• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Версия для слабовидящихЛичный кабинет сотрудника ВШЭПоискМеню

Мультидисциплинарное изучение нейрокогнитивных процессов мозга с использованием нейрофизиологических, поведенческих и структурных подходов

Приоритетные направления развития: гуманитарные науки
2020

Цель работы

Выявление нейрокогнитивных коррелятов процессов, связанных с принятием решений, коммуникации, памяти, когнитивного контроля, освоения языка и процессов научения, а также нейропластических изменений, связанных с поражениями мозга. Создание новых моделей и теорий в области нейроконнектомики и нейродинамики на разных уровнях иерархии организации мозговых процессов. Развитие новейших нейротехнологий не-, полу-, и инвазивного нейрокартирования мозга в норме и патологии, нейромоделирования, и нейронавигирования.

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), регистрация движений глаз и др.

Эмпирическая база исследования

УНУ НИУ ВШЭ «Автоматизированная система неинвазивной стимуляции мозга с возможностью синхронной регистрации биотоков мозга и отслеживанию фиксации глазодвижения», включающая установку Nexstim Eximia NBS, установки транскраниальной магнитной стимуляции MagVenture X100 и MagVenture R30, установку Magventure  MagPro Compact, TMS-Cobot (Robotic arm), навигационные системы Locolite, модули ЭЭГ (Brain Poducts DC), модули EXG (Brain Products), внешние датчики дыхания, частоты сердечных сокращений, кожногальванической реакции, температуры, трехмерных акселерометров, систему транскраниальной электрической стимуляции BrainStim, систему транскраниальной электрической стимуляции с возможностью записи ЭЭГ (8 каналов) StarStim и StarSTIM R32, систему электромиографического имиджинга Nemus2, системы регистрации движения глаз SMI REDm, Eyelink 1000+, SMI REDm Pupil Core Bino 200 (glasses), Pupil Core HTC Vive (VR),  систему предъявления зрительных стимулов в виде бинокулярных очков-гогглов со встроенной камерой для определения движения глаз (NordicNeuroLab), эргономичные кнопки для регистрации ответов испытуемых (NordicNeuroLab), триггерную станцию NeuroTrend, 128-ми канальные энцефалографы EEG BRAINAMP DC (Brain Products), 128-ми канальный энцефалограф МКС, мобильный беспроводной 24-х канальный энцефалограф Smart BCI, 128 канальный энцефалограф NVX-136, оборудование NeuroOne для корегистрации ЭЭГ во время проведения ТМС. Также использовалось оборудование сторонних организаций: МЭГ-система Vectorview компании Elekta Neuromag (МГППУ), 3-T МРТ сканнер Siemens (ФГБНУ НЦН).

Результаты работы

В 2020 г мы продолжили научные исследования с использованием УНУ «Активное и пассивное декодирование нейрональных процессов при выполнении когнитивных и нейроэкономических задач», направленные на углубление представлений о фундаментальных механизмах работы мозга на разных уровнях организации нервной деятельности – от клеточного до системного. Результаты прошедшего года отражают успехи в теоретических нейронауках и моделировании, исследованиях речи, воплощенного познания и социального влияния, изучения моторного контроля и рабочей памяти, сравнительных исследованиях высшей нервной деятельности мозга в норме и патологии (например, при нейрокогнитивных расстройствах, вызванных афатическими нарушениями, эпилепсией, инсультом, алкоголизмом и проч.) с использованием междисциплинарных методов и подходов нейродинамического картирования.

Степень внедрения, рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР

За прошедший период нами были получены новые результаты в области прикладных аспектов нейроисследований. Были разработаны и апробированы новые функции авторской программы TMSphi (Novikov et al., 2020) для проведения ЭМГ-БОС тренинга. Был разработан новый подход к реабилитации пациентов с моторной афазией методом ТЭС.  Были предложены новые алгоритмы автоматической детекции интериктальных спайков по магнитоэнцефалографическим и интракраниальным ЭЭГ измерениям и мн.др.

Публикации по проекту:


