Проекты

Влияние постороннего объекта на активацию сенсомоторных ритмов ЭЭГ

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Психология и когнитивные науки»

Направление работы: Нейробиология, Когнитивная психология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 171
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

В России ежегодно фиксируется множество случаев инсульта, после которых большинство пациентов остаются парализованными. По этой причине актуальной остаётся разработка методик реабилитации двигательной активности пациентов.

Изучено, что наблюдение видео, в которых показано непосредственное взаимодействие руки экспериментатора и объекта, вызывают десинхронизацию мю-ритма (сенсомоторного ритма). Возможно, знание зрительного контекста движения также приведёт к его десинхронизации, при этом в кадре не будет показываться кисть руки экспериментатора, которая взаимодействует с предметом.  В таком случаем мы сможем разнообразить видеоконтент для реабилитации пациентов, перенёсших инсульт. 

Реабилитация двигательных навыков при просмотре видео может происходить благодаря такому свойству мозга, как нейропластичность (способность мозга изменяться под действием опыта). При нейропластичности устанавливаются новые связи между нейронами, а также восстанавливаются утраченные синапсы после повреждения.

Цель

Выяснить, может ли посторонний объект влиять на сенсомоторные ритмы ЭЭГ при наличии контекста движения.

Задачи

  1. Проанализировать литературу по теме исследования.
  2. Составить регламент эксперимента.
  3. Провести серию экспериментов по регистрации электроэнцефалографического сигнала у испытуемых при наблюдения за движениями посторонних объектов.
  4. Провести обработку полученных данных.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Метод электроэнцефалографии (ЭЭГ) 

Описание

Автором были проведены литературный обзор, подготовка стимулов с движениями, набор испытуемых, регистрация ЭЭГ. В эксперименте приняли участие 10 испытуемых (16 лет, 8 девушек).

Испытуемые смотрели видео, в которых показано взаимодействие экспериментатора с объектами. 

На видео, просматриваемых в экспериментальных условиях «Движение 1 и 2», видно непосредственное взаимодействие руки экспериментатора с объектом.

На видео, показанных в условиях «До 1 и 2», «После 1 и 2», кисти экспериментатора в кадре не видно, при этом объекты в кадре перемещаются также, как в условии «Движение».

Расположение серий видео в эксперименте и названия условий

1. Взаимодействие с разными предметами без демонстрации в кадре кисти человека (До1 и До2).

2. Взаимодействие с теми же предметами, но здесь испытуемые наблюдали манипуляции кисти с этими объектами (Движение 1). 

3. Серии видео без показа кисти экспериментатора (После 1). 

4–5. Повторение условий 2–3. Видео в условиях «После» совпадали с показанными в условии «До». В каждом экспериментальном условии все видео повторялись 10 раз в произвольном порядке. В качестве контрольного условия было показано видео с пустым сжатием кисти экспериментатора.

Предположение заключалось в том, что при условии «До 1» и «До 2» не будет наблюдаться десинхронизации мю-ритма, но после получения зрительного контекста движения (движение совершается кистью экспериментатора) будет наблюдаться десинхронизация мю-ритма в центральных каналах при просмотре видео без кисти.

Результаты работы/выводы

Анализ динамики десинхронизации сенсомоторной ЭЭГ-активности показал десинхронизацию мю-ритма при наблюдении за движениями постороннего предмета после получения зрительного опыта, включающего наблюдения за манипуляциями кистей рук с этим предметом.   Десинхронизация мю-ритма в центральных каналах при условии «После 2» могла появиться у испытуемых из-за возникновения ассоциативной связи, что движение выполняется рукой человека, после просмотра видео при условиях «Движение 1 и 2». Просмотр видео с пустым сжатием кисти вызывал десинхронизацию мю-ритма на протяжении всех экспериментальных условий.

  • В результате проведённого эксперимента установлено, что при условии «После 2» для всех видео наблюдается десинхронизация мю-ритма в центральных отведениях.
  • Внесение зрительного контекста о движении постороннего объекта, а именно, о связи наблюдаемого движения с человеческой конечностью, приводит к изменениям активности сенсомоторных ритмов ЭЭГ, что может быть связано с появлением ассоциативной связи.

Перспективы использования результатов работы

Полученные результаты будут полезны для создания оптимального разнообразного видеоконтента для эффективной реабилитации пациентов, обездвиженных после инсульта.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Центр профориентации и довузовского образования «ПРО PSY»;

Лаборатория нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов МГУ

Награды/достижения

Всероссийский конкурс исследовательских и проектных работ школьников «Высший пилотаж» по направлению «Психология» – призёр.

Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы» по направлению «Когнитивные исследования» – победитель. 

Научно-практическая конференция с международным участием «Наука настоящего и будущего» – обладатель диплома I степени.

VII Научно-практическая конференция социально-гуманитарных исследований и проектов «Ретроспектива и перспектива: от прошлого к будущему» – призёр.

Международная конференция молодых учёных Psy-Вышка – участник

Мнение автора

«Я была очень рада работать над исследованием! Во время проведения эксперимента с использованием метода электроэнцефалографии осознала, что хотела бы развиваться в направлении психофизиологии.  

Хочется пожелать всем найти свою сферу деятельности, которая бы вдохновляла на новые свершения!»