THE REVEALING IN THE TOPOLOGICAL FEATURES OF THE RESTING EEG SPATIAL ORGANIZATION OF MARKERS OF ABILITIES TO BE SUCCESSFUL PERFORM OF COGNITIVE ACTIVITIES

  • M. Tsitseroshin ФГБУН Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук
  • E. Panasevich
Keywords: EEG, interregional interactions, cognitive activity, abilities, WISC, WAIS

Abstract

The proposed algorithm for identifying in the topological features of the spatial organization of intercortical interactions of brain potentials in subjects in a state of calm wakefulness markers of the makings of the ability to successfully perform various types of cognitive activity is characterized by significant novelty. It is based on the well-known, though not so widespread, ideas about the existence of biological markers in the bioelectric activity of the human brain, which are characteristic general and special abilities of the individual , that is markers of the possibility of effective performance of different types of cognitive activity. These concepts in psychophysiology, starting with the work of A. N. Lebedev et al., repeatedly received experimental confirmation. In recent years, the confirmation of such evidence has been progressively increasing. A distinctive feature of the proposed algorithm is that in the present study for the analysis of background EEG, the estimates of not local characteristics of bioelectric brain activity, as in most published works on this subject, but indicators of the spatial structure of interregional interactions of the potentials of many parts of the cerebral cortex were used. Since the psyche is the result of holistic brain activity, local neurophysiological phenomena, including EEG processes, obviously have less informative, especially from the point of view of the issues raised in this work.

In this study, 120 subjects of different ages were examined: 41 adult subjects, 27 adolescents 12 years, 52 children 5-6 years. In each age group, the degree of cross-correlation of the spatial structure of inter-regional EEG connections taken from different parts of the cortex in a resting state in male and female subjects with the quality of their performance of separate subtest of the Wechsler test (WAIS and WISC) was assessed. A special algorithm has been developed to identify individuals with enhanced ability to perform specific subtests of the Wechsler test in the analyzed groups. To this end, we identified those individuals in the group who differed in the spatial organization of patterns of interregional interactions of background brain activity most similar to the distant organization of patterns of intercortical interactions characteristic of the successful implementation of the subtest. As a result of the conducted studies, data were obtained indicating that with high reliability in subjects of different age groups – adults, adolescents 12 years and children 5-6 years, it is possible to identify in the background EEG the presence in the topological features of the spatial organization of intercortical interactions of the phenomenon of reflection in the EEG rest of the makings of the ability to successfully perform various types of cognitive activity.

