Кортикальная гамма-активность и слуховые связанные с событием потенциалы при целенаправленном поведении кроликов в условиях вероятностного предъявления стимулов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.01, кандидат биологических наук Мацелепа, Оксана Борисовна

• Мацелепа, Оксана Борисовна
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Мацелепа, Оксана Борисовна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Внимание как основа индивидуального адаптивного поведения.

1.2. Участие медиаторных систем мозга в регуляции внимания.

1.2.1. Норадренергическая система.

1.2.2. Дофаминергическая система.

1.2.3. Холинергическая система.

А. Функциональная роль холинергической системы в процессах внимания.

1.3. Физиологические корреляты процессов внимания.

1.3.1. Гамма-ритм как вид электрической активности головного мозга.

A. Нейронные механизмы генерации гамма-активности.

Б. Гамма-ритм и активность холинергической системы основания переднего мозга.

B. Гамма-активность как коррелят внимания.

1.3.2. Длиннолатентные компоненты Р200 и РЗОО связанных с событием потенциалов как корреляты внимания.

А. Компонент Р200.

Б. Компонент РЗОО.

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Формирование распознавания стимулов с низкой вероятностью предъявления значимого стимула (парадигма «активный одд-болл»).

2.1.1. Выработка питьевого инструментального навыка.

2.1.2. Выработка дифференцирования стимулов.

2.1.3. Регистрируемые параметры инструментального поведения.

2.2. Хирургическая операция по вживлению регистрирующих электродов.

2.3. Регистрация электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов, обработка и анализ экспериментальных данных.

2.3.1. Схема эксперимента и регистрация поведенческих реакций животного.

2.3.2. Регистрация электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов.

2.3.3. Анализ и обработка экспериментальных данных.

A. Анализ параметров поведения животных при реализации парадигмы «активный одд-болл».

Б. Анализ гамма-активности.

B. Анализ связанных с событием корковых потенциалов.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Анализ закономерности формирования распознавания стимулов в парадигме «активный одд-болл».

3.1.1. Выработка питьевого инструментального поведения.

3.1.2. Формирование дифференцирования стимулов с разной вероятностью предъявления значимого стимула.

А. Соотношение значимого и незначимого стимулов 2:1.

Б. Соотношение значимого и незначимого стимулов 1:4.

3.1.3. Характер взаимодействия активационного и тормозного поведенческих навыков при регистрации гамма-ритма и связанных с событием потенциалов.

3.1.4. Обсуждение.

3.2. Гамма-активность при реализации парадигмы «активный одд-болл» у кроликов.

3.2.1. Характер гамма-активности на звуковой тон разной высоты.

3.2.2. Влияние значимости стимула на мощность гамма-активности.

A. Фоновая активность.

Б. Ранний компонент реакции на стимул.

B. Поздний компонент реакции на стимул.

3.2.3. Мощность гамма-активности и выполнение/невыполнение инструментальной реакции.

A. Фоновая активность.

Б. Ранний компонент реакции на стимул.

B. Поздний компонент реакции на стимул.

3.2.4. Обсуждение.

A. Отражение в мощности гамма-ритма значимости стимулов.

Б. Гамма-активность как показатель уровня непрерывного и селективного внимания при выполнении/невыполнении инструментальной задачи.

B. Функциональное значение уровня фоновой активации.

Г. Функциональное значение гамма-активности при реализации парадигмы «активный одд-болл».

3.3. Связанные с событием корковые потенциалы у кролика при реализации парадигмы «активный одд-болл».

3.3.1. Характеристика амплитудно-временных параметров слуховых связанных с событием потенциалов кролика.

3.3.2. Влияние значимости стимула на генерацию и амплитудно-временные параметры позитивных компонентов связанных с событием потенциалов.

3.3.3. Амплитудно-временные параметры связанных с событием потенциалов и выполнение/невыполнение инструментальной реакции.

3.3.4. Обсуждение.

А. Влияние значимости стимула на параметры позитивных компонентов связанных с событием потенциалов.

Б. Связь параметров связанных с событием потенциалов с уровнем внимания при правильном и ошибочном реагировании на стимулы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кортикальная гамма-активность и слуховые связанные с событием потенциалы при целенаправленном поведении кроликов в условиях вероятностного предъявления стимулов»

Актуальность проблем.

Ключевым механизмом целенаправленного поведения человека и животных является внимание, лежащие в основе поведенческой адаптации организма к условиям окружающей среды. Оно позволяет выделять значимые сигналы из всей совокупности стимулов и своевременно реагировать на них. Такие когнитивные функции как обучение и память не могут быть реализованы в отсутствии внимания. Внимание, как процесс выделения ресурсов центральной нервной системы для четкого восприятия, эффективной обработки и правильной интерпретации значения сигналов внешней и внутренней среды, определяет эффективность большинства видов деятельности человека и животных, связанной с необходимостью быстро и точно реагировать на поступающие сигналы.

Нарушение внимания наряду с расстройствами других когнитивных функций развивается при ряде патологий центральной нервной системы, таких как нейродегенеративные заболевания, шизофрения, синдром дефицита внимания/гиперактивности, депрессия и другие (Lee et al., 2003; Hasler et al., 2004; Herrmann, Demiralp, 2005; Kozak et al., 2007; Volkow et al., 2007; Kemp et al., 2010). Изучение внимания и наиболее информативных его показателей проводится в связи с деятельностью человека-оператора (Коган, Ермаков, 1987; Изнак, 1989; Изнак, Чаянов, 1989; Лебедева и др., 2009; Berka et al., 2007), с созданием интерфейса «мозг-компьютер» (Шишкин и др., 2009; Farwell, Donchin, 1988; Guger et al., 2009; Shishkin et al., 2009; Brunner et al., 2011; Liu et al., 2011), с разработкой медикаментозных средств для восстановления функций нервной системы, с проблемой реабилитации человека с поражением центральной нервной системы.

Изучение внимания является одним из наиболее актуальных и интенсивно развивающихся направлений как фундаментальной, так и прикладной нейробиологии. Исследования внимания носят междисциплинарный характер и находятся на стыке нейробиологии, психологии, медицины, фармакологии, педагогики.

В настоящее время ведется активное изучение глубинных физиологических механизмов внимания, что определяется большой теоретической и практической значимостью данной проблемы.

Физиологическими коррелятами, доступными для электрофизиологического изучения внимания на человеке и животных, являются длиннола-тентные вызванные потенциалы (Иваницкий, Стрелец, 1976; Костандов, 1995; Наатанен, 1998; Мачинская, 2003; Squires et al., 1975; Polich, 1990; Ito et al., 1992; Lijffijt et al., 2009; Rosburg et al., 2009; Kemp et al., 2010) и кортикальная гамма-активность (Думенко, 2006, 2007; Данилова, Астафьев, 2000; Сорокина и др., 2006; Engel et al, 2001; Fries et al., 2001; Herrmann, Knight, 2001; Debener et al., 2003).

Так, в исследованиях, проведенных преимущественно на людях, но и на животных с вероятностным предъявлением стимулов (парадигма «одц-болл», согласно которой низковероятный редкий стимул привлекает внимание и является значимым для организма) показано, что амплитудно-временные параметры длиннолатентных позитивных компонентов Р200 и, в большей степени, РЗОО зависят от уровня селективного внимания при выполнении дискриминационных задач (Наатанен, 1998; Чернышев и др., 2005; Wilder et al., 1981; O'Connor, Starr, 1985; Glover et al., 1986; Ito et al., 1992; Ta-keushi et al., 1999; Kim et al., 2008; Lijffijt et al., 2009; Rosburg et al., 2009).

Эти показатели широко используются при исследовании когнитивной деятельности животных и человека, а также являются эффективным диагностическим инструментом в медицине и объективным средством оценки результативности лечения когнитивных нарушений. Установлено, что амплитудно-временные параметры РЗОО могут иметь диагностическое значение при деменциях (например, болезнь Альцгеймера, фронто-темпоральная де-менция), неврологических заболеваниях (атеросклеротическое повреждение внутренней сонной артерии, ишемический инсульт, рассеянный склероз) и психических нарушениях (депрессивные расстройства) (Алешина и др., 2009).

