Исследование холинергических механизмов внимания

Исследование Исследование холинергических холинергических

механизмов вниманиямеханизмов внимания

Чернышев Б. В., Мацелепа О. Б., Семикопная И. И., Тимофеева Н. О.

16 марта 2012 г.

Сокращения:

АХ – ацетилхолин, один из важнейших нейромедиаторов нервной системы, выступающий в коре больших полушарий как нейромодулятор

БКЯ – базальное крупноклеточное ядро, основной источник холинергической иннервации коры больших полушарий

Что такое внимание?Что такое внимание?

Внимание – «это овладение умом в четкой и яркой форме одним из нескольких наличествующих объектов. Суть этого процесса – фокусирование, концентрирование сознания. Внимание приводит к отвлечению от некоторых вещей для того, чтобы можно было эффективно заняться другими. Состояние внимания противоположно рассеянному, затемненному состоянию.»

Уильям Джеймс [James, 1890]

[По Фаликман, 2006]

Основные подходы к вниманию в когнитивной психологии

[Massaro, 1975; по Николаева, 2003]

Расположение фильтров в моделях ранней и поздней фильтрации

Модель распределения ресурсов по Д.Канеману

Активирующая холинергическая Активирующая холинергическая система переднего мозгасистема переднего мозга

[Ковальзон]

1 — базальные ядра переднего мозга (выделяют ацетилхолин),

2 — ядра заднего гипоталамуса (туберомаммиллярное ядро) (выделяют гистамин),

3 — дорзальные ядра шва (выделяют серотонин),

4 — область покрышки моста (выделяет ацетилхолин и глутамат),

5 — голубое пятно (выделяет норадреналин).

— не показаны области среднего мозга, выделяющие дофамин

На смену сформировавшимся в 30-50 х гг. представлениям о единой «активирующей ретикулярной формации» сформировались современные знания о сложной многокомпонентной восходящей активирующей системе с участием ряда нейромодуляторов, обеспечивающих состояния бодрствования и сознания.

[Perry et al., 1999]

Холинергическая иннервация коры больших полушарий приходит преимущественно из базального крупноклеточного ядра (БКЯ) переднего мозга.

Система холинергических структур переднего мозга, иннервирующая кору больших полушарий, получает множество входов различной природы, что обеспечивает ей возможность модулировать выделение ацетилхолина в кору больших полушарий в ответ на сенсорные стимулы, а также в связи планированием деятельности и мотивационным состоянием.

Fadel, 2010. Behav. Brain Res.

Значительный интерес к холинергическим проекциям в кору

больших полушарий существовал в 70-90-х гг. в связи с

изучением памяти и нейронной пластичности. Было показано,

что действие ацетилхолина одновременно с любым событием

ведет к формированию следа памяти об этом событии [Гусев,

1994; Гусев, Мясников, 1994; Bakin, Weinberger, 1996; Dykes et al., 2001; Kilgard,

Merzenich, 1998; Metherate, Weinberger, 1989; Methrate et al., 1987, 1988a,b и др.].

При выработке и реализации условного рефлекса происходит выброс ацетилхолина в кору больших полушарий, что выявляется с помощью микродиализа [Himmelheber et al., 2000; Fadel, 2010]

Регистрация активности нейронов БКЯ в процессе выработки и реализации условного рефлекса показала, что:

- Нейроны БКЯ интенсивно реагируют на условный стимул [Сторожук, Зинюк, 1989; Чернышев и др., 2003; Maho et al., 1995; Rigdon, Pirch, 1986; Richardson, DeLong, 1991; Pirch, 1993; Whalen et al., 1994].

- В процессе выработки условного рефлекса реакции нейронов БКЯ на условный стимул формируются раньше (через меньшее число сочетаний), чем проявляются внешние поведенческие проявления условного рефлекса [Maho et al., 1995].

Parikh et al., 2007

С помощью нового метода – холиночувствительных микроэлектродов – показано, что выделение ацетилхолина в префронтальной коре происходит в течение нескольких секунд после условного стимула, на который животное совершает простую условную реакцию. Когда животное не выполняет (пропускает) реакцию на тот же стимул, выделение ацетилхолина намного слабее.