References

Голубева Э. А. Способности, личность, индивидуальность. Изд-во: Феникс, 2005. 511 с.
Дорохов В. Б. Сомнология и безопасность профессиональной деятельности // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. 2013. 63(1): 33-47.
Дорохов В. Б., Арсеньев Г. Н., Захарченко Д. В., Лаврова Т. П., Ткаченко О. Н., Дементиенко В. В. Психомоторный тест для исследования зрительно-моторной координации при выполнении монотонной деятельности по прослеживанию цели // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. 2011. 61(4): 1–9. Карвасарский Б.Д. Клиническая психология. 2004.
Лебедев А.Н. Вычисление по параметрам электроэнцефалограммы психологического портрета личности // Материалы Международной научно-практической конференции «Развитие научного наследия Бориса Михайловича Теплова в отечественной и мировой науке (к 110-летию со дня рождения). 15-16 ноября 2006 г. М.: Изд-во БФ «Твердослов», 2006: 167-169. Лебедев А.Н. Нейронный код. Психология. 2004. 3: 18-36.
Марютина Т.М. Электрофизиологические индикаторы как эндофенотипы когнитивного развития // Современная зарубежная психология. 2012. 3.
Марютина Т.М. Эндофенотипы: разнообразие вариантов и возможности интерпретации // Современная зарубежная психология. 2012. 3: 50-61.
Павлова Л. П. , Романенко А. Ф.. - Ленинград : Наука, 1988. 216 с.
Панасевич Е.А., Цицерошин М.Н. Отражение в топологических особенностях пространственной организации межкортикальных взаимодействий способности к успешному выполнению детьми 5-6 лет различных видов когнитивной деятельности (гендерные различия). Физиология человека. 2015. 41 (5): 39-56. DOI: 10.7868/S0131164615050112
Разумникова О.М. Отражение структуры интеллекта в пространственно-временных особенностях фоновой ЭЭГ. Физиология человека. 2003. 29(5): 115-122.
Русалов В.М., Бодунов М.В. О факторной структуре интегральных электроэнцефалографических параметров человека // В сборнике Психофизиологические исследования интеллектуальной саморегуляции и активности. М.: Наука, 1980, 208 с: 94-113.
Русалов В.М., Кошман С.А. Дифференциально-психофизиологический анализ интеллектуального поведения человека в вероятностной среде // В сборнике Психофизиологические исследования интеллектуальной саморегуляции и активности. М.: Наука, 1980, 208 с.: 7-56.
Станкова Е.П. Роль фоновой активности мозга в обеспечении когнитивной деятельности. Вестник Ярославского гос. ун-та им. П.Г. Демидова, 2018. 44 (2): 116-120.
Станкова Е.П., Шеповальников А.Н. Функциональное объединение корковых полей в покое как механизм преднастройки мозга к целенаправленной деятельности. Физиология человека. 2018. 44 (6): 5-14.
Филимоненко Ю.И., Тимофеев В.И. Руководство к методике исследования интеллекта у детей Д. Векслера (WISC): Адапт. вариант. СПб.: Гос_стандарт России, ГП “ИМАТОН”, 1994. 94 с.
Филимоненко Ю.И., Тимофеев В.И. Руководство к методике исследования интеллекта для взрослых Д. Векслера (WAIS): Адапт. вариант. СПб.: Гос_стандарт России, ГП “ИМАТОН”, 1995. 93 с.
Хохлова Л.А. Психофизиологические механизмы формирования социальных стратегий адаптивного поведения у студентов с разным уровнем владения
иностранным языком. Современные исследования социальных проблем. 2012. 1(9). Электронный научный журнал.
Хохлова Л.А. Психофизиологические предпосылки способностей к овладению иностранными языками // Диссертация на соискание ученой степени доктора психологических наук. 2016. М.
Цицерошин М.Н., Шеповальников А.Н. Становление интегративной функции мозга. Под ред. акад. Н.П.Бехтеревой. СПб: Наука, 2009. 249 с. Bhuvaneshwari B., Kavitha A. Assesment of brain connectivity patterns in progression of Alzgeimer’s disease // 2nd International Conference on Biomedical Systems, Signals and Images.
Cerliani L., D'Arceuil H., Thiebaut de Schotten M. Connectivity-based parcellation of the macaque frontal cortex, and its relation with the cytoarchitectonic distribution described in current atlases. Brain Struct Funct. 2017. 3:1331-1349. doi: 10.1007/s00429-0161280-3. Epub 2016 Jul 28.
Hagmann P., Kurant M., Gigandet X. et al. Mapping human whole-brain structural networks with diffusion MRI. PLoS ONE 2. 2007. e597.
Martínez K. et al. Individual differences in the dominance of interhemispheric connections predict cognitive ability beyond sex and brain size. Neuroimage. 2017. 13. pii: S1053-8119(17) : 30322-1. doi: 10.1016/j.neuroimage. 2017.04.029.
Satterthwaite T.D., Wolf D.H., Roalf D.R. et al. Linked Sex Differences in Cognition and Functional Connectivity in Youth // Cereb. Cortex. 2014. Apr 25. doi:10.1093/cercor/bhu036
Song M., Zhou Y., Li J. et al. Brain spontaneous functional connectivity and intelligence // NeuroImage. 2008. 41: 1168.
Sporns O. The human connectome: Origins and challenges. NeuroImage. 2013. 80: 53–61.
Sporns O., Tononi G., Kotter R. The human connectome: a structural description of the human brain // LoS Comput Biol. 2005. 1(4): 25.
Published
2020-11-20
How to Cite
Tsitseroshin , M., and E. Panasevich. 2020. “THE REVEALING IN THE TOPOLOGICAL FEATURES OF THE RESTING EEG SPATIAL ORGANIZATION OF MARKERS OF ABILITIES TO BE SUCCESSFUL PERFORM OF COGNITIVE ACTIVITIES ”. EurasianUnionScientists 2 (10(79), 27-38. https://doi.org/10.31618/ESU.2413-9335.2020.2.79.1040.