THE BIOELECTRIC ACTIVITY CHANGES OF OF THE BRAIN IN HUMANS BY PERFORMING COMPLEX VISUAL TASKS UNDER AUDIO STIMULATION

Abstract

The article presents the results of the analysis of the EEG of young healthy volunteers during recognition of fragmented images in silence and under the influence of instrumental music. Major changes were observed in the expression of the power of the theta rhythm in the frontal-central leads.

Full Text

Актуальность. Пороговые задачи на распознавание относятся к базовому уровню когнитивной сферы - сенсорно-перцептивному - и широко распространены в медицине при диагностике и коррекции сенсорных дефектов, в деятельности операторов технических систем, врачей-рентгенологов, работающих в режиме обнаружения слабых сигналов среди помех, различения и идентификации сходных объектов и т.п. В процессе решения таких задач для человека характерны переживания неуверенности, сомнений, вызванных дефицитом сенсорной информации, что в свою очередь влияет на правильность или ошибочность высказываемых суждений и их скорость. Селекция и категоризация фрагментированных объектов представляют собой решение сложной задачи, где время, затрачиваемое на опознание объекта, зависит от количества полученной необходимой информации и психофизиологических особенностей самого человека. Во многих работах было показано, что музыка, как комплексный раздражитель, может менять эмоциональное и функциональное состояние человека. Ранее нами было показано, что высоко ритмичное электронное аудио воздействие снижает качество и затрудняет решение сенсорных задач с неопределенностью, тем самым снижая степень уверенности о принятом решении. Воздействие инструментальной аудиостимуляцией с определенным ритмом способствует повышению качества распознавания неполных объектов и, предположительно, способствует повышению степени уверенности о принятом решении. Мы предположили, что реализация механизмов принятия решений об объектах должна находить отражение в активности фронтальных отделов коры мозга у человека и может быть подвергнута корректирующему воздействию, на примере дополнительной сенсорной стимуляции. В связи с этим, целью исследования явилось: уточнить, какие изменения биоэлектрической активности мозга наблюдаются, при осуществлении человеком принятия решения о неполном зрительном объекте в сопровождении специально отобранной аудиостимуляции. Материалы и методы исследования. Проведена экспериментальная серия с регистрацией биоэлектрической активности мозга (ЭЭГ) у 14 здоровых праворуких испытуемых, в возрасте 18-20 лет, с нормальным зрением, на базе лаборатории кафедры человека и животных Воронежского государственного университета. Использовали 21 канальный энцефалограф «Нейрософт». Регистрацию ЭЭГ производили в 16 отведениях, расположенных по стандартной системе 10-20. В качестве референтного электрода служил объединенный ушной электрод. Нами была разработана специальная методика регистрации времени опознания объекта и измерения порогов восприятия неполных фигур на основе теста, который был предложен психологом Е.С. Голлином для исследования внимания, памяти и интеллекта у испытуемых разных возрастных групп. На основе данных предыдущего исследования в качестве аудиостимуляции использовали специально отобранные инструментальные классические композиции с ритмом около 60 уд/мин Моцарта, Баха и Бетховена. Полученные результаты и их обсуждение. Таблица 1. Анализ средней мощности ритмов фоновой ЭЭГ испытуемых. Отведение тета ритм альфа ритм бета ритм фон ГО муз ГО фон ГЗ муз ГЗ фон ГО муз ГО фон ГЗ муз ГЗ фон ГО муз ГО фон ГЗ муз ГЗ F3-A1 3,3 3,1 2,1 2,4 1,1 1,1 3,2 3,7 0,2 0,2 0,2 0,2 F4-A2 3,0 2,9 2,2 2,4 1,2 1,1 3,3 4,2 0,2 0,2 0,2 0,2 C3-A1 1,8 1,9 2,3 2,4 1,6 2,0 4,1 