0

1020

-0.5-1 0 0.5 1 с 50 мс

-0.5-1 0 0.5 1 с

020406080

-0.5-1 0 0.5 1 с 50 мс

-0.5-1 0 0.5 1 с

0

50

100

-0.5-1 0 0.5 1 с 50 мс

-0.5-1 0 0.5 1 с

Ча

сто

та

ра

зряд

а,

сп/с

Время, с

При реализации инструментального условного рефлекса нейроны БКЯ проявляют различные типы ответа. Латентность возбудительных реакций – от 20 мс.

Тормозный паттерн ответа

Возбудительный паттерн ответа

Возбудительно-тормозный паттерн ответа

Чернышев Б.В., Панасюк Я.А.,Семикопная И.И., Тимофеева Н.О.

Журн. высш. нерв. деят. 2003. 53(5): 633-645.

Однако: Селективное разрушение

холинергических нейронов БКЯ практически

не нарушает выработку и воспроизведение

условных рефлексов [Baxter et al., 1995; Baxter, Gallagher,

1996; Baxter et al., 1996; Berger-Sweeney et al., 1994; Nilsson et al.,

1992; Torres et al., 1994; Voytko, 1996 ; Wenk et al., 1994 и др.].

Для того, чтобы выявить результат холинергической денервации коры больших полушарий, необходима сложная условнорефлекторная задача, которая интенсивно нагружает систему внимания. Наиболее подробно этот эффект был исследован физиологически в следующих поведенческих задачах (на животных):

- Сложная дифференцировка, включающая четыре комплексных стимула и две инструментальные реакции на них [Turchi, Sarter, 1997].

- Подача перед условным стимулом стимула-переключателя, сигнализирующего в половине предъявлений об «инверсии» правил выполнения инструментальной реакции [Holley, Sarter, 1995; Holley et al., 1995; Sarter, 1994; Sarter, Bruno, 1997].

- Задача отсроченного многоальтернативного выбора [Everitt, Robbins, 1997; McGaughy et al., 2000].

Пример задачи на внимание (сложную условнорефлекторную дифференцировку), применяющуюся в работах лабораторий М. Сартера и Дж. Бруно для изучения физиологии внимания: Инверсия правил в зависимости от наличия или отсутствия света перед внесением рычагов в камеру Скиннера.

[Himmelheber et al., 2000]

разрушение БКЯ селективными и неселективными

нейротоксинами нарушает выполнение сложных

дифференцировок

выделение ацетилхолина в кору, измеренное методом

микродиализа, зависит от нагрузки на внимание – с этой

целью, в частности, варьировали трудность детекции

стимулов путем добавления шума [Holley, Sarter, 1995; Holley et al.,

1995; Sarter, 1994; Sarter, Bruno, 1997, Himmelheber et al., 2000].

Показано, что даже само по себе помещение обученных крыс в экспериментальную камеру перед экспериментом вызывало увеличение выброса АХ в кору; реализация сложной дифференцировки сопровождалась дальнейшим устойчивым повышение выброса АХ, а повышение трудности задачи (путем введения отвлекающих стимулов, шума или фармакологического воздействия) приводило к еще большему усилению выделения АХ, — что отражало соответственно возрастающую нагрузку на систему внимания [Holley, Sarter, 1995; Holley et al., 1995; Sarter, 1994; Sarter, Bruno, 1997; Himmelheber et al., 2000].

Доказывается, что выделение ацетилхолина соответствует «усилию внимания» («attentional effort») [Sarter et al., 2006; Kozak et al., 2007].

Таким образом, в настоящее время в литературе

распространено мнение, что активирующая

холинергическая система играет исключительно

важную роль в обеспечении внимания [Everitt, Robbins,

1997; Fadel, 2010; Parikh et al., 2007; Sarter et al., 2006; Woolf, Butcher, 2010; Yu,

Dayan, 2002 и др.].

Активность нейронов БКЯ остается не изученной в

условиях выполнения животными сложных задач,

требующих нагрузки на систему внимания.

Наше исследование активности Наше исследование активности нейронов БКЯ кроликов при нейронов БКЯ кроликов при

реализации задачи на внимание реализации задачи на внимание (одд-болл)(одд-болл)

Область регистрации нейронов БКЯ кроликов в наших экспериментах

Сокращения: AB – n. basalis amygdalae, AC – n. centralis amygdalae, CA – commissura anterior, CC – corpus callosum, CD – n. caudatus, CI – capsula interna, F – fornix, GP – globus pallidus, P – putamen, TO – tractus opticus, V – ventriculus lateralis, V III – ventriculus tertius (по атласу Fifkova, Marsala, 1967).

