Главная страница Карта сайта Контактная информация Закрытый раздел для сотрудников и студентов кафедры Старая версия сайта






Когнитивный контроль программирования саккадических движений глаз у человека


Руководитель: д.б.н. Шульговский В.В.

Ответственный исполнитель: д.б.н. Славуцкая М.В.

Творческий коллектив:


Карелин Станислав Александрович
научный сотрудник

​Котенев Алексей Валерьевич
научный сотрудник
системный администратор

​Моисеева Виктория Владимировна
старший научный сотрудник
кандидат биологических наук

Славуцкая Мария Валерьевна
ведущий научный сотрудник
доктор биологических наук

​Фонсова Наталия Александровна
старший научный сотрудник
кандидат биологических наук

​Шульговский Валерий Викторович
профессор
доктор биологических наук

Описание направления

Исследование направлено на выявление мозговых механизмов когнитивного контроля программирования саккадических движений глаз. Ведущие функции когнитивного контроля - процессы внимания, принятия решения и произвольного торможения обеспечивают целенаправленное поведение человека (оценку стимулов, выбор целевого стимула и организацию моторной команды в соответствии с целями деятельности и текущей мотивацией).

Адекватной моделью для изучения этой проблемы служат саккадические движения глаз. Саккады участвуют в непрерывном сканировании пространства и ориентировке в окружающей среде. Когнитивные функции внимания, принятия решения, торможения (фиксация глаз), а также памяти и прогнозирования непосредственно включены в подготовку саккадической программы (рис. 1).

Схема участие когнитивных процессов зрительного восприятия, внимания, памяти, принятия решения и прогнозирования в программировании саккады (Славуцкая М.В. , Моисеева В.В., Шульговский В.В., 2012, по собственным данным и данным современной литературы).
Рис.1 Схема участие когнитивных
процессов зрительного восприятия,
внимания, памяти, принятия решения
и прогнозирования в программировании
саккады (Славуцкая М.В. , Моисеева В.В.,
Шульговский В.В., 2012,
по собственным данным и данным
современной литературы).

В нашей работе используются различные психофизиологические методики предъявления зрительных стимулов - «двойной шаг», «саккады по памяти», «антисаккады», «дистракторы», «go/no go» и др. Они позволяют выявлять специфические аспекты включения каждой из когнитивных функций в подготовку саккады.

Во время эксперимента испытуемый находится в затемненной камере. Зрительная информация предъявляется на экране дисплея. В соответствии с инструкцией испытуемый должен «решать» окуломоторную задачу. Одновременно проводится запись окулограммы движений глаз и регистрация ЭЭГ 23-52 отведений с поверхности головы человека. Во время эксперимента испытуемому предъявляется от 500 до 1000 зрительных стимулов и/или их сочетаний.

Влияние опережающих процессов моторного внимания (прогнозирования) на величину латентного периода ЛП) саккады. Диаграммы распределения ЛП саккады при последовательном применение двух коротких стимулов в противоположных полуполях («двойной шаг»). Верхний рисунок – ЛП первой саккады из двух. Нижний рисунок – ЛП одиночной саккады на второй стимул. Овалом выделена главная мода экспресс-саккад (ЛП 90-130мс) – маркера процессов внимания.
Рис.2 Влияние опережающих процессов
моторного внимания (прогнозирования)
на величину латентного периода ЛП)
саккады. Диаграммы распределения ЛП
саккады при последовательном применение
двух коротких стимулов в противоположных
полуполях («двойной шаг»).
Верхний рисунок – ЛП первой саккады
из двух. Нижний рисунок – ЛП одиночной
саккады на второй стимул.
Овалом выделена главная мода
экспресс-саккад (ЛП 90-130мс) – маркера
процессов внимания.

Механизмы программирования саккады и когнитивных функций, регулирующих этот процесс, находят отражение в величине латентного периода саккады (рис 2), а также в параметрах и топографии усредненных потенциалов головного мозга связанных с предъявлением стимулов или подготовкой саккады (рис 3).

