Влияние транскраниальной электростимуляции правой префронтальной и левой веретенообразной коры на распознавание выражения эмоций

Введение. Распознавание выражений лиц играет важную роль в социальном взаимодействии. Авторы рассматривают вопрос распознавания эмоций, исследуя работу структур головного мозга, ответственных за восприятие эмоций определенной валентности. Накоплено много данных об инвазивных и неинвазивных способах влияния на функционирование данных структур. Однако вопрос о неинвазивном воздействии на структуры, принимающие участие в распознании выражения лиц, но не ассоциированные с распознаванием эмоций конкретной валентности, изучен недостаточно.

Цель. Изучение особенностей влияния правой префронтальной и левой веретенообразной коры в нормальных условиях и в условиях транскраниальной электрической стимуляции на процесс распознания визуального выражения эмоций.

Материалы и методы. В исследовании применялись методы записи электроэнцефалограммы с последующим выделением вызванных потенциалов, а также транскраниальная электрическая стимуляция правой латеральной борозды (около T4), правой префронтальной коры (около F8), правой язычной коры (около T6). Исследование разделено на 3 этапа: демонстрация фотографий лиц стандартизированных коллекций KDEF, RAFD, WSEFEP, выражающих эмоции гнева, печали, радости, страха, удивления, отвращения и нейтральные эмоции, с единовременной записью электроэнцефалографии; проведение транскраниальной электрической стимуляции опытной группы и плацебо контрольной группы; повторное проведение демонстрации фотографий лиц и записи электроэнцефалограммы. Статистическая обработка проводилась с применением метода ANOVA для повторных измерений.

Результаты исследования. Добровольцами в данном исследовании являлись 60 здоровых испытуемых обоих полов в возрасте от 18 до 26 лет. Была обнаружена разница во времени ответа в зависимости от принадлежности к контрольной или опытной группе, а также различия в компонентах вызванных потенциалов N1, N2 и P2 в зависимости от принадлежности к определенным группам и валентности эмоции.

Обсуждение результатов. Полученные результаты объясняются тем, что структуры, связанные с распознаванием эмоций определенной валентности, могут зависеть от функционирования структур, не ассоциированных с распознаванием эмоций конкретной валентности, так как последние предоставляют им информацию о воспринимаемом стимуле. Зависимость функционирования структур, ответственных за идентификацию эмоциональных выражений определенной валентности, может быть объяснена модуляцией их функций со стороны структур головного мозга, не имеющих специализации на конкретной валентности воспринимаемого эмоционального выражения.

1. Алексеева, Д. С., Ермаков, П. Н., Бабенко, В. В., и Явна, Д. В. (2017). Исследование с помощью вызванных потенциалов функциональной эквивалентности механизмов восприятия и генерации эмоций. Российский психологический журнал, 14(4), 97–120. https://doi.org/10.21702/rpj.2017.4.5

2. Барабанщиков, В. А., и Королькова, О. А. (2020). Восприятие экспрессий «живого» лица. Экспериментальная психология, 13(3), 55–73. https://doi.org/10.17759/exppsy.2020130305

3. Горелов, В. Ю. (2024). Распознавание эмоций молодыми людьми с ограниченными возможностями здоровья. Инновационная наука: Психология. Педагогика. Дефектология, 7(2), 50–63. https://doi.org/10.23947/2658-7165-2024-7-2-50-63

4. Кирасирова, Л. А., Захаров, А. В., Морозова, М. В., Kaplan, A. Ya., и Пятин, В. П. (2021). Корреляты ERP при обработке эмоциональных лиц в виртуальной реальности. Opera Medica et Physiologica, 8(3), 12–19. https://doi.org/10.24412/2500-2295-2021-3-12-19

5. Сериков, А. Е. (2018). Ч. Дарвин о выражении эмоций: судьба основных идей. Вестник самарской гуманитарной академии. Серия: философия. Филология, 2(24), 30–40.

6. Adolphs, R., Damasio, H., Tranel, D., & Damasio, A. R. (1996). Cortical systems for the recognition of emotion in facial expressions. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of The Society for Neuroscience, 16(23), 7678–7687. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-23-07678.1996

7. Adolphs, R., Damasio, H., Tranel, D., Cooper, G., & Damasio, A. R. (2000). A role for somatosensory cortices in the visual recognition of emotion as revealed by three-dimensional lesion mapping. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of The Society for Neuroscience, 20(7), 2683–2690. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.20-07-02683.2000

8. Berntson, G. G., Norman, G. J., Bechara, A., Bruss, J., Tranel, D., & Cacioppo, J. T. (2011). The insula and evaluative processes. Psychological Science, 22(1), 80–86. https://doi.org/10.1177/0956797610391097

9. Bujarski, A. K., Song, Y., Xie, T., Leeds, Z., Kolankiewicz, S. I., Wozniak, G. H., Guillory, S., Aronson, J. P., Chang, L., & Jobst, B. C. (2022). Modulation of emotion perception via amygdala stimulation in humans. Frontiers in Neuroscience, 15, 1–15. https://doi.org/10.3389/fnins.2021.795318

10. Cha, H-t., & Han, E-h. (2017). A novel method for emotional dimension in affective science using expansion of Russell’s model. Korean Society for Emotion and Sensibility. Korean Society for Emotion and Sensibility, 20(1), 75–82. https://doi.org/10.14695/KJSOS.2017.20.1.75