Наряду с когнитивными потенциалами маркерами внимания являются ритмы суммарной кортикальной электрической активности мозга. Так, при помощи методики одд-болл на людях было установлено, что значимые стимулы вызывают значительно большую активацию гамма-ритма, чем незначимые. Такие работы проводились на людях с применением как зрительных стимулов (Herrmann et al., 1999; Foucher et al., 2003), так и слуховых (Tiitinen et al., 1993; Marshall et al., 1996; Debener et al., 2003). При этом значительное количество исследований, проведенных как на животных (Думенко, 2007; Roelfsema et al., 1997; Fries et al., 2001), так и на человеке (Думенко, 2007; Haig et al., 2000; Bhattacharya et al., 2001; Gruber et al., 2002; Doesburg et al., 2008; Kim et al., 2008; Fries, 2009), указывают на важную роль пространственной синхронизации гамма-активности в процессе внимания.

Результаты ряда исследований позволяют предположить,, что разные компоненты гамма-активности (вызванная и индуцированная) неодинаково связаны с вниманием (Gruber et al., 1999; Miiller et al., 2000; Herrmann, Meck-linger, 2000; Yordanova et al., 2002; Kim et al., 2008). Так, достоверные различия между значимыми и незначимыми стимулами выявляются при анализе поздней индуцированной гамма-активности (развивающейся одновременно с волной Р300) (Gruber et al., 1999; Miiller et al., 2000), в то время как ранняя вызванная гамма-активность (в пределах до 150 мс от включения стимула) связана преимущественно с сенсорными характеристиками стимулов (Busch et al., 2004; Schadow et al., 2007; Herrmann et al., 2010). Одновременно с этим отмечена модуляция вызванной активности вниманием и когнитивной нагрузкой (Karakas, Basar, 1998; Kim et al., 2008; Herrmann et al., 2010).

Подавляющее большинство работ, посвященных вниманию, проведено на человеке, в том числе с использованием методики одд-болл, и существенно в меньшем числе на животных преимущественно при простых формах стимуляции, предполагающих проявление внимания. Однако многие аспекты центральных механизмов внимания в исследованиях на человеке остаются практически недоступными. В связи с этим исследования внимания на животных становятся актуальными и обусловлены необходимостью изучения структурных, нейронных и медиаторных механизмов разнообразных форм внимания и наиболее объективных его показателей. Разработка экспериментальных поведенческих моделей для изучения внимания на животных, сопоставимых с применяемыми на человеке, становится перспективным направлением нейрофизиологии внимания.

В настоящее время целый ряд вопросов, связанных с исследованием внимания на животных требует специального изучения. К ним относятся такие, как: возможность моделирования на животных экспериментальных парадигм внимания и установление их тождественности применяемым на человеке; соответствие электрографических показателей внимания, регистрируемых у животных и, в частности у кроликов, наблюдаемым у человека; специфика влияния изменения уровня внимания на динамику гамма-активности и связанных с событием потенциалов у животных в связи с определением значимости стимулов, правильностью их распознавания и выполнением поведенческих реакций.

Целью данной работы стало исследование кортикальной гамма-активности и слуховых связанных с событием потенциалов как показателей внимания при целенаправленном поведении кроликов в условиях вероятностного предъявления стимулов.

Основные задачи исследования состояли в следующем:

1. Апробирование поведенческой модели активного одд-болла, модифицированной для кроликов: а. Изучение закономерности дифференцирования стимулов, определения их значимости и выполнения/невыполнения инструментальной реакции при реализации задачи «активный одд-болл». б. Изучение взаимодействия активационного и тормозного поведенческих навыков в условиях низкой вероятности предъявления значимого стимула.

2. Исследование кортикальной гамма-активности и связанных с событием потенциалов при реализации задачи «активный одд-болл»: а. Изучение гамма-активности и связанных с событием потенциалов при определении значимости и правильности распознавания стимулов. б. Изучение динамики гамма-ритма и связанных с событием потенциалов при выполнении и невыполнении инструментальной реакции на значимый и незначимый стимулы.

Положения, выносимые на защиту.

1. При целенаправленном поведении животного в ситуации низковероятного предъявления значимого стимула мощность кортикальной фоновой гамма-активности является показателем тонического непрерывного внимания, предшествующего предъявлению стимула. Модуляция мощности фонового гамма-ритма обусловлена изменением уровня тонического внимания, отражающего процесс настройки нервной системы на распознавание стимулов, правильность интерпретации их значимости и на совершение/несовершение поведенческой реакции.

2. Мощность гамма-активности и амплитудно-временные параметры связанных с событием потенциалов являются показателями селективного внимания, направленного на выделение редкого значимого стимула. Изменение уровня внимания находит отражение в динамике мощности гамма-активности и амплитудно-временных параметрах вызванных потенциалов. Наибольшее значение мощности гамма-ритма, а также амплитуды и латентного периода вызванных потенциалов наблюдаются в ответ на значимый стимул при правильной поведенческой реакции. Снижение уровня селективного внимания, приводящее к нарушению процессов идентификации стимулов, вызывает понижение мощности гамма-активности и амплитуды когнитивных потенциалов на незначимый стимул при совершении ошибочных реакций.

3. Закономерные изменения гамма-активности, отражающие уровень тонического и селективного внимания кролика, достоверно выражены в лобном, центрально- и латерально-теменных отведениях; значимые изменения амплитудно-временных параметров потенциалов Р200 и Р300, коррелирующие с уровнем селективного внимания, зарегистрированы в лобном и лате-рально-теменном отведениях, в центрально-теменном локусе отмечена сходная тенденция.

4. Поведенческие показатели внимания, гамма-активность и связанные с событием позитивные потенциалы, зарегистрированные у кроликов в условиях целенаправленного поведения при низкой вероятности предъявления значимого стимула, идентичны по своим характеристикам, закономерности изменений электрографической активности и локализации этого процесса, наблюдаемым у человека при реализации парадигмы «активный одд-болл» и интерпретируемым как нейрофизиологические корреляты внимания.

Научная новизна.

1. Впервые с целью изучения процесса внимания на животных использована оригинальная методика дифференцирования стимулов при целенаправленном поведении в условиях низкой вероятности предъявления значимого, разработанная для кроликов и представляющая собой модификацию парадигмы «активный одд-болл», применяемой в аналогичных исследованиях на человеке.

2. Впервые на кроликах установлена закономерность дифференцирования стимулов при выполнении задачи «активный одд-болл». Показано, что высокая вероятность предъявления незначимого, неподкрепляемого и не требующего ответной реакции стимула, приводит к снижению уровня внимания к значимому стимулу.

3. Впервые продемонстрировано, что мощность кортикальной фоновой гамма-активности является показателем тонического непрерывного внимания, предшествующего предъявлению стимула. Модуляция мощности фоновой гамма-активности при выполнении задачи активного одд-болла обусловлена изменением уровня непрерывного тонического внимания, отражающего настройку нервной системы на их распознавание, правильность интерпретации их значимости и на совершение/несовершение поведенческой реакции.

4. Впервые показано, что мощность гамма-активности и амплитудно-временные параметры связанных с событием потенциалов, зарегистрированные у кролика, являются показателями селективного внимания, направленного на выделение редкого значимого стимула и планирование ответной двигательной инструментальной реакции.

5. Впервые показано, что закономерные изменения мощности гамма-активности и амплитудно-временных параметров позитивных связанных с событием потенциалов у кроликов вызваны изменением уровня селективного внимания при совершении/несовершении инструментальной поведенческой реакции на значимый или незначимый стимулы.

6. Впервые продемонстрировано снижение мощности гамма-активности и амплитуды Р200 и Р300 в ответ на незначимый стимул при совершении ошибочных поведенческих реакций по сравнению с реакцией на значимый стимул при правильным выполнением инструментальной реакции, что обусловлено понижением уровня селективного внимания.

Научно-теоретическое и практическое значение работы.

Проведенное исследование характера и закономерности поведения животных, амплитудно-временных параметров когнитивных потенциалов и мощности гамма-активности в процессе дифференцирования стимулов с низкой вероятностью предъявления значимого- (парадигма «активный одд-болл»), направленное на изучение внимания, имеет фундаментально-теоретическое значение. Полученные данные существенно расширяют и дополняют представление о характере взаимодействия формируемых при выполнении задачи «активный одд-болл» поведенческих навыков и о его влиянии на уровень распознавания стимулов; о влиянии уровня фонового и селективного внимания на электрическую активность головного мозга в связи с определением значимости стимулов и принятием решения о выполнении/невыполнении ответной реакции.