Активный одд-болл (odd-ball): реализован нами как инструментальная условнорефлекторная дифференцировка стимулов при низкой вероятности следования условного стимула.

• Кролик совершает положительную инструментальную реакцию на целевой (значимый) стимул

• Кролик получает питьевое подкрепление из автоматической поилки

…♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪ ♪…♪ - целевой (значимый) стимул, ♪ - нецелевой (незначимый) стимул

*

• Движение в ответ на нецелевой (незначимый) стимул считаются ошибкой и не подкрепляется

• Отсутствие движения в ответ на целевой (значимый) стимул считаются пропуском и не подкрепляется

• активное состояние кроликов во время опытов, угашение реакции на обстановочные сигналы, низкий уровень межсигнальных реакций, активная реакция только на звуковые стимулы, улучшение их распознавания - продуктивный компонент внимания

• запоминание стимулов, находящихся в поле внимания, и их значимости - мнемический признак внимания

• наличие выраженных моторных и позно-тонических реакций, обеспечивающих лучшее восприятие сигнала - внешние проявления внимания

• избирательное поведенческое реагирование на значимый стимул – избирательный признак внимания.

Регистрируемое в ситуации воспроизведения задачи «активный одд-болл» поведение животных демонстрирует весь диапазон признаков внимания (Гиппенрейтер, 2005):

0

10

20

30

40

50

60

^ ** *************** **** *** *** *** **** ***** **** *** ^ **

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

-5

0

5

10

15

20

25

^ ^ ********** *** *** ** ^^ *** *** **** *** ^^ ^

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

Активационные реакции нейронов БКЯ сильнее выражены в ответ на значимые стимулы в сравнении с незначимыми. Эффект сохраняется после вычитания фоновой (предстимульной) активности.

Активационные реакции,с выч. фоновой активности

Значимый стимул

Незначимый стимул

Активационные реакции,абсолютные значения

Усреднено по 71 нейронy

Достоверности различийпо критерию Манн-Уитни: ^ p<0.05, ^^ p<0.01** p<0.002, *** p<0.001, **** p<0.0001, ***** p<0.00001

Ча

сто

та р

азр

яда

, сп

/с

0

5

10

15

20

25

30

^ *** ^

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

-14-12-10-8-6-4-2024

^^ ^^ ^

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

Тормозные реакции нейронов БКЯ также сильнее выражены в ответ на значимые стимулы в сравнении с незначимыми.

Тормозные реакции,с выч. фоновой активности

Тормозные реакции, абсолютные значения

Усреднено по 45 нейронам


Ча

сто

та р

азр

яда

, сп

/с



020406080

100120140

-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 с 50 мс

********

*****

*****0

20

40

60

80

100

120

140

-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 с 50 мс

*******

*****

************

Нейрон bfo23-5,n=42 (значимый) и n=42 (незначимый)

Нейрон bfo27-15, n=39 (значимый) и n=41 (незначимый)

Время, с

Время, с

Ча

сто

та р

азр

яда

, сп

/с



Примеры ПСГ возбудительных реакций нейронов БКЯ на значимый и незначимый стимулы

Обозначения достоверности различий по критерию Вилкоксона: ** p<0.002, *** p<0.001, **** p<0.0001, ***** p<0.00001

0

20

40

60

80

100

-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 с 50 мс

*****

Нейрон bfo23-4,n=62 (значимый) и n=59 (незначимый)

01020304050607080

-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 с 50 мс

*****

**************

*****

*********

*********

*****

**********

Нейрон bfo30-23, n=48 (значимый) и n=47 (незначимый)

Время, с

Время, с


Ча

сто

та р

азр

яда

, сп

/с



Примеры ПСГ тормозных реакций нейронов БКЯ на значимый и незначимый стимулы

фон0-500

мс0-100

мс100-200

мс200-300

мс300-400

мс400-500

мс

n 5 114 51 55 57 57 45

% 3.1% 71.3% 31.9% 34.4% 35.6% 35.6% 28.1%

Более 70% нейронов БКЯ проявляют достоверные различия в реакции на значимый и незначимый стимулы.

Час

тота

раз

ря

да

, сп

/с

Высота звуковых тонов (кГц)

Даже у необученных животных нейроны БКЯ могут проявлять реакции на звуковые стимулы, причем знак и паттерн реакции каждого нейрона меняются в зависимости от высоты звукового тона.

