Abstract
Введение. Изучение межполушарной асимметрии при пробуждении из разных фаз сна остается актуальным в настоящее время. Новизна нашего исследования заключается в выявлении связанности одновременно функционирующих корково-подкорковых систем мозга. Цель проведенного исследования – выявление межполушарной асимметрии при пробуждении из 2 стадии дневного сна по показателям амплитудно-амплитудных связей ритмов ЭЭГ. Рассматривалось когнитивное пробуждение с разной эффективностью выполнения задания на модели психомоторного теста.
Методы. Одновременно с выполнением задания регистрировали многоканальную ЭЭГ. ЭЭГ оценивали на основе «материнского» комплексного Morlet-вейвлета. Мерой амплитудно-амплитудного взаимодействия ритмов ЭЭГ служил коэффициент корреляции Кендалла.
Результаты. Отмечена большая площадь распространения асимметричных процессов в левом полушарии при полном восстановлении задания (по сравнению с неполным) на самом близком отрезке к началу нажатий. Пробуждение, сопровождающееся полным восстановлением деятельности, характеризовалось на временно́м отрезке 8–5 с преобладанием связей дельта-ритма в обоих полушариях, на отрезке 4–1 с стали преобладать связи тета-ритма, а также гамма-ритма. При неполном восстановлении деятельности отмечено увеличение числа связей дельта-ритма на отрезке 4–1 с по сравнению с отрезком 8-5 с.
Обсуждение результатов. Когнитивное пробуждение, сопровождающееся разной эффективностью выполнения задания, характеризуется наличием межполушарной асимметрии по показателю связей ритмов ЭЭГ. Асимметрия формируется как за счет различного расположения связей по коре больших полушарий, так и набора связей. В двух экспериментальных ситуациях выявлено различное взаимодействие ритмов ЭЭГ, а следовательно, в ряде областей неодинаковое взаимодействие таламо-кортикальной и кортико-гиппокампальной систем.
References
Данилова, Н. Н., Быкова, Н. Б., Анисимов, Н. В., Пирогов, Ю. А., & Соколов, Е. Н. (2002). Гамма-ритм электрической активности мозга человека в сенсорном кодировании. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 3, 34–41.
Лурия, А. Р. (1973). Основы нейропсихологии. Москва: Издательство Московского университета.
Манюхина, В. О., Томышев, А. С., Каледа, В. Г., & Лебедева, И. С. (2020). Структурные особенности таламо-кортикальной системы и спектральные характеристики альфа-ритма у психически здоровых людей и больных шизофренией. Физиология человека, 46(6), 50–59. https://doi.org/10.31857/S0131164620050082
Яковенко, И. А., Петренко, Н. Е., Черемушкин, Е. А., & Дорохов, В. Б. (2022). Динамика взаимодействия ритмов ЭЭГ, предшествующая моменту пробуждения, с последующим восстановлением деятельности после кратковременных эпизодов засыпаний. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 108(4), 443–454. https://doi.org/10.31857/S0869813922040094
Яковенко, И. А., Петренко, Н. Е., Черемушкин, Е. А., & Дорохов, В. Б. (2024). Межполушарные различия связей между ритмами ЭЭГ при полном и неполном пробуждении. Психологический журнал, 45(6), 73–84. https://doi.org/10.31857/S0205959224060078
Aritake, S., Higuchi, S., Suzuki, H., Kuriyama, K., Enomoto, M., Soshi, T., Kitamura, S., Hida, A., & Mishima, K. (2012). Increased cerebral blood flow in the right frontal lobe area during sleep precedes self-awakening in humans. BMC Neuroscience, 13(1), 153–163. https://doi.org/10.1186/1471-2202-13-153
Barnett, A. J., Reilly, W., Dimsdale-Zucker, H. R., Mizrak, E., Reagh, Z., & Ranganath, C. (2021). Intrinsic connectivity reveals functionally distinct cortico-hippocampal networks in the human brain. PLOS Biology, 19(6), e3001275. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001275
Canolty, R. T., & Knight, R. T. (2010). The functional role of cross-frequency coupling. Trends in Cognitive Sciences, 14(11), 506–517. https://doi.org/10.1016/j.tics.2010.09.001
Casagrande, M., & Bertini, M. (2008). Laterality of sleep onset process: Which hemisphere goes to sleep first? Biological Psychology, 77, 76–80. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2007.09.007
Doesburg, S. M., Green, J. J., McDonald, J. J., & Ward, L. M. (2009). Rhythms of consciousness: Binocular rivalry reveals large-scale oscillatory network dynamics mediating visual perception. PLoS ONE, 4(7), e6142. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0006142
Dorokhov, V. B., Tkachenko, O. N., Ushakov, V. L., & Chernorizov, A. M. (2021). Neuronal correlates of spontaneous awakening and recovery of psychomotor performance. In B. M. Velichkovsky, P. M. Balaban, & V. L. Ushakov (Eds.), Advances in cognitive research, artificial intelligence and neuroinformatics. InterCoWorks 2020. Advances in intelligent systems and computing (Vol. 1358). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-71637-0_49