Проведенные исследования показали, что поведенческие показатели внимания, мощность гамма-активности и параметры связанных с событием позитивных потенциалов, зарегистрированные у кроликов, идентичны по своим характеристикам, закономерности изменений энцефалографической активности и локализации этого процесса наблюдаемым у человека при реализации парадигмы «активный одд-болл. Это позволяет использовать поведенческую модель активного одц-болла, модифицированную для кроликов, в фундаментальных исследованиях нейрофизиологических механизмов внимания, его структурных, медиаторных и нейронных основ на животных. Кроме того, данная модель парадигмы «активный одд-болл» может быть использована в прикладных целях при моделировании патологии внимания, при разработке медикаментозных средств для восстановления когнитивных функций у человека.

Выявленные закономерности генерации когнитивных потенциалов могут быть учтены при настройке интерфейсов мозг-компьютер и улучшении точности и скорости распознавания вводимой оператором команды.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы доложены на Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Россия, Москва, 2008); на Третьей международной конференции по когнитивной науке (Россия, Москва, 2008); на II съезде физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» (Молдова, Кишинэу, 2008); на XV Международной конференции по нейрокибернетике (Россия, Ростов-на-Дону, 2009); на Четвертой международной конференции по когнитивной науке (Россия, Томск, 2010); на XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Россия, Калуга, 2010); на V Международной научной конференции «Психофизиологические и висцеральные функции в норме и патологии» (Украина, Киев, 2010).

Диссертация апробирована на заседании кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова 27 июня 2011 г.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 11 научных публикациях, включая 1 статью в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Физиология», Мацелепа, Оксана Борисовна

5. ВЫВОДЫ

1. Фоновая гамма-активность, зарегистрированная при целенаправленном поведении кролика в условиях низковероятного предъявления значимого стимула, является показателем тонического непрерывного внимания, предшествующего предъявлению стимулов, и отражает процесс настройки нервной системы на восприятие, распознавание стимулов и реагирования на них.

2. Высокий уровень внимания в ожидании значимого стимула сопровождается высоким уровнем фонового гамма-ритма; повышение или понижение мощности гамма-ритма определяет адекватность поведения - совершение правильных или ошибочных реакций на стимулы.

3. Мощность гамма-активности и амплитудно-временные параметры связанных с событием потенциалов, зарегистрированные у кролика, являются показателями уровня селективного внимания при распознавании значимости стимула» и планировании ответной поведенческой реакции. Изменение уровня внимания коррелирует с изменением параметров электрической активности: увеличение мощности гамма-ритма, а также амплитуды и латентного периода вызванных потенциалов наблюдается в ответ на значимый стимул при правильной поведенческой реакции; снижение уровня мощности гамма-активности и амплитуды когнитивных потенциалов ведет к пропуску реакции на значимый стимул и совершению ошибочных реакций на незначимый.

4. Закономерные изменения гамма-активности, отражающие уровень тонического и селективного внимания кролика, достоверно выражены в лобном, центрально- и латерально-теменных отведениях; значимые изменения амплитудно-временных параметров потенциалов Р200 и Р300, коррелирующие с уровнем селективного внимания, зарегистрированы в лобном и лате-рально-теменном отведениях, в центрально-теменном локусе отмечена сходная тенденция.

5. Поведенческие показатели внимания, гамма-активность и связанные с событием позитивные потенциалы, зарегистрированные у кроликов в уеловиях целенаправленного поведения при низкой вероятности предъявления значимого стимула, по своим характеристикам, закономерности электрографических изменений и их локализации в лобно-теменных отведениях идентичны, наблюдаемым у человека при реализации парадигмы «активный одд-болл».

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведено исследование характера и закономерности поведения животных, мощности гамма-активности и амплитудно-временных параметров когнитивных потенциалов в процессе дифференцирования стимулов с низкой вероятностью предъявления значимого (парадигма «активный одд-болл»), направленное на изучение внимания.

Полученные результаты показали, что регистрируемое при реализации задачи «активный одд-болл» поведение животных демонстрирует весь диапазон признаков внимания, таких как: повышение и улучшение процессов восприятия и распознавания стимулов; развивающиеся вследствие внимания; запоминание стимулов, находящихся в поле внимания; моторные, позно-тонические проявления, обеспечивающие лучшее восприятие сигнала; избирательное реагирование на ограниченный круг сигналов. Перечисленные компоненты поведения и, главное, избирательность реагирования, на стимулы, согласно современным представлениям, отражают селективное внимание (Гиппенрейтер, 2005).

Анализ экспериментальных данных показал, что при реализации задачи1 «активный одд-болл» в.электрической активности головного мозга кроликов, регистрируется как гамма-активность, так и ССП, которые являются основными показателями внимания, описанными для человека (Иваницкий, Стрелец, 1976; Наатанен, 1998; Polich; 1990; Debener et al., 2003 и др.).

У- кроликов выявлены специфические особенности выраженности' гамма-ритма в ЭЭГ-спектре, где доля его мощности составляет от 6.25% до 8.15% от уровня всех зарегистрированных ритмов ЭЭГ. У человека гамма-ритм составляет около 1% от всего спектра частот ЭЭГ (Gross, Gotman, 1999). Второй особенностью является относительно равномерное распределение мощности гамма-ритма по всем исследованным поддиапазонам частот от 28 до 68 Гц, тогда как у человека максимальная мощность гамма-активности регистрируется в области 40 Гц.

Для ССП показано временное соответствие негативно-позитивных длиннолатентных потенциалов наблюдаемым когнитивным потенциалам у человека при активации внимания в условия одд-болл парадигмы.

Нами установлено, что зарегистрированные электрографические показатели внимания у кроликов подчиняются определенным закономерностям при распознавании значимых и незначимых для организма стимулов. Так, показано, что мощность гамма-ритма и амплитуда Р200 и Р300 модулируется двумя факторами: значимостью стимула и адекватностью выполнения инструментальной^ реакции в соответствии с условиями задачи «активный одд-болл». Это свидетельствует о том, что в параметрах этих показателей отражаются уровень внимания^ к ЗС и НЗС, а также принятие решения о выполнении инструментальной реакции как правильной, так и ошибочной. Эти изменения для' ССП были наиболее выражены в лобной и латеральной теменной отведениях от коры, а1 различия; наблюдаемые в центрально-теменном локусе, имели-ту же тенденцию, но были не достоверны. В то же время изменения гамма-активности были достоверно выражены во всех исследованных отведениях. Таким образом, можно утверждать, что мощность гамма-ритма и амплитуда ССП отражают уровень селективного внимания к распознаваемым стимулам. Локализация этих процессов в лобно-теменных проекциях коры больших полушарий подтверждает представление о ведущей роли этих отделов в организации внимания (Mesulam, 1998; Berger, Posner, 2000). Результаты наших исследований согласуются с данными, полученными на человеке в сходных экспериментальных условиях (Наатанен, 1998; Ito et al., 1992; Tiitinen et al., 1993; Marshall et al., 1996; Takeushi et al., 1999; Debener et al., 2003; Polich, 2003; Kim et al., 2008).

Не менее существенны данные о связи латентности ССП с селективным вниманием и поведенческими ответами на дифференцируемые стимулы. Нами показано увеличение ЛП потенциалов Р200 и Р300 в ответ на ЗС по сравнению с НЗС, а также в ситуации правильной реакции на ЗС в сравнении с правильным отказом от реакции на НЗС. Существует несколько интерпретаций этого феномена. Одна из них выдвигает представление о полигенной природе РЗОО и его разделении на два субкомпонента: РЗа и РЗЬ. В ситуации направленного внимания при необходимости активного реагирования на стимул генерируется волна РЗЬ, с большим ЛП, чем в ситуации невнимания к стимулам (Squires et al., 1975). В тоже время одним из механизмов увеличения латентности позитивных компонентов может быть показанное нами развитие в ситуации одд-болла ретроактивного подавления активационного навыка тормозным, вызванное высокой вероятностью НЗС, что может приводить к снижению избирательного внимания к релевантному стимулу. В5 этом контексте увеличение ЛП генерации Р200 и РЗОО может быть интерпретировано как результат понижения внимания к ЗС.