11. Dal Monte, O., Krueger, F., Solomon, J. M., Schintu, S., Knutson, K. M., Strenziok, M., Pardini, M., Leopold, A., Raymont, V., & Grafman, J. (2013) A voxel-based lesion study on facial emotion recognition after penetrating brain injury. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 8(6), 632–639. https://doi.org/10.1093/scan/nss041

12. Diano, M., Tamietto, M., Celeghin, A., Weiskrantz, L., Tatu, M. K., Bagnis, A., Duca, S., Geminiani, G., Cauda, F., & Costa, T. (2017). Dynamic changes in amygdala psychophysiological connectivity reveal distinct neural networks for facial expressions of basic emotions. Scientific Reports, 7, 45260. https://doi.org/10.1038/srep45260

13. Gu, X., Hof, P. R., Friston, K. J., & Fan, J. (2013). Anterior insular cortex and emotional awareness. The Journal of Comparative Neurology, 521(15), 3371–3388. https://doi.org/10.1002/cne.23368

14. Kawasaki, H., Tsuchiya, N., Kovach, C. K., Nourski, K. V., Oya, H., Howard, M. A., & Adolphs, R. (2012). Processing of facial emotion in the human fusiform gyrus. Journal of Cognitive Neuroscience, 24(6), 1358–1370. https://doi.org/10.1162/jocn_a_00175

15. Khalsa, S. S., Rudrauf, D., Feinstein, J. S., & Tranel, D. (2009). The pathways of interoceptive awareness. Nature Neuroscience, 12(12), 1494–1496. https://doi.org/10.1038/nn.2411

16. Kosonogov, V., Kovsh, E., & Vorobyeva, E. (2022). Event-related potentials during verbal recognition of naturalistic neutralto-emotional dynamic facial expressions. Applied Sciences, 161, 108056. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2021.108056

17. Kropf, E., Syan, S. K., Minuzzi, L., & Frey, B. N. (2019). From anatomy to function: the role of the somatosensory cortex in emotional regulation. Brazilian Journal of Psychiatry, 41(3), 261–269. https://doi.org/10.1590/1516-4446-2018-0183

18. Lewis, P. A., Critchley, H. D., Rotshtein, P., & Dolan, R. J. (2007). Neural correlates of processing valence and arousal in affective words. Cerebral cortex, 17(3), 742–748. https://doi.org/10.1093/cercor/bhk024

19. Li, Y., Wang, L., Zheng, W., Zong, Y., Qi, L., & Cui, Z. (2021). A novel bi-hemispheric discrepancy model for eeg emotion recognition. IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, 13(2), 354–367. https://doi.org/10.1109/TCDS.2020.2999337

20. Luck, S. J., Hillyard, S. A., Mouloua, M., Woldorff, M. G., Clark, V. P., & Hawkins, H. L. (1994). Effects of spatial cuing on luminance detectability: psychophysical and electrophysiological evidence for early selection. Journal of experimental psychology. Human perception and performance, 20(4), 887–904. https://doi.org/10.1037//0096-1523.20.4.887

21. Maclean, P. D. (1952). Some psychiatric implications of physiological studies on frontotemporal portion of limbic system (visceral brain). Electroencephalography and clinical neurophysiology, 4(4), 407–418. https://doi.org/10.1016/0013-4694(52)90073-4

22. Motomura, K., Terasawa, Y., Natsume, A., Iijima, K., Chalise, L., Sugiura, J., Yamamoto, H., Koyama, K., Wakabayashi, T., & Umeda, S. (2019). Anterior insular cortex stimulation and its effects on emotion recognition. Brain structure & function, 224(6), 2167–2181. https://doi.org/10.1007/s00429-019-01895-9

23. Narumoto, J., Yamada, H., Iidaka, T., Sadato, N., Fukui, K., Itoh, H., & Yonekura, Y. (2000). Brain regions involved in verbal or non-verbal aspects of facial emotion recognition. Neuroreport, 11(11), 2571–2576. https://doi.org/10.1097/00001756-200008030-00044

24. Schindler, S., Tirloni, C., Bruchmann, M., & Straube T. (2021). Face and emotional expression processing under continuous perceptual load tasks: An ERP study. Biological Psychology, 161, 108056. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2021.108056

25. Simson, R., Vaughan, H. G., & Ritter, W. (1976). The scalp topography of potentials associated with missing visual or auditory stimuli. Electroencephalography and clinical neurophysiology, 40(1), 33–42. https://doi.org/10.1016/0013-4694(76)90177-2

26. Soulier, H., Mauguière, F., Catenoix, H., Montavont, A., Isnard, J., Hermier, M., Guenot, M., Rheims, S., & Mazzola, L. (2023). Visceral and emotional responses to direct electrical stimulations of the cortex. Annals of clinical and translational neurology, 10(1), 5–17. https://doi.org/10.1002/acn3.51694

27. Steimer, T. (2002). The biology of fear- and anxiety-related behaviors. Dialogues in Clinical Neuroscience, 4(3), 231–249. https://doi.org/10.31887/DCNS.2002.4.3/tsteimer

28. Vergallito, A., Riva, P., Pisoni, A., & Romero Lauro, L. J. (2018). Modulation of negative emotions through anodal tDCS over the right ventrolateral prefrontal cortex. Neuropsychologia, 119, 128–135. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2018.07.037