В лаборатории разработаны специальные методики программной обработки экспериментальных данных, позволяющие выявить локальные потенциалы ЭЭГ в латентном периоде саккады и изучить их топографию методом картирования амплитуды с шагом 5-10мс.

Усредненные потенциалы ЭЭГ в экспериментальной схеме «двойной шаг» в зависимости от «паттерна» ответа. Стрелки – последовательные стимулы. F – отведения с фронтальных отделов поверхности головы, С – центральных, P – париетальных. EOG - электроокулографическая регистрация движений глаз. Компоненты P100 (две саккады) и P200 (одна саккада) – маркеры «принятия решения». Компоненты N150 (две саккады ) и N250 (одна саккада) –маркеры «сдвига» внимания, предшествующего инициации саккады.
Рис.3 Усредненные потенциалы ЭЭГ в
экспериментальной схеме «двойной
шаг» в зависимости от «паттерна»
ответа. Стрелки – последовательные
стимулы. F – отведения с
фронтальных отделов поверхности
головы, С – центральных,
P – париетальных.
EOG - электроокулографическая
регистрация движений глаз.
Компоненты P100 (две саккады) и
P200 (одна саккада) – маркеры
«принятия решения». Компоненты
N150 (две саккады ) и N250
(одна саккада) –маркеры «сдвига»
внимания, предшествующего
инициации саккады.

Эти потенциалы отражают активационные перестройки нейронной активности корковых полей саккадического контроля на различных стадиях программирования саккады (рис 3 и 4). Пространственно-временной анализ распределения активационных фокусов выделенных потенциалов позволяет оценить динамику активации различных зон коры при развертывании процессов внимания, принятия решения и произвольного торможения на различных стадиях подготовки саккады.

Отдельное исследование направлено на изучение корковых механизмов межполушарной асимметрии когнитивных процессов в связи с программированием саккадических движений глаз человека. Для решения этой проблемы используется монокулярная стимуляция ведущего и неведущего глаза и предъявление целевых стимулов в различных точках левого и правого зрительных полуполей. Используется экспериментальная схема одновременного предъявления целевых и отвлекающих зрительных стимулов «дистракторы» (рис. 5).


Топография потенциалов ЭЭГ, связанных с программированием саккадического ответа в экспериментальной схеме «двойной шаг» S1 и S2 последовательные стимулы. Синие фокусы (P100 на левом рисунке и P200 на правом) отражают динамику распределения активаций нейронных репрезентаций фронто-париетальной сети принятия решения.
Рис. 4 Влияние пространственного расположения целевого
стимула (T) и дистрактора (D) на величину ЛП саккады
при монокулярной стимуляции правого (ведущего) и
левого (неведущего) глаза. Условные обозначения:
Tl-Dlm – T и D в левом зрительном полуполе на расстоянии
5º друг от друга. Tl-Drm - T в левом зрительном полуполе,
D - в правом (расстоянии 15 º); Tl-Drl - T в левом
зрительном полуполе, D в правом (расстоянии 20 º);
Tr-Drm – T и D в правом зрительном полуполе
(расстояние 5 º); Tr-Dlm - -T в правом зрительном
полуполе, D- в левом (расстоянии 15 º);
Tr-Dll - T в правом зрительном полуполе,
D - в левом (расстоянии 20 º).

Влияние пространственного расположения целевого стимула (T) и дистрактора (D) на величину ЛП саккады при монокулярной стимуляции правого (ведущего) и левого (неведущего) глаза. Условные обозначения: Tl-Dlm – T и D в левом зрительном полуполе на расстоянии 5 º друг от друга. Tl-Drm - T в левом зрительном полуполе, D - в правом (расстоянии 15 º); Tl-Drl - T в левом зрительном полуполе, D в правом (расстоянии 20 º);Tr-Drm – T и D в правом зрительном полуполе (расстояние 5 º); Tr-Dlm - -T в правом зрительном полуполе, D- в левом (расстоянии 15 º); Tr-Dll - T в правом зрительном полуполе, D - в левом (расстоянии 20 º).
Рис. 5 Влияние пространственного расположения целевого
стимула (T) и дистрактора (D) на величину ЛП саккады
при монокулярной стимуляции правого (ведущего) и
левого (неведущего) глаза. Условные обозначения:
Tl-Dlm – T и D в левом зрительном полуполе на
расстоянии 5º друг от друга. Tl-Drm - T в левом
зрительном полуполе, D - в правом (расстоянии 15 º);
Tl-Drl - T в левом зрительном полуполе, D в правом
(расстоянии 20 º);Tr-Drm – T и D в правом зрительном
полуполе (расстояние 5 º); Tr-Dlm - -T в правом
зрительном полуполе, D- в левом (расстоянии 15 º);
Tr-Dll - T в правом зрительном полуполе, D - в левом
(расстоянии 20 º).