Значительный интерес представляют данные, демонстрирующие отражение в фоновой гамма-активности процесса настройки центральной нервной системы на различение стимулов и адекватное реагирование на них, что проявляется в изменении мощности в диапазоне гамма-ритма. При этом правильное реагирование на ЗС и НЗС осуществляется на определенном уровне фоновой гамма-активности. Отклонение этого уровня в сторону понижения приводит к пропускам инструментального ответа на ЗС, а увеличение - к ошибочным реакциям на НЗС.

Важным также является такой показатель как вероятность выделения ССП в ответ на ЗС и НЗС и при выполнении/невыполнении поведенческой реакции. Нами установлено, что вероятность выделения РЗОО значимо увеличивается в ответ на ЗС при правильном реагировании в сравнении с НЗС в случае правильного отказа от движения. Для Р200 такая закономерность не обнаружена, а отмечена высокая вероятность его выделения во всех ситуациях при дифференцировании стимулов. Это, по-видимому, обусловлено его экзогенной природой и зависимостью от стимула и его параметров (Miltner et al., 1989).

Итак, из нашей работы следует, что гамма-активность и ССП являются нейрофизиологическими коррелятами как уровня устойчивого тонического фонового внимания, так и избирательного селективного внимания, а также отражают готовность к адекватному реагированию на ЗС и НЗС.

В контексте наших исследований на животных необходимым становится сопоставление выраженности и информативности двух показателей внимания и уровней его проявления — гамма-активности и ССП.

Согласно данным литературы существует не просто совпадение во времени, а выраженная корреляционная связь между отдельными компонентами гамма-ритма и средне- и длиннолатентными ССП. Считается, что ранняя вызванная гамма-активность предшествует генерации волны N100 (средняя латентность 80-160-мс), а поздняя индуцированная гамма- активность связана с генерацией волн N2b (220-270 мс) и Р300 (250-500 мс) (Basar-Eroglu et al., 1996; Herrmann et al., 1999; Gurtubay et al., 2001; Watanabe et al., 2002).

Так, в аналогичном исследовании при реализации одд-болла у кроликов в ЭЭГ был выделен негативный длиннолатентный компонент N100 со средней пиковой латентностью 107.5±37.1 мс (Тимофеева и др., 2005), что соответствует временным характеристикам идентифицированного нами раннего компонента гамма-активности (0-125 мс после предъявления стимула). Как известно, компонент N100 преимущественно отражает физические характеристики стимулов и зависит от их интенсивности (Наатанен, 1998). Аналогичную зависимость от параметров стимула мы выявили и при исследовании раннего компонента гамма-активности. В тоже время выделенный нами ранний компонент гамма-активности в пределах 0-125 мс после предъявления стимула модулируется как непрерывным (тоническим), так и селективным вниманием, что находит отражение в изменении его спектральной мощности.

Позитивные длиннолатентные компоненты ВП Р200 и Р300 при реализации кроликами парадигмы, «активный одд-болл» зарегистрированы во всех исследованных областях коры с латентностью 120-334 и 246-492 мс, соответственно. Таким образом, их генерация происходит во время выделенного нами позднего компонента гамма-активности (от 125 мс до 500 мс).

Помимо совпадения во времени данных электрографических показателей нами отмечена одинаковая зависимость параметров гамма-активности и ССП от уровня внимания к стимулам. Так, при реализации одд-болла у кроликов в ответ на ЗС Р200 генерировался с большей амплитудой, а РЗОО с большей вероятностью и амплитудой в лобной и латеральной теменной коре по сравнению с НЗС. Сходный характер ответа на ЗС продемонстрирован и в реакции позднего компонента гамма-активности. Так, в ответ на ЗС по сравнению с НЗС в наших исследованиях наблюдалось повышение мощности позднего компонента активности в диапазоне гамма-ритма.

Одинаковая зависимость параметров гамма-активности и позитивных компонентов ССП от уровня внимания отмечена и в случае выполнения и невыполнения животными инструментальной реакции на стимулы. Повышение амплитуды Р200 и РЗОО в лобной коре на ЗС предшествовало совершению правильной инструментальной реакции. Аналогично для позднего компонента гамма-ритма отмечено повышение мощности во всех исследованных областях коры перед правильным совершением реакции на ЗС и НЗС по сравнению с ошибочным ответом на эти стимулы.

Таким образом, как гамма-активность, так и ССП демонстрируют одинаковую выраженность и направленность изменений, обусловленных селективным вниманием.

Преимуществом регистрации ¡гамма-активности в экспериментах по-исследованию внимания является тот факт, что в мощности фонового гамма-ритма, предшествующего подаче стимула, находит отражение изменение непрерывного тонического внимания, что позволяет прогнозировать правильную интерпретацию значимости стимулов и, вероятность совершения/несовершения поведенческой реакции.

Проведенные нами исследования показали, что поведенческие показатели внимания, мощность гамма-активности и параметры связанных с событием позитивных потенциалов, зарегистрированные у кроликов в условиях целенаправленного поведения при вероятностном предъявлении стимулов, идентичны по своим характеристикам и закономерности динамики наблюдаемым у человека при реализации парадигмы «активный одд-болл. Это дает возможность использовать поведенческую модель активного одд-болла, модифицированную для кроликов в фундаментальных и прикладных исследованиях на животных. г

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Мацелепа, Оксана Борисовна, 2011 год

1. Алешина Е.Д., Коберская H.H., Дамулин И.В. Когнитивный вызванный потенциал Р300: методика, опыт применения, клиническое значение // Журн. невролог, психиатр. 2009. Т. 8. № 109. С. 77-84.

2. Гиппенрейтер Ю.Б. Деятельность,и внимание // Психология внимания / Ред. Гиппенрейтер Ю.Б., Романов В.Я. М.: ЧеРо, Омега-Л, 2005. 858 с.

3. Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая энцефалография. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. 514'с.

4. Гнездицкий В.В. Эндогенные ВП // Опыт применения вызванных потенциалов в клинической практике / Ред. Гнездицкий1 В.В., Шамшинова A.M. M.: АОЗТ «Антидор», 2001. С. 103-119.

5. Данилова H.H. Психофизиология. М.: Аспект Пресс, 2004. 368 с.

6. Данилова H.H., Астафьев C.B., Внимание человека как специфическая связь ритмов ЭЭГ с волновыми модуляторами сердечного ритма // Журн. высш. нерв: деят. 2000. Т. 50. № 5. С. 791-804.

7. Думенко В.Н. Высокочастотные компоненты ЭЭГ и инструментальное обучение. М.: Наука, 2006. 151 с.

8. Думенко В.Н. Феномен пространственной синхронизации между потенциалами коры головного мозга в широкой полосе частот 1-250 Гц // Журн. высш. нерв. деят. 2007. Т. 57. № 5. С. 520-532.

9. Иваницкий A.M. Мозговые механизмы оценки сигналов. М.: Медицина, 1976. 262 с.

10. Иваницкий A.M., Стрелец В.Б. Вызванный потенциал и психофизические характеристики восприятия // Журн. высш. нерв. деят. 1976. Т. 24. №4. С. 793.

11. Изнак А.Ф. Модуляция сенсорно-моторной деятельности человека на фоне альфа-ритма ЭЭГ / Проблемы развития науч. исслед. в обл. псих, здоровья // Ред. Изнак. А.Ф. МЗ СССР, АМН СССР. 1989. С. 3-24.

12. Изнак А.Ф., Чаянов Н.В. Субъективные корреляты вспышек альфа-ритма в ЭЭГ человека при зрительно-моторной операторской деятельности //

13. Тр. Всес. научн. Центра психич. здоровья АМН СССР. 1989. Т. 5. С. 24.

14. Коган А.Б., Ермаков П.Н. Электрическая активность мозга человека в экстремальных условиях деятельности // Психол. Ж. 1987. Т. 8. № 5. С. 112-117.

15. Конорски Ю. Интегративная деятельность мозга. М.: Мир, 1970. 416 с.

16. Костандов Э.А. Роль когнитивных факторов в организации поздний слуховых корковых вызванных потенциалов // Физиол. Человека. 1995. Т. 21. № 1.С. 38-46.

