборудование сторонних организаций: МЭГ-системаVectorview компании Elekta Neuromag (МГППУ), 3-T МРТ сканнер Siemens (ФГБНУ НЦН).

Результаты работы

За прошедший период нами проведен широкой спектр междисциплинарных  исследований, нацеленных на углубление представлений о фундаментальных механизмах работы мозга, в особенности, взаимодействии между  различными нейрокогнитивными системами, а также  уровнями обработки информации в процессе восприятия речи, принятия решений, выполнения движений и прочих видов деятельности, включая состояния покоя.

В их число входят исследования автоматического лексического доступа в зрительной модальности при помощи окулографии (Pokhoday M. et al., PloS one, 13(4), e0195547., роли внимания в визуальной обработке лингвистической информации: ЭЭГ-исследование пространственного картирование концептов числа и времени, суждения о запоминании слов в горизонтальном пространстве и мультимодальное исследование взаимодействия внимания и синтаксического выбора в русском и английском языках (Novitskiy, et al., Bilingualism: Language and Cognition, 2018. Pp. 1-19). Также изучались восприятие звуков во время третьей стадии сна при помощи вызванных потенциалов в ответ на нарушения в глобальных и локальных нерегулярностях звуковых последовательностей, нейрональные механизмы восстановления речи и воздействие на них с помощью интенсивной речевой терапии и транскраниальной микрополяризации речевых зон головного мозга, проводились МЭГ-иследования динамики вызванных ответов негативности рассогласования у пациентов с постинсультной афазией, проходящих курс интенсивной речевой нейрореабилитации. Нами также проведен ряд экспериментов по изучению взаимосвязей между когнитивным контролем, речевой коммуникацией и восприятием, таких как изучение кросс-доменного структурного прайминга между математическими и языковыми процессами, лингвистической относительности в эффектах смещения визуального поля при номинации и запоминания цветов. Было проведено фМРТ исследование нейрональных основ эксплуатации общедоступных ресурсов. Продолжена серия изысканий в области нейробиологии социального влияния, в частности в контекскте наказания третьей стороной (Zinchenko O. O., Arsalidou M. “Brain responses to social norms: Meta-analyses of fMRI studies” // Human Brain Mapping. 2018. Vol. 39. No. 2. P. 955-970.)  и когнитивного диссонанса методами многоканальной ЭЭГ и tDCS. Была значительно расширена база исследований по стабильности корковых репрезентаций дистальных мышц и использованием мозг-навигируемой ТМС. Была создана модель таламокортикальной динамики, характерной для спонтанной активности. Методом ТМС было изучено взаимодействие между системой зеркальных нейронов и процессами сенсомоторного обучения.

Степень внедрения, рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР

За прошедший период нами был достигнуты существенные результаты в области прикладных исследований, которые привели к созданию новых нейроассисивных технологий и практических рекомендаций. Например, мы достигли значимых результатов в развитии нейрокогнитивных технологий: создание алгоритма автоматической процедуры обнаружения межсудорожных спайков, нового метода обнаружения функциональных связей с нулевой фазовой задержкой в МЭГ данных (Ossadtchi et al., 2018, Neuroimage), новых математических методов оценки карт корковых репрезентаций (Novikov et al., “Software for Quantitative Analysis of TMS Mapping Results” // Front. Hum. Neurosci. 2018. 12:239), разработка протоколов для нейрореабилитации (например, пациентов после инсульта, больных артрогрипозом); алгоритмы разбиения точностного движения на подкомпоненты движения для повышения эффективности экзоскелета и мн др.

Публикации по проекту:


Moiseeva V., Nazarova M., Novikov P., Иванина Е. О., Kozlova K., Nikulin V. Stability of cortical muscle representations: TMS motor mapping test-retest study, in: 2018 Neuroscience Meeting Planner. San Diego, CA: Society for Neuroscience, 2018. Online.. San Diego : Society for Neuroscience, 2018. P. 1-2.
Pavel A. Novikov, Maria A. Nazarova, Vadim V. Nikulin. TMSmap – software for quantitative analysis of TMS mapping results // Frontiers in Human Neuroscience. 2018. Vol. 12. No. 239. P. 1-12. doi
Благовещенский Е. Д., Агранович О. Е., Кононова Е. Л., Назарова М. А., Баиндурашвили А. Г., Шестакова А. Н., Габбасова Е. Л., Никулин В. В. Особенности электрофизиологической активности коры больших полушарий мозга у детей с артрогрипозом // Нервно-мышечные болезни. 2018. Т. 8. № 2. С. 25-32. doi
Martín-Luengo B., Luna K. Judgments of learning in horizontal space // Psychology. Journal of the Higher School of Economics. 2018. Vol. 15. No. 2. P. 201-208. doi
Karlos L., Martín-Luengo B., Albuquerque P. B. Do delayed judgements of learning reduce metamemory illusions? A meta-analysis // The Quarterly Journal of Experimental Psychology. 2018. No. 7. P. 1626-1636. doi
Zakharov D., Gutkin B., Krupa M., Kuznetsov A. High-frequency forced oscillations in neuronlike elements // Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2018. Vol. 97. No. 6. P. 062211-1-062211-5. doi
Novikov P., Arsalidou M. CoordsFinder - software tool for systematic search for brain coordinates of interest for area-based meta-analyses, in: 2018 Neuroscience Meeting Planner. San Diego, CA: Society for Neuroscience, 2018. Online.. San Diego : Society for Neuroscience, 2018. P. 1-2.
Luna K., Albuquerque P. B., Martín-Luengo B. Cognitive load eliminates the effect of perceptual information on judgments of learning with sentences // Memory and Cognition. 2019. Vol. 47. No. 1. P. 106-116. doi
Gutkin B., di Volo M., Morozova E., Kuznetsov A., Lapish C. Dynamical ventral tegmental area circuit mechanisms of alcohol‐dependent dopamine release // European Journal of Neuroscience. 2018 doi
Iemi L., Busch N. A. Moment-to-moment fluctuations in neuronal excitability bias subjective perception rather than decision-making / Cold Spring Harbor Laboratory. Series New Results "BioRxiv". 2017. doi
Zinchenko O. O., Arsalidou M. Brain responses to social norms: Meta-analyses of fMRI studies // Human Brain Mapping. 2018. Vol. 39. No. 2. P. 955-970. doi
Buchin A., Kerr C., Huberfeld G., Miles R., Gutkin B. Adaptation and inhibition control pathological synchronization in a model of focal epileptic seizure // eNeuro. 2018. Vol. 0019-18. P. 1-14. doi
Martín-Luengo B., Myachykov A., Shtyrov Y. Neurocognitive Aspects of Language Function and Use // Psychology. Journal of the Higher School of Economics. 2018. Vol. 15. P. 189-190. doi
Bermúdez-Margaretto B., Beltrán D., Cuetos F., Dominguez A. Brain electrical signatures of novel word lexicalization // Psychology. Journal of the Higher School of Economics. 2018. Vol. 15. No. 2. P. 246-256. doi
Bermúdez-Margaretto B., Beltrán D., Cuetos F., Dominguez A. Brain Signatures of New ( Pseudo -) Words : Visual Repetition in Associate and Non-associative Contexts // Frontiers in Human Neuroscience. 2018. Vol. 12. No. 354. P. 1-12. doi
Ukraintseva Y., Liaukovich K., Polishchuk A., Martynova O., Belov D., Simenel E., Meira e Cruz М., Nizhnik A. Slow-wave sleep and androgens: selective slow-wave sleep suppression affects testosterone and 17α- hydroxyprogesterone secretion // Sleep Medicine. 2018. Vol. 148. P. 117-126. doi
Martín-Luengo B., Vorobyova A., Feurra M., Myachykov A., Shtyrov Y. Selective Social Context-Dependent Role of the Left Medial Prefrontal Cortex in Communication Exchanges, in: Neurobiology of Speech and Language. Proceedings of the 2nd International Workshop. St. Petersburg : Scifiya-print, 2018. Ch. 2. P. 16-16.
Уланов М. А., Штыров Ю. Ю., Строганова Т. А. TRANSCRANIAL DIRECT CURRENT STIMULATION AS A TOOL TO INDUCE LANGUAGE RECOVERY IN PATIENTS WITH POST-STROKE APHASIA // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2018. Т. 68. № 6. С. 703-718. doi
Pokhoday M., Scheepers C., Shtyrov Y., Myachykov A. Motor (but not auditory) attention affects syntactic choice // Plos One. 2018. Vol. 13. No. 4. P. 1-12. doi
Pokhoday M., Myachykov A. Effects of Auditory and Visual Cueing of Attention on Syntactic Choice in Sentence Production. // Psychology. Journal of the Higher School of Economics. 2018. Vol. 15. No. 2. P. 209-221.
Myachykov A., Pokhoday M., Tomlin R. Attention and structural choice in sentence production, in: Oxford handbook of Psycholinguistics. Oxford : Oxford University Press, 2018. doi Ch. 2. P. 1-24. doi
Ulanov M., Stroganova T., Shtyrov Y. LANGUAGE REHABILITATION IN CHRONIC POST-STROKE APHASIA: A NEUROSCIENTIFIC PERSPECTIVE // Psychology. Journal of the Higher School of Economics. 2018. Vol. 15. No. 2. P. 232-245. doi
Fusco G., Scandola M., Feurra M., Pavone E. F., Rossi S., Aglioti S. M. Midfrontal theta transcranial alternating current stimulation modulates behavioural adjustment after error execution // European Journal of Neuroscience. 2018. Vol. 48. No. 10. P. 3159-3170. doi
Украинцева Ю., Левкович К. М., Sake K., Полищук А., Мартынова О. В. Улучшение распознавания звуков после их предъявления во время сна. // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2018. Т. 68. № 5. С. 614-626. doi
Myachykov A. Neurocognitive Aspects of Language Function and Use // Psychology. Journal of the Higher School of Economics. 2018. Vol. 15. P. 189-190. doi
Chemerisova E., Atanov M., Mikheev I., Martynova O. Classification of Verbal and Mathematical Mental Operations Based on the Power Spectral Density of EEG // Psychology. Journal of the Higher School of Economics. 2018. Vol. 15. No. 2. P. 268-278. doi
Zinchenko O. O., Yaple Z., Arsalidou M. Brain Responses to Dynamic Facial Expressions: A Normative Meta-Analysis // Frontiers in Human Neuroscience. 2018. Vol. 12. P. 1-9. doi