Herrojo-Ruiz M. D. C., Picciotto M. R., Schmidt R., Kilavik B. E., Lundqvist M., Starr P. A., Aron A. R. Beta Oscillations in Working Memory, Executive Control of Movement and Thought, and Sensorimotor Function // Journal of Neuroscience. 2019. Vol. 39 . No. 42. P. 8231-8238. doi
Breakspear M., Bury G., García-Huéscar M., Bhattacharya J., Herrojo-Ruiz M. D. C. Cardiac afferent activity modulates early neural signature of error detection during skilled performance // NeuroImage. 2019. Vol. 199. P. 704-717. doi
Petrovskaya A., Kirillov B., Asmolova A., Galli G., Feurra M., Medvedeva A. Examining the effects of transcranial direct current stimulation on human episodic memory with machine learning // PLoS ONE. 2020. Vol. 15. No. 12. P. 1-15. doi
Gorin A., Nedelko A., Krugliakova E., Vakhviyainen M., Tugin S., Moiseeva V., Klucharev V., Shestakova A. N400 correlate of brand associations // Journal of Economic Psychology. 2020. 
Gu Z., Smith K., Alexander G., Guerreiro I., Dudek S., Gutkin B., Jensen P., Yakkel J. Hippocampal interneuronal α7 nAChRs modulate theta oscillations in freely moving mice. // Cell Reports. 2020. Vol. 31. No. 10. doi
Gutkin B., Romagnoni A., Colonese M., Touboul J. Progressive Alignment of Inhibitory and Excitatory Delay May Drive a Rapid Developmental Switch in Cortical Network Dynamics // Journal of Neurophysiology. 2020. Vol. 123. No. 5. P. 1583-1599. doi
Zamani A., Novikov N., Gutkin B. Concomitance of Inverse Stochastic Resonance and Stochastic Resonance in a minimal bistable spiking neural circuit // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2020. Vol. 82. P. 105024-. doi
Zakharov D., Krupa M., Gutkin B. Modeling dopaminergic modulation of clustered gamma rhythms // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2020. Vol. 82. P. 105086-. doi
Kaku-MacDonald K., Liceras J., Kazanina N. Acquisition of aspect in L2: The computation of event completion by Japanese learners of English. // Applied Psycholinguistics. 2020. No. 41(1). P. 185-214. doi
Lussange J. A. undefined., lazarevich I., Bourgeois-Gironde S., Palminteri S., Gutkin B. Modelling Stock Markets by Multi-agent Reinforcement Learning // Computational Economics. 2020. doi
Tugin S., Souza V. H., Nazarova M., Nieminen J., Novikov P., Tervo A., Lioumis P., Nikulin V., Ilmoniemi R. P51 Effect of stimulus orientation and intensity on short-interval intracortical inhibition (SICI) and facilitation (SICF) // Clinical Neurophysiology. 2020. Vol. 131. No. 4. P. e41-e41. doi
Nazarova M., undefined., Asmolova A., Иванов М., Novikov P., Nikulin V. Within-limb somatotopy of excitatory and inhibitory processes probed by paired pulse TMS – Preliminary results // Clinical Neurophysiology. 2020. Vol. 131. No. 4. P. e128-e129. doi
Kumral D., Sansal F., Cesnaite E., Al Esra, Gaebler M., Nikulin V., Villringer A. BOLD and EEG signal variability at rest differently relate to aging in the human brain // NeuroImage. 2020. Vol. 207. P. 116373-. doi
Kenville R., Maudrich T., Vidaurre C., Maudrich D., Villringer A., Nikulin V., Ragert P. Corticomuscular interactions during different movement periods in a multi-joint compound movement // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. No. 1. P. 5021-. doi
Al Esra, Iliopoulus F., Forschak N., Nierhaus T., Grund M., Motyka P., Gaebler M., Nikulin V., Villringer A. Heart–brain interactions shape somatosensory perception and evoked potentials // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2020. Vol. 117. No. 19. P. 10575-10584. doi
Morys F., Janssen L., Beyer F., Garcia-Garcia I., Kube J., Kumral D., Liem F., Mehl N., Mahjoory K., Schrimpf A., Gaebler M., Margulies D., Villringer A., Neumann J., Nikulin V., Horstmann A. Hemispheric asymmetries in resting‐state EEG and fMRI are related to approach and avoidance behaviour, but not to eating behaviour or BMI // Human Brain Mapping. 2020. Vol. 41. No. 5. P. 1136-1152. doi
Kenville R., Maudrich T., Vidaurre C., Maudrich D., Villringer A., Ragert P., Nikulin V. Intermuscular coherence between homologous muscles during dynamic and static movement periods of bipedal squatting // Journal of Neurophysiology. 2020. Vol. 124. No. 4. P. 1045-1055. doi
Jamshidi M., Mueller K., Nolte G., Maess B., Villringer A., Nikulin V. Nonlinear interaction decomposition (NID): A method for separation of cross-frequency coupled sources in human brain // NeuroImage. 2020. Vol. 211. P. 116599-. doi
Stephani T., Waterstraat G., Curio G., Villringer A., Nikulin V. Temporal Signatures of Criticality in Human Cortical Excitability as Probed by Early Somatosensory Responses // Journal of Neuroscience. 2020. Vol. 40. No. 34. P. 6572-6583. doi
Zarubin G., Gundlach C., Nikulin V., Villringer A., Bogdan M. Transient Amplitude Modulation of Alpha-Band Oscillations by Short-Time Intermittent Closed-Loop tACS // Frontiers in Human Neuroscience. 2020. Vol. 14. P. 366-. doi
Maudrich T., Kenville R., Maudrich D., Villringer A., Ragert P., Nikulin V. Voluntary Inhibition of Physiological Mirror Activity: An EEG-EMG Study // eNeuro. 2020. Vol. 7. No. 5. P. 1-11. doi
Novikov N., Gutkin B. Role of synaptic nonlinearity in persistent firing rate shifts caused by external periodic forcing. // Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2020. Vol. 101. No. 5. P. 052408-. doi
Shtyrov Y., Cope T., MacGregor L., Holland R., Pulvermüller F., Patterson K. Anterior temporal lobe is necessary for efficient lateralised processing of spoken word identity // Cortex. 2020. Vol. 126. P. 107-118. doi
Lussange J. A. undefined., Belianin A. V., Bourgeois-Gironde S., Gutkin B. Learning and Cognition in Financial Markets: A Paradigm Shift for Agent-Based Models, in: Intelligent Systems and Applications. IntelliSys 2020..: Springer, 2020. С. 241-255. 
Nazarova M., Kulikova S., Piradov M. A., Limonova A., Dobrynina L., Konovalov R. N., Novikov P., Sehm B., Villringer A., Saltykova A., Nikulin V. Multimodal Assessment of the Motor System in Patients With Chronic Ischemic Stroke // Stroke. 2021. Vol. 52. No. 1. P. 241-249. doi