5,5 0,2 0,2 0,2 0,2 C4-A2 1,9 1,9 2,3 2,4 1,9 2,1 4,8 6,4 0,3 0,3 0,3 0,3 T3-A1 0,5 0,6 0,5 0,6 0,5 0,5 1,0 1,1 1,0 0,8 0,4 0,4 T4-A2 0,5 0,6 0,6 0,7 0,5 0,5 1,1 1,3 0,6 0,4 0,2 0,2 P3-A1 1,5 1,6 2,4 2,6 1,7 2,0 9,7 10,9 0,3 0,3 0,3 0,4 P4-A2 1,6 1,7 2,6 2,6 2,1 2,1 11,5 14,8 0,2 0,2 0,3 0,3 T5-A1 0,5 0,6 0,6 0,8 0,4 0,5 2,3 2,5 0,3 0,3 0,2 0,2 T6-A2 0,5 0,6 0,8 0,9 0,7 0,6 2,6 3,4 0,4 0,3 0,2 0,2 O1-A1 0,9 1,0 1,1 1,3 0,9 0,9 7,5 7,3 0,4 0,4 0,4 0,3 O2-A2 0,9 0,9 1,2 1,2 0,9 0,9 6,7 7,1 0,3 0,3 0,3 0,3 Обозначения: ГО - глаза открыты; ГЗ - глаза закрыты. Мощность тета ритма была выражена во фронто-центральных отведениях (F3, F4, C3,C4), при ОГ. При ЗГ мощность возрастала также и в париетальных отделах. Значимых различий в фоновой ЭЭГ по тета ритму, при воздействии аудиостимуляции, мы не обнаружили. Средняя мощность альфа ритма усиливалась во всех отведениях при закрывании глаз испытуемых, что является нормальной биоэлектрической реакцией мозга человека. Наблюдали выраженную асимметрию альфа ритма (усиление активности справа (F4, C4, P4, T6, O2)). Однако, при прослушивании музыки мощность слегка возрастала в центральных и париетальных отделах, в ситуации ОГ. Значимых изменений высокочастотного бета ритма в фоновой ЭЭГ не наблюдалось. Таблица 2. Средняя мощность ритмов ЭЭГ испытуемых при выполнении когнитивных заданий на распознавание объектов. Отведение тета ритм альфа ритм бета ритм фон ГО муз ГО фон ГЗ муз ГЗ фон ГО муз ГО фон ГЗ муз ГЗ фон ГО муз ГО фон ГЗ муз ГЗ F3-A1 3,7 4,6 3,8 1,0 1,0 1,1 0,2 0,2 0,2 F3-A1 3,7 4,6 F4-A2 3,4 4,6 3,7 1,0 1,0 1,3 0,3 0,2 0,2 F4-A2 3,4 4,6 C3-A1 1,7 3,0 1,6 1,0 1,1 1,1 0,2 0,2 0,2 C3-A1 1,7 3,0 C4-A2 1,7 3,0 1,7 1,3 1,4 1,4 0,3 0,3 0,3 C4-A2 1,7 3,0 T3-A1 0,6 1,0 0,5 0,5 0,4 0,4 0,7 0,7 0,9 T3-A1 0,6 1,0 T4-A2 0,5 1,2 0,5 0,4 0,4 0,4 0,5 0,3 0,6 T4-A2 0,5 1,2 P3-A1 1,4 2,5 1,3 1,2 1,2 1,3 0,2 0,2 0,2 P3-A1 1,4 2,5 P4-A2 1,5 2,7 1,5 1,4 1,3 1,7 0,2 0,2 0,2 P4-A2 1,5 2,7 T5-A1 0,5 1,2 0,4 0,4 0,4 0,3 0,2 0,2 0,2 T5-A1 0,5 1,2 T6-A2 0,6 1,4 0,4 0,5 0,4 0,5 0,3 0,2 0,3 T6-A2 0,6 1,4 O1-A1 0,9 1,8 0,9 0,8 0,8 0,7 0,4 0,4 0,2 O1-A1 0,9 1,8 O2-A2 0,9 2,0 0,8 0,8 0,8 0,8 0,4 0,4 0,3 O2-A2 0,9 2,0 Обозначения: ГО - глаза открыты; ГЗ - глаза закрыты. При правильном опознании объектов вместе с музыкальным сопровождением, наблюдалось усиление мощности тета -ритма во фронто-центральных отведениях по сравнению с данными контрольного исследования (без звукового сопровождения). Основываясь на данных работ других авторов, мы предположили, что полученные результаты могли быть связаны с усилением работы систем произвольного внимания и памяти испытуемых на фоне общего гармонизирующего и успокаивающего действия фоновой звуковой стимуляции. Значимых различий по данным альфа ритма не наблюдалось. Нами было отмечено усиление средней мощности бета ритма в левой височной области у всех испытуемых, особенно при совершении ошибочных опознаний, что может свидетельствовать об усилении активности левого полушария, при попытках найти подходящее название трудно распознаваемому объекту. Можно предположить, что при совершении ошибочных принятий решений человеком усиливается вклад функциональной асимметрии активности мозга. Выводы. Специально подобранное аудиовоздействие способствует повышению качества распознавания неполных объектов и снижению времени на принятие решения об объекте. Основные изменения ЭЭГ, при правильном опознании объектов вместе с музыкальным сопровождением, наблюдаютсяь в виде усиления мощности тета-ритма во фронто-центральных отведениях по сравнению с данными контрольного исследования (без звукового сопровождения). При совершении ошибочных принятий решений об объекте усиливается вклад функциональной асимметрии активности мозга.