17. Котляр Б.И., Тимофеева Н.О. Тоническая1 составляющая условнорефлекторного процесса и ее функциональная роль // Журн. высш. нерв. деят. 1983. Т.ЗЗ. № 6. С. 1059 1066.

18. Котляр Б.И., Тимофеева Н.О. Тонические механизмы условного рефлекса // Успехи физиол. наук. 1986. Т. 17. № 3. С. 3-21.

19. Кравков C.B. Внимание // Психология внимания / Ред. Гиппенрейтер Ю.Б., Романов В .Я. М.: ЧеРо, Омега-Л, 2005. 858 с.

20. Лебедева H.H., Вехов A.B., Коноплёв С.П., Ткаченко О.Н. Коррекция функционального состояния человека-оператора с помощью низкоинтенсивного сложномодулированного электромагнитного излучения //Биомед. радиоэлектроника. 2009. №12. С. 12-17.

21. Мачинская Р.И. Нейрофизиологические механизмы произвольного внимания (аналитический обзор) // Журн. высш. нерв. деят. 2003. Т. 53. №2. С. 133-150.

22. Наатанен Р. Внимание и функции мозга. М.: Изд-во МГУ, 1998. 560 с.

23. Нарышкин A.B., Тимофеева Н.О., Тюрин Ю.Н. Статистическая оценка достоверности различия кривых обучения // Журн. высш. нерв. деят. 1996. Т. 46. №6. С. 1122-1128.

24. Олерон Ж. Перенос // Экспериментальная психология / Ред. Фресс П., Пиаже Ж. М.: Прогресс, 1973. 344 с.

25. Оппенгейм Э., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов / Пер. с англ. / Под ред. С. Я'. Шаца. М.: Связь, 1979. 416 с.

26. Панасюк Я.А. Роль базального крупноклеточного ядра основания, переднего мозга в условнорефлекторной деятельности. Дис. канд. биол. наук. М., 2004. 146 с.

27. Панасюк Я.А., Чернышев Б.В., Семикопная Н.О., Тимофеева Н.О. Активность нейронов базального крупноклеточного ядра при условнорефлекторной деятельности // IV съезд физиологов Сибири. Тезисы докладов. Новосибирск. 2002. С. 212.

28. Протопопов В.П. Условия образования моторных навыков и, их физиологическая характеристика. К.-Х.: Госмед. изд-во, 1935. 103 с.

29. Рутман Э.М. Вызванные потенциалы в психологии и психофизиологии. М.: Наука, 1979. 213 с.

30. Семикопная И.И., Чернышев Б.В., Панасюк Я.А., Тимофеева Н.О. Модель парадигмы, необычного стимула (одд-болл) для кроликов // Механизмы адаптивного поведения: Тез: докл. СПб., 2005. С. 81-82.

31. Сорокина Н.Д., Селицкий Г.В., Косицын Н.С. Нейробиологические исследования биоэлектрической активности мозгам в диапазоне гамма-ритма у человека // Успехи физиол. наук. 2006. Т. 37. № 3. С. 3-10.

32. Сторожук В.М., Зинюк Л.Э. Реакции нейронов безымянной субстанции мозга кошки при инструментальном условном рефлексе // нейрофизиология. 1989. Т. 21. № 6. С. 796-804.

33. Тимофеева Н.О., Ивлиева Н.Ю., Семикопная И.И., Нарышкин A.B. Взаимодействие двигательных однородных условных рефлексов при условнорефлекторном переключении: перенос обучения и интерференция // Журн. высш. нерв. деят. 1995. Т. 45. № 6. С. 1112-1120.

34. Уточкин И.С. Теоретические и эмпирические основания уровневого подхода к вниманию, // Психология. Журн. высш. школы экономики. 2008. Т. 5.№З.С. 31-66.

35. Чарвей А. Когнитивный вызванный потенциал РЗОО у пациентов с дисциркулярной афазией с легкими, и умеренными когнитивными расстройствами. Автореф. дис. канд. мед. наук. М., 2006.

36. Чернышев Б.В., Панасюк Я.А., Семикопная И.И., Тимофеева Н.О. Активность нейронов» базального крупноклеточного ядра при выполнении инструментальной задачи // Журн. высш. нерв. деят. 2003. Т. 53. № 5. С. 624-636.

37. Шишкин С.Д., Ганин И.П., Басюл И.А., Каплан А.Я. Интерфейс мозг-компыотер на основе волны РЗОО: волна N1 и проблема дистракторов // Материалы XV Международной конференции по нейрокибернетике. Т. 2. Ростов-на-Дону. 2009. С. 30-33.

38. Antal A., Kovanecz I., Bodis-Wollner I. Visual discrimination and P300 are affected in parallel by cholinergic agents in the behaving monkey // Physiol. Behav. 1994. V. 56(1). P. 161-166.

39. Arnsten A.F.T., Contant T.A. Alpha-2 adrenergic agonist decrease distractability in aged monkeys performing the delayed response task // Psychopharmac. 1992. V. 108. P. 159-169.

40. Arthur D.L., Starr A. Task-relevant late positive component of the auditory event-related potential in monkeys resembles P300 in humans // Science. 1983. V. 223. P. 186

41. Aston-Jones G., Bloom F.E. Activity of norepineprine-containing locus coeruleus in behaving rats anticipates fluctuations in the sleep-waking cycle // J. Neurosci. 1981. V. 1 (8). P. 876-886.

42. Baird B. An oscillating cortical model of auditory attention and electrophysiology //Neurocomputing. 1999. V. 26-27. P. 319-328.

43. Ba§ar E., Schiirmann M., Ba§ar-Eroglu C., Demiralp T. Selectively distributed gamma band system of the brain // Int. J. Psychophysiol. 2001. V. 39(2-3). P. 129-135.

44. Basar-Eroglu C., Demiralp T., Schurmann M., Basar E. Topological distribution of the oddball "P300" responses // Int. J. Psychophysiol. 1996. V. 39. P. 213-220.

45. Bennington J.Y., Polish J. Comparison of P300 from passive and active tasks for auditory and visual stimuli // Int. J. Psychophysiol. 1999. V. 34. P. 171177.

46. Berger A., Posner M.I. Pathologies of brain attentional networks // Neurosci. Biobehav. Rev. 2000. V. 24(1). P. 3-5.

47. Berntson G.G., Shafi R., Sarter M. Specific contributions of the basal forebrain corticopetal cholinergic system to electroencephalographic activity and sleep/waking behavior//Eur. J. Neurosci. 2002. V. 16. P. 2453-2461.

48. Bertrand O., Tallon-Baudry C., Giard M.H., Pernier J. Auditory induced 40Hz activity during a frequency discrimination task // Neuroimage. 1998. V. 7. P. 370.

49. Bhattacharya J., Petsche H., Feldmann- U., Rescher B. EEG gamma-band phase synchronization, between posterior and frontal cortex during mentalrotation in humans // Neurosci. Lett. 2001. V. 311. P. 29-32.

50. Botly L.C., De Rosa E. Cholinergic deafferentation of the neocortex using 192 IgG-saporin impairs feature binding in rats // J. Neurosci. 2009. V. 29(13). P. 4120-4130.

51. Brown C.R., Barry R.J. Clarke A.R ERPs to infrequent auditory stimuli in two- and three- stimulus versions of the inter-modal oddball'task // Int. J. Psychophysiol. 2009. V. 74. P. 174-182.

52. Brunner P., Ritaccio A.L., Emrich J.F., Bischof H., Schalk G. Rapid communication with a "P300" matrix speller using electrocorticographic signals (ECoG) // Front. Neurosci: 2011. V. 5. P. 5.

53. Buhl E.H., Tamas G., Fisahn A. Cholinergic activation and tonic excitation induce persistent gamma oscillations in mouse somatosensory cortex in vitro // J. Physiol. 1998. V. 513 (1). P. 117-126.

54. Busch N.A., Debener S., Kranczioch C., Engel A.K., Herrmann C.S. Sizematters: effects of stimulus size, duration and eccentricity on the visual gamma-band response // Clin. Neurophysiol. 2004. V. 115 (8). P. 1810-1820.

55. Cape E.G., Jones B.E. Effects of glutamate agonist versus procaine microinjections into the basal forebrain cholinergic cell area-upon gamma and theta EEG activity and sleep-wake state // Eur. J. Neurosci. 2000. V. 12. P. 2166-2184.

