Психофизиологическая методика изучения нарушений процесса прогностического кодирования
Аннотация
Обоснование. Теория прогностического кодирования является моделью функционирования мозга, описывающей его как орган, непрерывно генерирующий гипотезы на основе прошлого опыта, сверяющий их с полученной информацией, корректирующий и оптимизирующий прогнозы. Теория является перспективной основой для объяснения многих психопатологических механизмов, однако экспериментальные подходы к изучению процессов прогностического кодирования недостаточно разработаны. В статье описывается авторская психофизиологическая методика, направленная на изучение особенностей процесса прогностического кодирования в условиях предъявления визуальных стимулов с вариативной вероятностью. Приведены сценарии стимуляции, регистрации, обработки и интерпретации полученных данных. Описан дизайн эксперимента, приведены предварительные результаты пилотного исследования. Цель: разработать психофизиологическую методику для выявления особенностей процесса прогностического кодирования и апробировать ее на психически здоровых лицах и лицах с шизофренией. Материалы и методы. Была разработана психофизиологическая методика, направленная на изучение особенностей процесса прогностического кодирования в условиях предъявления визуальных стимулов с вариативной вероятностью. Методика включает регистрацию электроэнцефалограммы и электроокулограммы в процессе выполнения саккадической задачи. Методика апробирована на психически здоровых лицах и лицах с диагнозом параноидная шизофрения (22 человека: 10 человек без психических заболеваний, 12 человек с диагнозом шизофрения). Психофизиологическими показателями для оценки процессов прогностического кодирования выбраны условное негативное отклонение и компонент вызванного потенциала Р300, отражающие этапы построения прогноза и детекции ошибки. Также анализировалась топография феноменов. Результаты. Выявлено, что экспериментальное изменение вероятности влияет на исследуемые психофизиологические показатели (топография и амплитуда условной негативной волны, компонента вызванного потенциала Р300) у психически здоровых лиц, в отличие от лиц с шизофренией. Заключение. Полученные результаты подтверждают различия в процессах обработки информации у психически здоровых лиц и у лиц с шизофренией при различных условиях, предлагаемых в экспериментальной методике.
Скачивания
Литература
2. Wynn J.K., Green M.F. An EEG-Based Neuroplastic Approach to Predictive Coding in People With Schizophrenia or Traumatic Brain Injury. Clinical EEG Neuroscience. 2024;6:15500594241252897. DOI: 10.1177/15500594241252897.
3. Sapey-Triomphe L.A., Sanchez G., Hénaff M.A. et al. Disentangling sensory precision and prior expectation of change in autism during tactile discrimination. NPJ Scientific Learning. 2023;8(1):54. DOI: 10.1038/s41539-023-00207-5.
4. Spaeth A.M., Koenig S., Everaert J. et al. Are depressive symptoms linked to a reduced pupillary response to novel positive information? – An eye tracking proof-of-concept study. Frontiers in Psychology. 2024;23(15):1253045. DOI: 10.3389/fpsyg.2024.1253045.
5. Tucker D.M., Luu P. Motive control of unconscious inference: The limbic base of adaptive Bayes. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2021;128:328–345. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2021.05.029.
6. Hipólito I., Kirchhoff M. Breaking boundaries: The Bayesian Brain Hypothesis for perception and prediction. Consciousness and Cognition. 2023;111:103510. DOI: 10.1016/j.concog.2023.103510.
7. Sprevak M., Smith R. An Introduction to Predictive Processing Models of Perception and Decision-Making. Topics in Cognitive Science. 2023;(28):1–28. DOI: 10.1111/tops.12704.
8. de Lange F.P., Heilbron M., Kok P. How Do Expectations Shape Perception. Trends in Cognitive Science. 2018;22(9):764–779. DOI: 10.1016/j.tics.2018.06.002.
9. Syrov N., Yakovlev L., Miroshnikov A. et al. Beyond passive observation: feedback anticipation and observation activate the mirror system in virtual finger movement control via P300-BCI. Frontiers in Human Neuroscience. 2023;4(17):1180056. DOI: 10.3389/fnhum.2023.1180056.
10. Qin C., Michon F., Onuki Y. et al. Predictability alters information flow during action observation in human electrocorticographic activity. Cell Reports. 2023;42(11):113432. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113432.
11. Scott M. Sensory attenuation from action observation. Experimental Brain Research. 2022;240(11):2923–2937. DOI: 10.1007/s00221-022-06460-1.