Пример растра и ПСГ нейрона БКЯ бодрствующей морской свинки при предъявлении последовательности коротких звуковых тонов различной высоты (80 дБ). Средняя латентность возбудительной фазы ответа составляла 11 мс.

Chernyshev, Weinberger, 1998. Brain Res. 793, 79-94.

Чтобы учесть возможное влияние высоты стимула на реакции нейронов, использованы две группы животных со взаимно противоположным значением стимулов:

Группа I: значимый стимул – тон 2000 Гц, незначимый – тон 800 Гц,

Группа II: значимый стимул – тон 800 Гц, незначимый – тон 2000 Гц.

01020304050607080

^ *** **** **** *** *** *** *** ^^ *** **** *** ^^ ^ ***

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

0

10

20

30

40

50

60

**** **** ^^ ^ ^ ^ ^ ^

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

Эффект значимости стимулов проявляется для обоих звуковых тонов, выступающих в качестве значимых стимулов. При этом он выражен с меньшим латентным периодом и на более длительном временном интервале в том случае, если значимым стимулом выступает более высокий звуковой тон (2000 Гц).

Значимый стимул 2000 ГцАктивационные реакции,абсолютные значения

Значимый стимул 800 ГцАктивационные реакции, абсолютные значения

Ча

сто

та р

азр

яда

, сп

/с



Усреднено по 41 и 30 нейронам для 2000 и 800 Гц соответственно


0

10

20

30

40

50

60

70

^ ** *** ^ ^ ^ ^ ^^ ^ ***

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

Активационные и тормозные реакции нейронов БКЯ выражены сильнее при выполнении положительной инструментальной реакции на значимый стимул в сравнении с пропуском реакции на этот стимул.

Выполнение реакции на значимый стимул

Невыполнение(пропуск) реакциина значимый стимул

Активационные реакции,абсолютные значения

Усреднено по 39 и 24 нейронам соответственно


Ча

сто

та р

азр

яда

, сп

/с

0

5

10

15

20

25

^ ^ *** ** ^^

-0.5-0.45-0.4-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-0.5 -0.25 0 0.25 0.5Время, с

Тормозные реакции, абсолютные значения

05

101520253035

-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 с 50 мс

***

01020304050607080

-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 с 50 мс

*****

***

*****

*****

*****

*****

*****

*****

****

****

*****

Нейрон bfo23-3,n=33 (выполнение) и n=23 (невыполнение)

Нейрон bfo23-13,n=29 (выполнение) и n=39 (невыполнение)

Время, с

Время, с

Ча

сто

та р

азр

яда

, сп

/с Примеры ПСГ нейронов БКЯ при выполнении и

невыполнении (пропуске) реакции на значимый стимул.


Невыполнение (пропуск) реакции на значимый стимул


фон 0-500 мс0-100

мс100-200

мс200-300

мс300-400

мс400-500

мс

n 25 59 25 21 31 23 26

% 24.0% 56.7% 24.0% 20.2% 29.8% 22.1% 25.0%

Около четверти нейронов БКЯ проявляют достоверные различия в уровне фоновой активности перед выполнением и пропуском реакции на значимые стимулы.

Более половины нейронов БКЯ проявляют достоверные различия в реакции на стимул перед выполнением и пропуском реакции на значимые стимулы.

Нейросетевые эффекты Нейросетевые эффекты ацетилхолина в коре больших ацетилхолина в коре больших

полушарий, гамма-ритм и полушарий, гамма-ритм и вниманиевнимание

Ацетилхолин, норадреналин, гистамин, серотонин, гистамин и дофамин – все эти медиаторы необходимы для поддержания бодрствующего и сознательного состояния.

При их недостатке нейроны генерируют пачки импульсов с частотой несколько пачек в секунду. При этом они синхронизируются друг с другом, что выражается в генерации дельта-ритма в ЭЭГ (1-4 Гц) при медленноволновом сне (это своего рода «холостой ход» нейронных сетей).

При наличии этих медиаторов возникает более сложное распределение импульсов, с помощью которого происходит обработка информации и взаимодействие между нейронами, выражающееся в синхронизации на высоких частотах бета-ритма (15-25 Гц) и гамма-ритма (25-70 Гц и более).