56. Castro A., Diaz F. Effect of the relevance and position of the target stimuli on P300 and reaction time // Int. J. Psychophysiol. 2001. V. 41. P. 43-52.

57. Chiba A.A., Bucci D.J., Holland P.C., Gallagher M. Basal forebrain cholinergic lesions disrupt increments but not decrements in conditioned stimulus processing // J. Neurosci. 1995. V. 15. P. 7315-7322.

58. Clarke J.M., Halgren E., Chauvel P. Intracranial ERPs in humans during alateralized visual oddball task: II. Temporal, parietal and frontal recordings // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1999. V. 110 (1). P. 1226-1244.

59. Comerchero M.D., Polich J. P3a and P3b from typical auditory and visual stimuli // Clin. Neurophysiol. 1999. V. 110. P. 24-30.

60. Coull J.T. Neural correlates of attention and arousal: insights from electrophysiology, functional neuroimaging and psychopharmacology // Prog. Neurobiol. 1998. V. 55. P. 343-361.

61. Coull J.T., Biichel C., Friston K.J., Frith C.D. Noradrenergically mediated plasticity in a human attentional neuronal network // Neuroimage. 1999. V. 10(6). P. 705-715.

62. Coull J.T., Middleton H.C., Robbins T.W., Sahakian BJ. Clonidine and diazepam have differential effects on tests of attention and learning // Psychopharmac. 1995. V. 120. P. 322-332.

63. Debener S., Hermann C.S., Kranczioch C., Gembris D., Engel A.K. Top-down attentional processing enhances evoked gamma band activity // NeuroReport. 2003. V. 14. P. 683-686.

64. Debener S., Kranczioch C., Hermann C.S., Engel A.K. Auditory novelty oddball allows reliable distinction of top-down and bottom-up processes of attention // Int. J. Psychophysiol. 2002. V. 46. P. 77-84.

65. De Martino B., Strange B.A., Dolan R.J. Noradrenergic neuromodulation of human attention for emotional and neutral stimuli // Psychopharmac. 2008 V. 197. P. 127-136.

66. Dickson C.T., Biella G., Curtis M. Evidence for spatial modules mediated by temporal synchronization of carbachol-induced gamma rhythm in medial entorhinal cortex // J. Neurosci. 2000. V. 20. P. 7846-7854.

67. Doesburg S.M., Roggeveen A.B., Kitajo K., Ward L.M. Large-scale gamma-band phase synchronization and selective attention // Cerebral Cortex. 2008. V. 18. P. 386-396.

68. Donchin E., Coles M.G.H. Is the P300 component a manifestation of the context updating? // Behav. Brain Sci. 1988. V. 11 (3). P. 357-374.

69. Egly R., Diver J., Rafal R.D. Shifting visual attention between objects and locations: evidence from normal and parietal lesion subjects // J. Exp. Psychol. Gen. 1994. V. 123. P. 161-177.

70. Ehlers C.L., Somes C. Long latency event-related potentials in mice: effects of stimulus characteristics and strain // Brain Res. 2002. V. 957(1). P. 117-128.

71. Engel A.K., Fries P., Singer W. Dynamic prediction: oscillations and synchrony in top-down processing // Nat. Rev. Neurosci. 2001. V. 2. P. 704716.

72. Everitt B.J., Robbins T.W. Central cholinergic systems and cognition // Annu. Rev. Psychol. 1997. V. 48. P. 649-684.

73. Farwell L.A., Donchin E. Talking off the top of your head: toward a mental prosthesis utilizing event-related brain potentials // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1988. V. 70(6). P. 510-523.

74. Fell J., Hinrichs H., Roschke J. Time course of human 40 Hz EEG activity accompanying P3 responses in an auditory oddball paradigm // Neurosci. Lett. 1997. V. 235. P. 121-124.

75. Fell J., Klaver P., Elger C.E., Fernandez G. Suppression of EEG gamma activity may cause the attentional blink // Consci. Cogn. 2002. V. 11. P. 114

76. Fifkova E., Marsala J. Stereotaxic atlases for the cat, rabbit and rat // Electrophysiological methods in biological research / Eds. Bures J., Petran M. New York: Acad. Press, 1967. 731 p.

77. Fries P. Neuronal gamma-band'synchronization as a fundamental-process in cortical computation // Annu. Rev. Neurosci. 2009. V. 32. P. 209-224.

78. Fries P., Reynolds J!, Rorie A.E., Desimone R. Modulation of oscillatory neuronal synchronization by selective visual attention // Science. 2001. V. 291. P: 1560-1563.

79. Foucher J.R., Otzenberger H., Gounot D. The BOLD response and the gamma oscillations respond differently than evoked potentials: an interleaved EEG-fMRI study // BMG Neurosci. 2003. V. 19: P. 22. ■

80. Friedmen D., Vaughan H.G. Jr., Erlenmeyer-Kimling L. Multiple late positive potentials in two visual» discrimination tasks // Psychophysiology. 1981". V.18 (6). P. 635-649

81. Friind I., Busch N.A., Schadow J., Korner.U., Herrmann C.S. From perception to action: phase-locked gamma-oscillations correlate with reaction times in speeded response task // BMC Neurosci. 2007. V. 8. P. 27.

82. Galambos R. A comparison of certain gamma band,(40-Hz) brain rhythms in the cat and man // Induced rhythms in the brain / Eds. Basar E., Bullock T.H. Boston: Birkhauser, 1992. P. 201-216.

83. Glover A.A., Onofrj M.C., Ghilardi M.F., Bodis-Wollner I. P300-like potentials in the normal monkey using classical conditioning and auditory "oddball" paradigm // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1986. V. 65. P. 231-235.

84. Goodin D.S., Squires K.C., Henderson B.H., Starr A. An early event-relatedcortical potential//Psychophysiology. 1978. V. 15. P. 360-365.

85. Gross D.W., Gotman J. Correlation of high-frequency oscillations with the sleep-wake cycle and cognitive activity in humans // Neurosci. 1999. V. 94. P. 1005-1018.

86. Gruber T., Müller M.M., Keil A., Elbert T. Selective visual-spatial attention alters induced gamma band responses in the human EEG // Clin. Neurophysiol. 1999. V. 110. P. 2074-2085.

87. Gruber T., Müller M.M., Keil A. Modulation of induced gamma band responses in a perceptual learning task in the human EEG // J. Cogn. Neurosci. 2002. V. 14. P. 732-744.

88. Gruber T., Müller M.M. Effects of picture repetition on induced gamma band responses, evoked potentials and phase synchrony in the human EEG // Brain Res. Cogn. Brain Res. 2002. V. 13 (3). P. 377-392.

89. Gruber T., Müller M.M. Oscillatory brain activity dissociates between associative stimulus content in a repetition priming task in the human EEG // Cereb. Cortex. 2005. V. 15 (1). P. 109-116.

90. Guger C., Daban S., Sellers E., Holzner C., Krausz G., Carabalona R., Gramatica F., Edlinger G. How many people are able to control a P300-based brain-computer interface (BCI)? //Neurosci. Lett. 2009. V. 462(1). P. 94-98.

91. Gurtubay I.G., Alegre M., Labarga A., Malanda A., Iriarte J., Artieda J. Gamma band activity in an auditory oddball paradigm studied with the wavelet transform // Clin. Neurophysiol. 2001. V. 112. P. 1219-1228.

92. Haig A.R., De Pascalis V., Gordon E. Peak gamma latency correlated with reaction time in a conventional oddball paradigm // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1999. V. 110. P. 158-165.

93. Haig A.R., Gordon E., Wright J.J., Meares R.A., Bahramali H. Synchronous cortical gamma-band activity in task-relevant cognition // Neuroreport. 2000. V. 11. P. 669-675.

94. Hasler G., Drevets W.C., Manji H.K., Charney D.S. Discovering endophenotypes for major depression // Neuropsychopharmac. 2004. V. 29. P. 1765-1781.

95. Herrmann C.S., Demiralp T. Human EEG gamma oscillations in neuropsychiatric disorders // Clin. Neurophysiol. 2005. V. 116. P. 2719-2733.

96. Herrmann C.S., Friind I., Lenz D. Human gamma-band activity: A review on cognitive and behavioral correlates and network models // Neurosci. and Behav. Rev. 2010. V. 34. P. 981-992.

