Вызванные потенциалы при циклическом движении звукового сигнала

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа нацелена на изучение вызванных потенциалов (ВП) при циклическом движении звуковых стимулов, а также на выбор оптимальной модели нейронального кодирования азимутального движения. Ступенчатый или линейный паттерны движения задавали циклическими изменениями межушной задержки (ΔТ), которая изменялась на 800 мкс, а затем возвращалась к исходному значению. Статистически значимые ВП на начало движения и повторяющуюся смену направления (повороты) были обнаружены только для ступенчатого паттерна изменений ΔТ. Амплитуда ответов систематически зависела от углового положения точек поворота относительно средней линии головы. Эти результаты свидетельствуют в поддержку двухканальной модели кодирования пространственной информации в слуховой коре. ВП на остановку движения в конце сигнала указывают на участие пространственного внимания и сенсорной памяти на предсознательном этапе восприятия циклического движения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Б. Шестопалова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shestopalovalb@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. А. Петропавловская

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: shestopalovalb@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

П. И. Летягин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: shestopalovalb@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Д. А. Саликова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: shestopalovalb@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Семенова В.В., Шестопалова Л.Б., Петропавловская Е.А., Никитин Н.И. Константы восприятия отсроченного движения звуковых стимулов. Успехи физиологических наук. 2020. 51 (2): 55–67.
  2. Шестопалова Л.Б., Петропавловская Е.А. Негативность рассогласования и пространственный слух. Успехи физиологических наук. 2019. 50 (3): 14.
  3. Шестопалова Л.Б., Саликова Д.А., Петропавловская Е.А. Слуховое последействие: влияние неподвижного адаптера на восприятие движущегося стимула. ЖВНД. 2023. 73 (2): 256–270.
  4. Шестопалова Л.Б., Петропавловская Е.А., Саликова Д.А., Летягин П.И. Воспринимаемые траектории циклического движения звуковых образов. Сенсорные системы. 2024a. 38 (3): 51–62.
  5. Шестопалова Л.Б., Петропавловская Е.А., Саликова Д.А., Летягин П.И. Локализация точек поворота при ритмическом движении звукового образа. Физиология человека. 2024b. 50 (5): 3–12. doi: 10.31857/S0131164624050015.
  6. Шестопалова Л.Б., Семенова В.В., Петропавловская Е.А. Вызванный ответ мозга человека на начало движения звука (motion-onset response). Успехи физиологических наук. 2024c. 55 (3): 22–44.
  7. Akeroyd M.A. A binaural beat constructed from a noise. J. Acoust. Soc. Am. 2010. 128: 3301.
  8. Basu S., Banerjee B. Potential of binaural beats intervention for improving memory and attention: insights from meta-analysis and systematic review. Psychol. Res. 2022. https://doi.org/10.1007/s00426-022-01706-7.
  9. Beauchene C., Abaid N., Moran R., Diana R.A., Leonessa A. The effect of binaural beats on visuospatial working memory and cortical connectivity. PLoS ONE. 2016. 11 (11): e0166630.
  10. Beauchene C., Abaid N., Moran R., Diana R.A., Leonessa A. The effect of binaural beats on verbal working memory and cortical connectivity. J. Neural Engineering. 2017. 14 (2): 026014. https://doi.org/10.1088/1741-2552/aa5d67.
  11. Briley P.M., Goman A.M., Summerfield A.Q. Physiological evidence for a midline spatial channel in human auditory cortex. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 2016. 17 (4): 331-40.
  12. Briley P.M., Kitterick P.T., Summerfield A.Q. Evidence for opponent process analysis of sound source location in humans. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 2013. 14: 83–101.
  13. Briley P.M., Summerfield A.Q. Age-related deterioration of the representation of space in human auditory cortex. Neurobiol. Aging. 2014. 35: 633–644.
  14. Carlile S., Leung J. The perception of auditory motion. Trends Hear. 2016. 20: 1–19.
  15. Delorme A., Sejnowski T., Makeig S. Enhanced detection of artifacts in EEG data using higher-order statistics and independent component analysis. NeuroImage. 2007. 34 (4): 1443–1449.
  16. Dingle R.N, Hall S.E, Phillips D.P. A midline azimuthal channel in human spatial hearing. Hear. Res. 2010. 268: 67–74.
  17. Dingle R.N, Hall S.E, Phillips D.P. The three-channel model of sound localization mechanisms: interaural level differences. J. Acoust. Soc. Am. 2012. 131: 4023–4029.
  18. Féron F.X., Frissen I., Boissinot, J. Guastavino C. Upper limits of auditory rotational motion perception. J. Acoust. Soc. Am. 2010. 128: 3703–3714.
  19. Gao X., Cao H., Ming D., Qi H., Wang X., Wang X., Chen R., Zhou P. Analysis of EEG activity in response to binaural beats with different frequencies. Int. J. Psychophysiol. 2014. 94 (3): 399–406.