12. Ashraf R., Abdoli B., Khosrowabadi R. et al. The Effect of Modeling Methods on Mirror Neuron Activity and a Motor Skill Acquisition and Retention. Basic Clinical Neuroscience. 2023;14(5):631–646. DOI: 10.32598/bcn.2021.3245.1.
13. Ji Q., Liu L., Lu Y. et al. Mechanisms of Action Anticipation in Table Tennis Players: A Multivoxel Pattern Analysis Study. Neuroscience. 2024;16:33–40. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2024.03.016.
14. Murphy C.P., Runswick O.R., Gredin N.V. et al. The effect of task load, information reliability and interdependency on anticipation performance. Cognitive Research: Principles and Implications. 2024;9(1):22. DOI: 10.1186/s41235-024-00548-8.
15. Amoruso L., Pusil S., García A.M. et al. Decoding motor expertise from finetuned oscillatory network organization. Human Brain Mapping. 2022;43(9):2817–2832. DOI: 10.1002/hbm.25818.
16. Wang Y., Zhao Q., Ji Q. et al. fMRI evidence of movement familiarization effects on recognition memory in professional dancers. Cerebral Cortex. 2024;34(1):bhad490. DOI: 10.1093/cercor/bhad490.
17. Ueda S., Sato T., Kumada T. Model-Based Prediction of Operation Consequences When Driving a Car to Compensate for a Partially Restricted Visual Field by A-Pillars. Frontiers in Human Neuroscience. 2021;15:697295. DOI: 10.3389/fnhum.2021.697295.
18. Schwartenbeck P., FitzGerald T.H., Mathys C. et al. The Dopaminergic Midbrain Encodes the Expected Certainty about Desired Outcomes. Cerebral Cortex. 2015;25(10):3434–3445. DOI: 10.1093/cercor/bhu159.
19. Chew B., Hauser T.U., Papoutsi M. et al. Endogenous fluctuations in the dopaminergic midbrain drive behavioral choice variability. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2019;116(37):18732–18737. DOI: 10.1073/pnas.1900872116.
20. Posner M.I. Orienting of attention: Then and now. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 2016;69(10)1864–1875. DOI: 10.1080/17470218.2014.937446.
21. Del Popolo Cristaldi F., Mento G., Sarlo M. et al. Dealing with uncertainty: A high-density EEG investigation on how intolerance of uncertainty affects emotional predictions. PLoS One. 2021;16(7):e0254045. DOI: 10.1371/journal.pone.0254045.
22. Gómez C.M., Arjona A., Donnarumma F. et al. Tracking the Time Course of Bayesian Inference With Event-Related Potentials:A Study Using the Central Cue Posner Paradigm. Frontiers in Psychology. 2019;10:1424. DOI: 10.3389/fpsyg.2019.01424.
23. Brown H.R., Friston K.J. The functional anatomy of attention: a DCM study. Frontiers in Human Neuroscience. 2013;7:784. DOI: 10.3389/fnhum.2013.00784.
24. Auksztulewicz R., Friston K. Attentional Enhancement of Auditory Mismatch Responses: a DCM/MEG Study. Cerebral Cortex. 2015;25(11):4273–4283. DOI: 10.1093/cercor/bhu323.
25. Sanquist T.F., Beatty J.T., Lindsley D.B. Slow potential shifts of human brain during forewarned reaction. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 1981;51(6):639–649. DOI: 10.1016/0013-4694(81)90208-x
26. Fitzgerald K., Todd J. Making Sense of Mismatch Negativity. Frontiers in Psychiatry. 2020;11:468. DOI: 10.3389/fpsyt.2020.00468.
27. Chennu S., Noreika V., Gueorguiev D. et al. Expectation and attention in hierarchical auditory prediction. Journal of Neuroscience. 2013;33(27):11194–11205. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0114-13.2013.
28. Нарушения обработки информации у больных шизофренией: обзор литературы / М.В. Иванов, М.А. Тумова, Л.М. Муслимова, Т.В. Капустина // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2020. Vol. 2(107). P. 41–50. DOI: 10.26617/1810-3111-2020-2(107)-41-50.
29. Гусейнова З.Т., Тумова М.А., Шошина И.И. Особенности зрительной системы у больных параноидной шизофренией // Психиатрия. 2022. Т. 20, № S3(2). С. 12–14.