97. Herrmann C.S., Knight R.T. Mechanisms of human attention: event-related potentials and oscillations // Neurosci. and Behav. Rev. 2001. V. 25. P. 465476.

98. Herrmann C.S., Mecklinger A. Magnetoencephalographic responses to illusory figures: early evoked gamma is affected by processing of stimulus features // Int. J. Psychophysiol. 2000. V. 38. P. 265-281.

99. Herrmann C.S., Mecklinger A., Pfeifer E. Gamma responses and ERPs in a visual classification task// Clin. Neurophysiol. 1999. Y. 110. P. 636-642:

100. Herrmann C.S., Munk M.H.J., Engel A.K. Cognitive functions, of gamma-band activity: memory match and utilization // Trends Cogn. Sci. 2004. V. 8. P. 347-355.

101. Hillyard S.A., Vogel E.K., Luck S.J. Sensory gain control (amplification) as a mechanism of selective attention: electrophysiological and neuroimaging evidence // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1998. V. 353(1373). P. 1257-1270.

102. Himmelheber A.M., Sarter M., Bruno J.P. Increases in cortical acetylcholine release during sustained attention performance in rats // Cogn. Brain Res. 2000. V. 9. P. 313-325.

103. Hollander E., Davidson M., Mohs R.C., Horvath T.B., Davis B.M., Zemishlany Z., Davis K.L. RS 86 in the treatment of Alzheimer's disease:cognitive and biological effects // Biol. Psychiatry. 1987. V. 22(9). P. 10671078.

104. Hu L., Boutros N.N., Jansen B.H. Evoked potential variability // J. Neurosci. Methods. 2009. V. 178. P. 228-236.

105. James W. The principles of psychology. New York: Holt, 1890. (u,ht. no HaaTaHeH, 1998, c. 17).

106. Joliot M., Ribary U., Llinas R. Human oscillatory brain activity near 40 Hz coexists with cognitive temporal binding // Proc. Natl. Acad. sci. USA. 1994. V 91. P. 11748-11751.

107. Josiassen R.C., Shagass C., Roemer R.A., Ercegovac D.V., Straumanis J.J. Somatosensory evoked potential' changes with selective attention task // Psychophysiology. 1982. V. 19 (2). P. 146-159.'

108. Karaka§ S., Ba§ar E. Early gamma response is sensory in origin: a conclusion based on cross-comparison of results from multiple experimental paradigms // Int. J. Psychophysiol. 1998. V. 31. P. 13-31.

109. Kastner S., Pinsk M.A., De Weerd P., Desimone R., Ungerleider L.G. Increased activity in human visual cortex during directed attention in the absence of visual stimulation//Neuron. 1999. V. 22 (4). P. 751-761.

110. Kastner S., Ungerleider L.G. Mechanisms of visual attention in the human cortex//Annu. Rev. Neurosci. 2000. V. 23. P. 315-341.

111. Kim K.H., Yoon J., Kim J.H., Jung K.Y. Changes in gamma-band power and phase synchronization with the difficulty of a visual oddball task // Brain Res. 2008. V. 1236. P. 105-112.

112. Kimura H., McGeer P.I., Peng J.H., McGeer E.G. The central cholinergic system studied by choline acetyltransferase immunohistochemistry in the cat // J. Comp. Neurol. 1981. V. 200: P. 151-201.

113. Knight R.T., Brailowsky S., Scabini D., Simpson G.V. Surface auditory evoked potentials in the unrestrained rat: component definition // Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1985. V. 61(5). P. 430-439.

114. Knight R.T. Distributed cortical network for visual attention // Ji Cogn. Neurosci. 1997. V. 9. P. 75-91.

115. Kozak R., Bruno J.P., Sarter M. Augmented prefrontal acetylcholine release during challenged attentional performance //. Cereb. Cortex. 2006. V. 16. P. 917.

116. Kuwata T., Funahashi K., Maeshima S., Ogura M., Hyotani G., Terada T., Itakura T., Hayashi S., Komai N. Influence of regional cerebral blood flow on the event-related potential (P300) // Neural. Med. Chir. 1993. V. 33. P. 146151.

117. Lee K.H., Williams L.M., Breakspear M., Gordon E. Synchronous gamma activity: a review and contribution to an integrative neuroscience model of schizophrenia//Brain Res. Rev. 2003. V. 41. P. 57-78.

118. Lee M.G., Hassani O.K., Alonso A., Jones B.E. Cholinergic basal forebrain neurons burst with theta during waking and paradoxical sleep // J. Neurosci. 2005. V. 25 (17). P. 4365-4369.

119. Lindman, H. R. Analysis of variance in complex experimental designs. San Francisco: W. H. Freeman & Co, 1974. 352 p. \

120. Liu Y., Zhou Z., Hu D: Gaze independent brain-computer speller with covert visual search tasks // Clin. Neurophysiol. 2011. V. 122(6). P. 1127-1136.

121. Llinas R., Ribary U. Coherent 40-Hz oscillations characterizes dream.state in humans //Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993. V. 90. P. 2078-2081.

122. Luciana M:, Depue R., Arbisi P., Leon« A. Facilitation of working memory in humans by a D2 dopamine receptor agonists // J. Cog. Neurosci. 1992. P: 5868.

123. Magliero A., Bashore T.R., Coles M.G.H.4, Donchin E. On the dependence of P300 latency on the stimulus evaluation processes // Psychophysiology. 1984. V. 21 (2). P. 171-186.

124. Maho C., Hars B., Edeline J.M., Hennevin E. Conditioned changes in the basal forebrain: relations with learning-induced cortical1 plasticity // Psychobiology. 1995. V. 23(1). P. 10-25.

125. Makeig S., Jung T.P. Tonic, phasic and1 transient EEG correlates of auditory awareness in drowsiness // Cogn. Brain. Res. 1996. V. 4. P. 15-25.

126. Marshall L., Molle M., Bartsch P. Event-related gamma band-activity during passive and active oddball tasks //Neuroreport. 1996.V. 7. P. 1517-1520.

127. McGaughy J., Everitt B.J., Robbins T.W., Sarter M. The role of cortical cholinergic afferent projections in cognition: impact of new selective immunotoxins // Behav. Brain Res. 2000. V. 115. P. 251-263.

128. McGaughy J., Sarter M. Sustained attention performance in rats with intracortical infusions of 192 IgG-saporin-induced cortical cholinergic deafferentation: effects of physostigmine and FG 7142 // Behav. Neurosci. 1998. V. 112. P. 1519-1525.

129. Meador K.J., Loring D.W., Hendrix N., Nichols M.E., Oberzan R., Moore E.E. Synergistic anticholinergic and. antiserotonergic effects in humans // J. Clin. Exp. Neuropsychol. 1995. V. 17(4). P. 611-621.

130. Mesulam M.M. From sensation-to cognition // Brain. 1998. V. 121. P. 101<3-1052.

131. Mesulam M.M., Geula C. Nucleus basalis (Ch4) and cortical cholinergic innervation in the human brain: observation based on the distribution of acetylcholinesterase and choline acetyltransferase // J. Comp. Neurol. 1988. V. 275. P. 216-240.

132. Mesulam M.M., Mufson E.J., Wainer B.H., Levey A.I. Central cholinergic pathways in the rat: an overview based on an alternative nomenclature (Chl-Ch6)//Neurosci. 1983b. V. 10. P. 1185-1201.

133. Metherate R., Cox C.L., Ashe J.H. Cellular bases of neocortical activation:modulation of neural oscillations by the nucleus basalis and endogenous acetylcholine // J. Neurosci. 1992. V. 12. P. 4701-4711.

134. Miltner W., Johnson R. Jr., Braun C., Larbig W. Somatosensory event-related potentials to painful and non-painful stimuli: effects of attention // Pain. 1989. V. 38 (3). P: 303-312.

135. Müller M.M., Gruber T., Keil A. Modulation of induced gamma band activity in the human EEG by attention and visual information processing // Int. J. Psychophysiol. 2000. V. 38. P. 283-299.

136. Nasman V.T., Rosenfeld J.P. Parietal P3 response as an indicator of stimulus categorization: increased P3 amplitude to categorically deviant target and nontarget stimuli // Psychophysiol. 1990. V. 27(3). P. 338-350.