In vivo: Импульсный разряд одного и того же нейрона коры при медленноволновом сне (слева) и при бодрствовании и сновидениях (справа)

In vitro: Импульсный разряд одного и того же нейрона коры группируется в пачки при отсутствии нейромедиаторов, однако под воздействием ряда медиаторов он резко меняет характер разряда и выдает одиночные импульсы.

[По Steriade et al., 1993]

Ацетилхолин (совместно с другими нейромодуляторами) изменяет ионные проводимости мембраны нейронов, и таким образом перестраивает режимы работы нейронных сетей, переводя их из «режима холостого хода» в «режим переработки информации».

Предполагаемая основа этого процесса – перераспределение баланса между возбуждением и торможением в сети, предрасполагающее к «возвратному возбуждению» и «реверберации» - многократному прохождению сигнала через нервную сеть в процессе его информационной обработки. При недостаточном уровне активации сигнал в сети быстро затухает.

Предполагаемый нейросетевой эффект действия ацетилхолина

Гамма-ритм – высокочастотная составляющая ЭЭГ (примерно 30 – 70 Гц и выше; в некоторых условиях на человеке регистрируется максимум около 40 Гц).

Гамма-ритм обладает низкой амплитудой (менее 2 мкВ). Для исследования гамма-ритма необходим спектральный анализ ЭЭГ.

В настоящее время активно исследуется связь между вниманием и гамма-ритмом.

Во множестве работ, выполненных как на человеке, так и на животных, было показано, что процессы внимания проявляются в виде усиления амплитуды и синхронности гамма-ритма [Данилова, Астафьев, 2000; Думенко В.Н. 2006; Сорокина и др., 2006; Чернышев и др., 2010; Debener et al., 2003; Engel et al., 2001; Fries et al., 2001; Foucher et al., 2003; Gurtubay et al., 2001; Herrmann et al., 1999; Herrmann, Knight, 2001; Marshall et al., 1996; Tiitinen et al, 1993; Watanabe et al., 2002; Yordanova et al, 1997 и др.].

Генерация гамма-ритма в коре больших полушарий критически зависит от ацетилхолина

- In vivo и in vitro было показано, что воздействие ацетилхолина на нервные сети коры больших полушарий приводит к индуцированию в них высокочастотных колебаний в диапазоне гамма-ритма [Buhl et al., 1998; Dickson et al., 2000; Lukatch, MacIver, 1997; Metherate et al., 1992).

- Разрушение или инактивация БКЯ вызывает снижение мощности гамма-ритма [Cape, Jones 2000; Stewart et al.1984; Stewart, Vanderwolf 1987; Berntson et al., 2002 и др.].

Растры импульсной активности 160 возбудительных клеток коры в ответ на сенсорный стимул, адресованный к клеткам 11-30, при подавлении токов адаптации М-холинергическими агонистами (a); при отсутствии такого подавления реакция на тот же стимул выражена значительно слабее (b).

[Börgers et al., 2005]

Математическое моделирование нервных сетей показало, что синхронизация клеток коры в диапазоне гамма-ритма, возникающая при воздействии ацетилхолина, усиливает реакцию сети на сенсорный стимул и снижает ее порог - имитация продолжительного внимания (бдительности).

Растры импульсной активности 160 возбудительных клеток коры в ответ на слабый сенсорный стимул, адресованный к клеткам 11-30, и более сильный сенсорный стимул, адресованный к клеткам 121-140 при подавлении токов адаптации М-холинергическими агонистами (a); при отсутствии такого подавления контраст между реакциями на два стимула выражен значительно слабее (b).

[Börgers et al., 2005]

… а также способствует контрастированию реакции на два стимула, действующие одновременно - имитация селективного внимания

Таким образом, компьютерное моделирование позволило обосновать, как вызванная ацетилхолином высокочастотная синхронизация разрядов нейронов обеспечивает повышенную чувствительность сети к входным сигналам и повышенную селективность к таким сигналам – т.е. имитирует важнейшие аспекты внимания [Börgers et al., 2005; Roopun et al., 2010].