30. Kirenskaya A.V., Myamlin V.V., Novototsky-Vlasov V.Y. et al. The contingent negative variation laterality and dynamics in antisaccade task in normal and unmedicated schizophrenic subjects. Spanish Journal of Psychology. 2011;14(2):869–883. DOI: 10.5209/rev_sjop.2011.v14.n2.34.
31. Errington S.P., Schall J.D. Express saccades during a countermanding task. Journal of Neurophysiology. 2020;124(2):484–496. DOI: 10.1152/jn.00365.2020.
32. Gouret F., Pfeuffer C.U. Anticipatory Saccades Towards the Future Consequences of Ones Actions – an Online Eye Tracking Study. Journal of Cognition. 2023;6(1):15. DOI: 10.5334/joc.261.
33. Thibault N., Albouy P., Grondin S. Distinct brain dynamics and networks for processing short and long auditory time intervals. Scientific Reports. 2023;13(1):22018. DOI: 10.1038/s41598-023-49562-8.
34. Славуцкая М.В., Шульговский В.В., Семина Т.К. Влияние направленного внимания на потенциалы головного мозга человека при вероятностном предъявлении зрительных стимулов // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2005. Т. 55, № 6. С. 796–805.
35. Yordanova J., Falkenstein M., Kolev V. Motor oscillations reveal new correlates of error processing in the human brain. Scientific Reports. 2024;14(1):5624. DOI: 10.1038/s41598-024-56223-x.
36. Osborne K.J., Kraus B., Lam P.H. et al. Contingent Negative Variation Blunting and Psychomotor Dysfunction in Schizophrenia: A Systematic Review. Schizophrenia Bulletin. 2020;46(5):1144–1154. DOI: 10.1093/schbul/sbaa043
37. Dharani R., Goyal N., Mukherjee A. et al. Adjuvant High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation for Negative Symptoms in Schizophrenia: A Pilot Study. The Journal of ECT. 2021;37(3):195–201. DOI: 10.1097/YCT.0000000000000756.
38. Kumar N., Vishnubhatla S., Wadhawan A.N. et al. A randomized, double blind, sham-controlled trial of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) in the treatment of negative symptoms in schizophrenia. Brain Stimulation. 2020;13(3):840–849. DOI: 10.1016/j.brs.2020.02.016.
39. Vidal-Gran C., Sokoliuk R., Bowman H. et al. Strategic and Non-Strategic Semantic Expectations Hierarchically Modulate Neural Processing. eNeuro. 2020;7(5):ENEURO.0229-20.2020. DOI: 10.1523/ENEURO.0229-20.2020.
40. Dehaene S., Changeux J.-P. Experimental and theoretical approaches to conscious processing. Neuron. 2011;70(2):200–227. DOI: 10.1016/j.neuron.2011.03.018
41. Yasoda-Mohan A., Vanneste S. Development, Insults and Predisposing Factors of the Brains Predictive Coding System to Chronic Perceptual Disorders-A Life-Course Examination. Brain Sciences. 2024;14(1):86. DOI: 10.3390/brainsci14010086.
42. Tivadar R.I., Knight R.T., Tzovara A. Automatic Sensory Predictions: A Review of Predictive Mechanisms in the Brain and Their Link to Conscious Processing. Frontiers in Human Neuroscience. 2021;15:702520. DOI: 10.3389/fnhum.2021.702520.
43. Sikkens T., Bosman C.A., Olcese U. The Role of Top-Down Modulation in Shaping Sensory Processing Across Brain States: Implications for Consciousness. Frontiers in Systems Neuroscience. 2019;13:31. DOI: 10.3389/fnsys.2019.00031.
44. Fu Z., Sajad A., Errington S.P. et al. Neurophysiological mechanisms of error monitoring in human and non-human primates. Nature Reviews Neuroscience. 2023;24(3):153–172. DOI: 10.1038/s41583-022-00670-w.
45. Gillan C.M., Fineberg N.A., Robbins T.W. A trans-diagnostic perspective on obsessive-compulsive disorder. Psychological Medicine. 2017;47(9):1528–1548. DOI: 10.1017/S0033291716002786.
46. Sajad A., Godlove D.C., Schall J.D. Cortical microcircuitry of performance monitoring. Nature Neuroscience. 2019;22(2):265–274. DOI: 10.1038/s41593-018-0309-8
References
-Copyright (c) 2024 Психология. Психофизиология
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.