В настоящее время остается много нерешенных вопросов относительно мозговых механизмов участия когнитивных функций внимания, принятия решения и произвольного торможения в программировании саккады. Для их решения предполагается проведение дальнейших исследований с использованием современных методов нейровизуализации, обладающих высоким пространственным (MRT и fMRI) и временным (ERP) разрешением.

Работа выполняется при поддержке Гранта РФФИ, проект № 14-04-01634 «Когнитивный контроль программирования саккадических движений глаз: от структуры к функции» и проекта № 16-04-01079 «Роль торможения в контроле глазодвигательного поведения человека»

Основные публикации

  1. 2008.М.В. Славуцкая, В.В. Моисеева, В.В. Шульговский. Внимание и движения глаз. II. Психофизиологические представления, нейрофизиологические модели и ЭЭГ-корреляты . Ж. ВНД, 2008.58 (2): 133-152.
  2. 2011. Slavutskaya M.V., Moiseeva V.V., Fonsova N.A., Shulgovskii V.V. Human Cerebral Cortex Initiation Potentials Preceding Memory-Guided Saccades. Neuroscience and Behavioral Physiology: Volume 41, Issue 4 (2011), Page 408 -415.
  3. 2012. Slavutskaya M.V., Moiseeva V.V., Fonsova N.A., Shulgovskii V.V. Human Cerebral Cortex Initiation Potentials Preceding Memory-Guided Saccades. Neuroscience and Behavioral Physiology: Volume 42, Issue 3 (2012), Page 244 -252
  4. 2014. Slavutskaya M., Moiseeva V., Kotenev A., Karelin S., Shulgovskiy V. EEG Correlates of Decision-Making and Preparation of Saccades in Human. GSTF Journal of Psychology (JPsych), V. 1, № 1, p. 68-73.
  5. 2015. V. V. Shulgovskiy, M. V. Slavutskayaa, I. S. Lebedeva, S. A. Karelin, V. V. Moiseeva, A. P. Kulaichev, and V. G. Kaleda; Saccadic responses to consecutive visual stimuli in healthy people and patients with schizophrenia. Human Physiology, 2015, Vol. 41, No. 4, pp. 372–377.

Возможные темы выпускных работ бакалавра и магистра

Бакалавриат:

  1. Параметры зрительно-вызванных саккад и топография пресаккадических потенциалов ЭЭГ в различных условиях предъявления зрительной информации у человека.
  2. Зависимость величины ЛП саккады и усредненных потенциалов ЭЭГ, связанных с подготовкой саккады, от условий предъявления зрительных стимулов и степени произвольности саккадического ответа.

Магистратура:

  1. Влияние внимания на подготовку зрительно-вызванных и произвольных саккад. ЭЭГ и фМРТ исследование.
  2. Механизмы взаимосвязи процессов внимания, принятия решения и произвольного торможения при программировании саккадических реакций.




версия для печати






© 2017 Кафедра
Высшей нервной деятельности МГУ

Старая версия сайта



Почтовый адрес:
119234, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12,
Биологический факультет МГУ.

Телефон: +7 (495) 939-28-37,
Факс: +7 (495) 939-28-37,
заведующий кафедрой профессор Латанов Александр Васильевич

E-mail: info@neurobiology.ru



2015, сделано в