Faber, J., & Novak, M. (2011). Thalamo-cortical reverberation in the brain produces alpha and delta rhythms as iterative convergence of fuzzy cognition in an uncertain environment. Neural Network World, 21(2), 169–192. https://doi.org/10.14311/NNW.2011.21.011
Ficca, G., Axelsson, J., Mollicone, D. J., Muto, V., & Vitiello, M. V. (2010). Naps, cognition and performance. Sleep Medicine Reviews, 14(4), 249–258. https://doi.org/10.1016/j.smrv.2009.09.005
Harmony, T. (2013). The functional significance of delta oscillations in cognitive processing. Frontiers in Integrative Neuroscience, 7, Article 83. https://doi.org/10.3389/fnint.2013.00083
Hilditch, C. J., Bansal, K., Chachad, R., Wong, L. R., Bathurst, N. G., Feick, N. H., Santamaria, A., Shattuck, N. L., Garcia, J. O., & Flynn-Evans, E. E. (2021). Reconfigurations in brain networks upon awakening from slow wave sleep: Interventions and implications in neural communication. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2021.12.07.471633
Horton, C. L. (2017). Consciousness across sleep and wake: Discontinuity and continuity of memory experiences as a reflection of consolidation processes. Frontiers in Psychiatry, 8, Article 159. https://doi.org/10.3389/fpsyt.2017.00159
Knyazev, G. G., Savostyanov, A. N., Bocharov, A. V., & Tamozhnikov, S. (2019). Cross-frequency coupling in developmental perspective. Frontiers in Human Neuroscience, 13, Article 158. https://doi.org/10.3389/fnhum.2019.00158
Liu, Y., Li, Z., & Bai, Y. (2023). Frontal and parietal lobes play crucial roles in understanding the disorder of consciousness: A perspective from electroencephalogram studies. Frontiers in Neuroscience, 16, 1024278. https://doi.org/10.3389/fnins.2022.1024278
Salimpour, Y., & Anderson, W. S. (2019). Cross-frequency coupling-based neuromodulation for treating neurological disorders. Frontiers in Neuroscience, 13, 125. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00125
Santhi, N., Groeger, J. A., Archer, S. N., Gimenez, M., Schlangen, L. J. M., & Dijk, D.-J. (2013). Morning sleep inertia in alertness and performance: Effect of cognitive domain and white light conditions. PLoS ONE, 8(11), e79688. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079688
Dos Santos Lima, G. Z., Lobão-Soares, B., Corso, G., Belchior, H., Lopes, S. R., de Lima Prado, T., Nascimento, G., de França, A. C., Fontenele-Araújo, J., & Ivanov, P. C. (2019). Hippocampal and cortical communication around micro-arousals in slow-wave sleep. Scientific Reports, 9(1), 5876–5889. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42100-5
Schanze, T., & Eckhorn, R. (1997). Phase correlation among rhythms present at different frequencies: Spectral methods, application to microelectrode recordings from visual cortex and functional implications. International Journal of Psychophysiology, 26, 171–189. https://doi.org/10.1016/S0167-8760(97)00763-0[3]
Siems, M., & Siegel, M. (2020). Dissociated neuronal phase- and amplitude-coupling patterns in the human brain. NeuroImage, 209, 116538. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.116538
Steriade, M. (2006). Grouping of brain rhythms in corticothalamic systems. Neuroscience, 137(4), 1087–1106. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2005.10.029
Rodriguez-Martinez, E. I., Barriga-Paulino, C. I., Rojas-Benjumea, M. A., & Gomez, C. M. (2015). Co-maturation of theta and low-beta rhythms during child development. Brain Topography, 28, 250–260. https://doi.org/10.1007/s10548-014-0369-3
Windt, J. M. (2020). Consciousness in sleep: How findings from sleep and dream research challenge our understanding of sleep, waking, and consciousness. Philosophy Compass, 15(6), e12661. https://doi.org/10.1111/phc3.12661
Vertes, R. P., Hoover, W. B., & Di Prisco, G. V. (2004). Theta rhythm of the hippocampus: Subcortical control and functional significance. Behavioral and Cognitive Neuroscience Reviews, 3(3), 173–200. https://doi.org/10.1177/1534582304273594
Voss, U. (2010). Changes in EEG pre and post awakening. International Review of Neurobiology, 93, 23–56. https://doi.org/10.1016/S0074-7742(10)93002-X[6
Yakovenko, I. A., Petrenko, N. E., Tkachenko, O. N., Gandina, E. O., Puchkova, A. N., & Dorokhov, V. B. (2024). Interhemispheric asymmetry of the EEG rhythms coupling accompanies cognitive awakening during bimanual performance of a psychomotor test. The European Physical Journal Special Topics, 233, 607–614. https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-023-01060-8
Yang, L., Leung, H., Plank, M., Snider, J., & Poizner, H. (2015). EEG activity during movement planning encodes upcoming peak speed and acceleration and improves the accuracy in predicting hand kinematics. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 19(1), 22–28.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Copyright (c) 2026 Russian Psychological Journal