  20. Garcia-Argibay M., Santed M.A., Reales J.M. Efficacy of binaural auditory beats in cognition, anxiety, and pain perception: a meta-analysis. Psychol. Res. 2019. 83 (2): 357–372.
  21. Getzmann S. Auditory motion perception: onset position and motion direction are encoded in discrete processing stages. Eur. J. Neurosci. 2011. 33 (7): 1339–50.
  22. Getzmann S. Effect of auditory motion velocity on reaction time and cortical processes. Neuropsychologia. 2009. 47 (12): 2625–2633.
  23. Getzmann S. Effects of velocity and motion-onset delay on detection and discrimination of sound motion. Hearing Research. 2008. 246: 44–51.
  24. Getzmann S., Lewald J. Effects of natural versus artificial spatial cues on electrophysiological correlates of auditory motion. Hear. Res. 2010. 259 (1-2): 44–54.
  25. Grantham D.W., Wigцццhtman F.L. Detectability of varying interaural temporal differences. J. Acoust. Soc. Am. 1978. 63: 511.
  26. Grantham D.W., Wightman F.L. Detectability of varying interaural temporal differences. J. Acoust. Soc. Am. 1978. 63 (2): 511–523.
  27. Ioannou C.I., Pereda E., Lindsen J.P., Bhattacharya J. Electrical brain responses to an auditory illusion and the impact of musical expertise. PLoS ONE. 2015. 10 (6): e0129486.
  28. Joris Х., Smith P.H., Yin T.C. Coincidence detection in the auditory system: 50 years after Jeffress. Neuron. 1998. 21: 1235–1238.
  29. Licklider J.C.R., Webster J.C., Hedlun J.M. On the frequency limits of binaural beats. J. Acoust. Soc. Am. 1950. 22: 468–473.
  30. López-Caballero F., Escera C. Binaural Beat: A Failure to Enhance EEG Power and Emotional Arousal. Front. Hum. Neurosci. 2017. 11: 557.
  31. Lüddemann H., Kollmeier B., Riedel H. Electrophysiological and psychophysical asymmetries in sensitivity to interaural correlation gaps and implications for binaural integration time. Hear. Res. 2016. 332: 170–187.
  32. Lüddemann H., Riedel H., Kollmeier B. Asymmetries in electrophysiological and psychophysical sensitivity to interaural correlation steps. Hear. Res. 2009. 256: 39–57.
  33. Magezi D.A., Krumbholz K. Evidence for opponent-channel coding of interaural time differences in human auditory cortex. J. Neurophysiol. 2010. 104: 1997–2007.
  34. McLaughlin S.A., Higgins N.C., Stecker G.C. Tuning to binaural cues in human auditory cortex. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 2016. 17: 37–53.
  35. Perrott D.R., Musicant A.D. Minimum audible movement angle: Binaural localization of moving sound sources. J. Acoust. Soc. Am. 1977. 62 (6): 1463.
  36. Perrott D.R., Musicant A.D. Rotating tones and binaural beats. J. Acoust. Soc. Am. 1977. 61 (5): 1288–1292.
  37. Phillips D.P., Hall S.E. Psychophysical evidence for adaptation of central auditory processors for interaural differences in time and level. Hearing Research. 2005. 202: 188–199.
  38. Pratt H., Starr A., Michalewski H.J., Dimitrijevic A., Bleich N., Mittelman N. Cortical evoked potentials to an auditory illusion: binaural beats. //Clin. Neurophysiol. 2009. 120: 1514–1524.
  39. Salminen N.H., Tiitinen H., May P.J.C. Auditory spatial processing in the human cortex. Neuroscientist. 2012. 18 (6): 602–12.
  40. Salminen N.H., May P.J.C., Alku P., Tiitinen H. A population rate code of auditory space in the human cortex. PLoS One. 2009. 4: e7600.
  41. Senna I., Parise C.V., Ernst M.O. Hearing in slow motion: Humans underestimate the speed of moving sounds. Sci. Rep. 2015. 5: 14054.
  42. Shestopalova L.B., Petropavlovskaia E.A., Salikova D.A., Semenova V.V. Temporal integration of sound motion: Motion-onset response and perception. Hear. Res. 2024. 441: 108922.
  43. Trapeau R., Schönwiesner M. Adaptation to shifted interaural time differences changes encoding of sound location in human auditory cortex. NeuroImage. 2015. 118: 26–38.
  44. Ungan P., Yagcioglu S., Ayik E. Event-related potentials to single-cycle binaural beats and diotic amplitude modulation of a tone. Exp. Brain Res. 2019a. 237: 1931–1945.
  45. Ungan P., Yagcioglu S., Ayik E. Event-related potentials to single-cycle binaural beats of a pure tone, a click train, and a noise. Exp. Brain Res. 2019b. 237 (11): 2811–828.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сигналы с линейным и ступенчатым паттерном изменений ΔТ. (а) – временная структура дихотических стимулов. Вертикальная координата – изменения ΔТ. Горизонтальная координата – временная структура стимуляции. Черная линия – ступенчатый паттерн, серая – линейный. «Н» и «К» – начало и конец линейных изменений ΔT; «Д» и «Б» – дальние и ближние точки поворота относительно положения, в котором сигнал находился в начале и конце звучания. (б) – расчетное угловое положение траекторий движения. Полукруги со шкалами – схематическое изображение субъективного слухового пространства. Ноль соответствует средней линии головы, ±90 град – ушам. Квадраты в начале стрелок – расчетное положение сигнала в начале и конце звучания, а также положение точек Б1-Б7. Концы стрелок – расчетное положение точек Д1-Д8.