137. Parikh V., Kozak R., Martinez V., Sarter M. Prefrontal acetylcholine release controls cue detection on multiple time scales // Neuron. 2007. V. 56 (1). P. 141-154.

138. Passetti F., Dalley J.W., O'Connell M.T., Everitt B.J., Robbins T.W. Increased acetylcholine release in the rat* prefrontal cortex during performance of a visual attentional task // Eur. J. Neurosci. 2000. V. 12. P. 3051-3058:

139. Polich J. P300, probability and interstimulus interval // Psychophysiology. 1990. V.27 (4). P. 396-403.

140. Polich J. Clinical application of the P300 event-related brain potential :// Phys. Med. Rehabil. Clin. N. Am. 2004. V. 15(1). P. 133-61.

141. Polich J. Theoretical overview of P3a and P3b // Detection of change: event-related potential and fMRI findings / Ed. Polich J. Boston/Dordrecht/NY/London: Kluwer academic publishers, 2003. .

142. Polish L, Kok A. Cognitive and biological determinants of P300: an integrative review // Biol. Psychol. 1995. V. 41(2). P. 103-146.

143. Rizzolatti G., Riggio L., Sheliga B.M. Space and selective attention // Attention and Performance XV / Eds. Umilta C., Moscovitch M. Cambridge, MA: MIT Press, 1994. V. 15. P. 231-265.

144. Robbins T.W. Cortical noradrenalin, attention and arousal // Psychol. Med. 1984. V. 14. P. 13-21.

145. Robbins T.W., Everitt B.J. Functions of dopamine in the dorsal and ventral striatum // Sem. Neurosci. 1992. V. 4. P. 119-127.

146. Roelfsema P.R., Engel A.K., König P., Singer W. Visuomotor integration is associated with zero time-lag synchronization among cortical areas // Nature. 1997. V. 385. P. 157-161.

147. Rosburg T., Trautner P., Elger C.E., Kurthen M. Attention effects on sensory gating intracranial and scalp recordings // Neuroimage. 2009. V. 48 (3). P. 554-563.

148. Sarter M., Bruno J.P. Cortical cholinergic inputs mediating arousal, attentional processing and dreaming: differential afferent regulation of the basal forebrain by telencephalic and brainstem afferents // Neurosci. 2000. V. 95(4). P. 933952.

149. Sarter M., Gehring W.J., Kozak R. More attention must be paid: The neurobiology of attentional effort//Br. Res. Rev. 2006. V. 51. P. 145-160.

150. Sarter M., Givens B., Bruno JjP. The cognitive neuroscience of sustained attention: where top-down meets bottom-up // Br. Res. Rev. 2001. V. 35. P. 146-160.

151. Sarter M., Hasselmo M.E., Bruno J.P., Givens B. Unraveling the attentionalfunctions of cortical cholinergic inputs: interactions between signal-driven and cognitive modulation of signal detection // Brain Res. Rev. 2005. V. 48. P. 98-111.

152. Electroencephalog. Clin. Neurophysiol. 1975. V. 38 (5). P. 387-401.

153. Steinmetz P.N., Roy A., Fitzgerald P.J., Hsiao S.S., Johnson K.O., Niebur E. Attention modulates synchronized neuronal firing in primate somatosensory cortex//Nature. 2000. V. 404. P. 187-190.

154. Steriade- M., Contreras D., Amzica F., Timofeev I. Synchronization of fast (30-40 Hz) spontaneous oscillations in intrathalamic and thalamocortical networks //J. Neurosci. 1996. V. 16 (8). P. 2788-2808.

155. Steriade M., Dossi R.C., Pare D., Oakson G. Fast oscillations (20-40 Hz) in thalamocortical systems and their potenctiation by mesopontine cholinergic nucleus in the cat // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991. V. 88. P. 4396-4400.

156. Steriade M., Jones E.G., McCormick D.A. Thalamus, vol.1. Amsterdam: Elsevier, 1997.

157. Stice E., Yokum S., Zald D.', Dagher A. Dopamine-based reward circuitry responsivity, genetics, and overeating // Curr. Top Behav. Neurosci. 2011. V. 6. P. 81-93.

158. Takeushi S., Jodo E., Suzuki Y., Matsuki T., Niwa S., Kayama Y. effects of repeated administration of methamphetamine on P3-like potentials in rats // Int. J. Psychophysiol. 1999. V. 32 (3). P. 183-192.

159. Tallon-Baudry C., Bertrand O. Oscillatory gamma activity in humans and its role in object representation // Trends. Cogn. Sci. 1999. V. 3. P. 151-162.

160. Tiitinen H., Sinkkonen J., Reinikainen K., Alho K., Lavikainen J., Naatanen R. Selective attention enhances the auditory 40-Hz transient response in humans // Nature. 1993. V. 364. P. 59-60.

161. Treue S., Maunsell J.H. Attentional modulation of visual motion processing in cortical areas MT and MST // Nature. 1996. V. 382. P. 539-541.

162. Turchi J., Sarter M. Cortical acetylcholine and cortical capacity: effects ofcortical deafferentation on crossmodal divided attention in rats // Cogn. Brain Res. 1997. V. 6. P. 147-158.

163. Vanduffel W., Tootell R.B., Orban G.A. Attention-dependent suppression of metabolic activity in the early stages of the macaque visual system // Cereb. Cortex. 2000. V. 10. P. 109-126.

164. Vidal J.R., Chaumon M., O'Regan J.K., Tallon-Baudry C. Visual grouping and the focusing of attention induce gamma-band oscillations at different frequencies in human magnetoencephaloram signals // J. Cogn. Neurosci.2006. V. 18. P. 1850-1862.

165. Voytko M.L., Olton D.S., Richardson R.T., Gorman L.K., Tobin J.R., Price D.L. Basal forebrain lesions in monkeys disrupt attention but not learning and memory // J. Neurosci. 1994. V. 14. P. 167-186.

166. Wang Y., Kawai Y., Nakashima K. Rabbit P300-like potential depends on cortical muscarinic receptor activation // Neurosci. 1999. V. 89 (2). P. 423427.

167. Wang Y., Nakashima K., Shiraishi Y., Kawai Y., Ohama E., Takahashi K. P300-like potential disappears in rabbits with lesions in the nucleus basalis of Meynert // Exp. Brain Res. 1997. V. 114. P. 288-292.

168. Weinberger N.M. Learning-induced changes of auditory receptive fields // Curr. Opin. Neurobiol. 1993. V. 3(4). P. 570-577.

169. Weissman D.H., Mangun G.Rl, Woldorff M.G. A role for top-down attentional orienting during interference between global and local aspects of hierarchical stimuli //Neurolmage. 2002. V. 17. P. 1266-1276.

170. Wesnes K., Revell A. The separate and'combined effects of scopolamine and nicotine on human information processing // Psychopharmac. 1984. V. 84. P. 5-11.

171. Whittington M.A., Traub R.D., Kopell N., Ermentrout B., Buhl E.H. Inhibition-based rhythms: experimental and mathematical observations on network dynamics // Int. J. Psychophysiol. 2000. V. 38. P. 315-336.

172. Wilder M.B., Farley* G.R., Starr A. Endogenous late positive component of the evoked1 potential in cats corresponding to P300 in humans // Science. 198T. V. 211. P. 605-607.

173. Williams J.H., Wellman N.A., Geaney D.P., Feldon J., Gowen P.J., Rawlins J.N. Haloperidol enhances latent inhibition in visual tasks in healthy people // Psychopharmacol. 1997. V. 133. P. 262-268.

174. Witte E.A., Marrocco R.T. Alteration of brain noradrenergic activity in rhesus monkey affects the component of covert orienting // Psychopharmac. 1997. V. 132. P. 315-323'.

175. W6rgotter F., Eysel U.T. Cortex, state and the receptive fields of striatal cortex cells // Trends Neurosci. 2000. V. 23. P. 497-503.

176. Yamaguchi S., Knight R.T. P300 generation by novel somatosensory stimuli // Electroencephal. Clin. Neurophysiol. 1991. V. 78 (1). P. 50-55.

177. Yordanova J., Kolev V., Heinrich H., Woerner W., Banaschewski T., Rothenberger A. Developmental event-related gamma oscillations: effects of auditory attention//Europ. J. Neurosci. 2002. V. 16. P. 2214-2224.