МОДЕЛЬ ЗАТУХАНИЯ НЕЙРОНАЛЬНОЙ РЕПРЕЗЕНТАЦИИ АУДИАЛЬНОГО СТИМУЛА У ЧЕЛОВЕКА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 612.821.88

МОДЕЛЬ ЗАТУХАНИЯ НЕЙРОНАЛЬНОЙ РЕПРЕЗЕНТАЦИИ АУДИАЛЬНОГО СТИМУЛА У ЧЕЛОВЕКА

DOI 10.24412/CL-37228-2024-105-107

П. А. Сафронов12, И. А. Лазаренко1, Д. Г. Митюрева1, О. В. Сысоева1

1Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, Россия

2Российский национальный исследовательский медицинский университет

имени Н. И. Пирогова, Москва, Россия E-mail: gogagagara99@gmail.com

Аннотация. Проведение опыта по затуханию нейрональной репрезентации аудиальных стимулов на группе нормофизиологических испытуемых в четырех экспериментальных парадигмах позволило построить модель аудиальной адаптации, достоверно отражающую силовые и временные характеристики нейрофизиологических процессов, протекающих в коре головного мозга человека.

Ключевые слова: аудиальная адаптация, модель аудиальной адаптации, затухание репрезентации, вызванный потенциал.

Нейрональная адаптивность является крайне важным феноменом, объясняющим природу многих нормальных и патофизиологических процессов в организме [2]. Вместе с этим на данный момент не существует единой признанной модели, описывающей ее силовые и временные характеристики [3].

В эксперименте по аудиальной адаптации принял участие 21 здоровый испытуемый (11 мужчин и 10 женщин в возрасте от 19 до 35 лет). Испытуемые слышали бинауральные звуки (чистый тон 1000 Гц длительностью 0,1 с и громкостью 65 дБ) через наушники. Эти звуки предъявлялись в четырех экспериментальных блоках с четырьмя типами межстимульных интервалов (МСИ): 0,45; 0,9; 1,8 и 3,6 с. Параллельно велась запись ЭЭГ по 64 отведениям. Анализ ЭЭГ проводился с использованием языка программирования Python и пакета MNE.

Пики амплитуд полученных элементов ВП определялись как максимальное отрицательное значение в интервале 0,08-0,12 с для N100 и как максимальное положительное значение в интервале 0,12-0,22 с для P180. Используя полученные значения элементов ВП при четырех различных МСИ по модулю, для каждого испытуемого была построена модель экспоненциального затухания, представляющая собой график функции f(t) = а + Pe~t/T, где а — это значение асимптоты, в — это величина адаптации, т — это постоянная времени адаптации, t — это значение МСИ [1].

Было выбрано значение для условия с максимально выраженным ответом (МСИ 3,6 с) и проанализирована связь амплитуды ответа и параметров модели затухания. Было установлено, что величина затухания в имеет корреляцию со значениями амплитуд исследуемых компонентов (для N100 R = 0,717, p <0,001, для P180 R = -0,561, p = 0,008, тест корреляции Спирмена). При этом время затухания т не коррелировало с амплитудами ответов (для N100 R = -0,198, p = 0,403, для P180 R = -0,282, p = 0,229, тест ранговой корреляции Спирмена), что подтверждает независимость этого параметра от характеристик отдельного ВП.

Таким образом, в работе продемонстрированы различные параметры затухания репрезентации аудиального стимула, отражающиеся в компонентах N100 и Р180 — время затухания больше для более позднего компонента, что подтверждает идею об увеличении времени хранения следа памяти на более поздних этапах анализа информации. В целом полученные данные согласуются с параметрами слуховой рабочей памяти и могут быть использованы в будущем для оценки процесса адаптации при различных нейрофизиологических процессах.

Работа проведена при поддержке гранта РНФ 22-18-00676.

Список литературы

1. Jaffe-Dax S., Frenkel O., Ahissar M. Dyslexics' faster decay of implicit memory for sounds and words is manifested in their shorter neural adaptation // Elife. — 2017. — No 6. e20557.

2. Pérez-González D. & Malmierca M. S. Adaptation in the auditory system: an overview // Frontiers in integrative neuroscience. — 2014. — No 8. — P. 19.

3. Raviv O., Lieder I., Loewenstein Y., Ahissar M. Contradictory behavioral biases result from the influence of past stimuli on perception // PLoS Comput Biol. — 2014. — No 10 (12). — e1003948. Published.

A MODEL OF ATTENUATION OF THE NEURONAL REPRESENTATION OF AN AUDITORY STIMULUS IN HUMANS

Abstract. Conducting an experiment on attenuation of the neuronal representation of auditory stimuli on a group of neurotypical subjects in four experimental paradigms allowed us to build a model of auditory adaptation that reliably reflects the power and time characteristics of neurophysiological processes occurring in the human cerebral cortex.

Key words: auditory adaptation, auditory adaptation model, attenuation of representation, evoked potential.