Скачать (97KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Примеры вызванных потенциалов на неподвижный и движущиеся звуковые стимулы, усредненных по всем испытуемым (n = 22) в кластере из 24 фронто-центральных электродов. По оси Y – амплитуда реакции (мкВ), негативность вверх. По оси X – время (мс). (а) – ВП на неподвижный центральный стимул, (б) – на линейный паттерн движения, (в) – на ступенчатый паттерн. Неподвижные участки движущихся стимулов и точки Б1-Б7 располагались по средней линии (0 град), точки Д1-Д8 – около левого уха (-90 град). Пунктирные линии – моменты времени, соответствующие слуховым событиям на протяжении эпохи. События обозначены буквами как на рис. 1.

Скачать (180KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Усредненные по всем испытуемым (n = 22) ВП на дальние и ближние повороты в трех угловых положениях (0, 45, 90 град) при ступенчатом и линейном паттерне ΔТ. По оси Y – амплитуда реакции, по оси X – время. Негативность вверх. «Ступ Д» и «Ступ Б» – ВП на дальние и ближние повороты при ступенчатом паттерне движения; «Лин Д» и «Лин Б» – при линейном паттерне. Топограммы над кривыми соответствуют латентностям пиков N1, под кривыми – P2. Левые пары топограмм соответствуют ответам на ближние повороты, правые – на дальние. Стрелками показано направление движения сигнала от соответствующей точки поворота.

Скачать (401KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Усредненные по всем испытуемым (n = 22) ВП на начало и конец движения в трех положениях (0, 45, 90 град) в сигналах с линейным и ступенчатым паттерном ΔТ. Оси координат – как на рис. 3. «Ступ Н» и «Ступ К» – ВП на начало и конец движения при ступенчатом паттерне движения; «Лин Н» и «Лин К» – при линейном паттерне. Топограммы над кривыми соответствуют латентностям пиков N1, под кривыми – P2. Стрелками показано направление движения сигнала. Положение сигнала в момент начала движения соответствует началу стрелки, в конце движения – концу стрелки. Левые пары топограмм соответствуют ВП на начало движения, правые – на конец.

Скачать (367KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025