Наше исследование гамма-Наше исследование гамма-ритма в ЭЭГ кроликов при ритма в ЭЭГ кроликов при

реализации задачи на реализации задачи на внимание(одд-болл)внимание(одд-болл)

100

110

120

130

цТ

гр. II

Поздний компонент

***

110120

130140

150160

170180

цТ

гр. II

Ранний компонент

***

12

13

14

15

16

17

цТ

гр. I

Поздний компонент

***

5

10

15

20

25

30

35

цТ

гр. I

Ранний компонент

***

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

цТФоновая активность

гр. I

***



Мо

щно

сть,

усл

.ед

106

108

110

112

цТ

гр. II

Фоновая активность

*

Гамма-ритм, зарегистрированный у кроликов при реализации одд-болла, при предъявлении целевого (значимого) и нецелевого (незначимого) стимулов. Значимость достоверно

Гр. I – значимый 2000 ГцГр. II – значимый 800 Гц

Эпохи анализа:0-125 мс для раннего компонента и 125-438 мс – для позднего

Достоверности различий по критерию Вилкоксона: * p<0.05, ** p<0.01 , *** p<0.001

95

105

115

125

135

цТПоздний компонент

гр. II

***

100

110

120

130

140

цТРанний компонент

гр. II

***

85

90

95

100

105

110

115


гр. II

***

10

12

14

16

18

цТПоздний компонент

гр. I

***

20

25

30

35

цТРанний компонент

гр. I

***

8

10

12

14

16


гр. I

***

Гамма-ритм, зарегистрированный у кроликов при реализации одд-болла, при выполнении и пропуске реакции на целевой (значимый) стимул.


Невыполнение(пропуск) реакциина значимый стимул

Мо

щно

сть,

усл

.ед

Гр. I – значимый 2000 ГцГр. II – значимый 800 Гц

Эпохи анализа:0-125 мс для раннего компонента и 125-438 мс – для позднего

Достоверности различий по критерию Вилкоксона: * p<0.05, ** p<0.01 , *** p<0.001

Предполагаемая роль Предполагаемая роль холинергической системы в холинергической системы в

механизмах вниманиямеханизмах внимания

На основе своих и литературных данных мы предполагаем, что

когда ранний фильтр идентифицирует поступивший стимул как новый или биологически значимый, БКЯ активирует кору и этим создает условия («выделяет ресурсы») для полноценной обработки информации; в противном случае обработка информации о стимуле происходит в сокращенном объеме или не происходит вообще. Выделение ресурсов также может инициироваться нисходящими влияниями из префронтальной коры.

Первичные сенсорныеструктуры мозга

Б К Я

акт

ива

ци

я

параметры

стим

ула

стимулстимулПервичный анализ

стимула

раннийфильтрраннийфильтрранние

фильтры

Б К Я

Детальный анализ стимулаи принятие решения

акт

ива

ци

яа

кти

вац

ия

стим

ула

параметры

стим

ула

Нисходящееуправление

(префронтальная кора)

раннийфильтрраннийфильтрпоздниефильтры

активация


Б К Я

акт

ива

ци

яа

кти

вац

ия

параметры

стим

ула

параметры

стим

ула


стимула


фильтрыраннийфильтрраннийфильтрраннийфильтрранние

фильтры

Б К Я


акт

ива

ци

яа

кти

вац

ия

акт

ива

ци

я

стим

ула

параметры

стим

ула



раннийфильтрраннийфильтрпоздниефильтрыраннийфильтрраннийфильтрраннийфильтрпоздниефильтры

активация

активация


Б К Я

акт

ива

ци

я

параметры

стим

ула


стимула


фильтры

Б К Я


акт

ива

ци

яа

кти

вац

ия

стим

ула

параметры

стим

ула



раннийфильтрраннийфильтрпоздниефильтры

активация


Б К Я

акт

ива

ци

яа

кти

вац

ия

параметры

стим

ула

параметры

стим

ула


стимула


фильтрыраннийфильтрраннийфильтрраннийфильтрранние

фильтры

Б К Я


акт

ива

ци

яа

кти

вац

ия

акт

ива

ци

я

стим

ула

параметры

стим

ула



раннийфильтрраннийфильтрпоздниефильтрыраннийфильтрраннийфильтрраннийфильтрпоздниефильтры

активация

активация

Фильтр по У.Найссеру

по А.Трейсман

по Р.Шиффрину

Длиннолатентные ВП

Вовлечение областей мозга

Первичный анализ

ранний предвнимание предвнимание автоматическая переработка информации

До 150 мс: P1, N1, P2

сенсорные

Детальный анализ и принятие решения

поздний фокальное внимание

связывание (?)

контролируемая переработка информации

После 150 мс:N2, P3, N4

сенсорные и ассоциативные

Спасибо за внимание!

Documents

Исследование холинергических механизмов внимания