Е.А. Юматов1 , Н.А. Каратыгин2, Е.Н. Дудник3, О.С. Глазачев4 , А.И. Филипченко5, Л.Т. Сушкова6, Р.В. Исаков7, Аль-Хайдри8 , С.С. Перцов9

1,2,9 Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П.К.Анохина, РАН (Москва, Россия)

3–5 Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Москва, Россия)

6–8 Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых (г. Владимир, Россия)

Постановка проблемы. Мозг обладает памятью – уникальной способностью к запоминанию и воспроизведению информации. Механизмы памяти состоят из восприятия, запоминания, сохранения и последующего воспроизведения информации. На основе многочисленных исследований раскрыты только нейрофизиологические механизмы восприятия, запоминания и сохранения информации в мозге, которые включают в себя нейрохимические и молекулярные процессы. При этом ключевые механизмы извлечения информации из памяти до сих пор остаются абсолютно неизвестными. В последние годы получили развитие прогрессивные методы вейвлет-преобразования электроэнцефалограммы (ЭЭГ). С помощью данного метода обработки и анализа ЭЭГ установлена принципиальная возможность объективной регистрации психической деятельности мозга человека, что открыло перспективу для раскрытия механизмов извлечения информации из памяти.

Цель работы – разработка принципиально новой информационной технологии для распознавания в психической деятельности мозга процесса извлечения информации из памяти на основе вейвлет-преобразования ЭЭГ.

Результаты. Показана принципиальная возможность достоверного выявления в психической деятельности мозга людей процесса воспоминания при мысленном ответе на вопрос. Достоверные различия при непрерывном вейвлет-преобразовании ЭЭГ были выявлены у испытуемых, вспомнивших и не давших ответ на вопрос в различных интервалах теста: при осознании вопроса и при мысленном ответе, и в различных отведениях. При этом наиболее достоверные отличия между способностью мозга воспроизвести правильный мысленный ответ и отсутствием такового проявилось в бета-диапазоне ЭЭГ в затылочном отведении O1 (p-уровень = 0,002). Показано, что на основе непрерывного вейвлетного анализа ЭЭГ можно выявить в психической деятельности мозга процесс извлечения информации из памяти. Это позволяет сделать важный вывод, что мыслительная деятельность, характеризующая воспоминание, имеет реальную нейрофизиологическую основу и может быть изучена объективными методами.

Практическая значимость. Раскрытие механизмов психической деятельности мозга, включающей память, является фундаментальной общебиологической, актуальной проблемой науки, решение которой открывает широкие возможности для разработки и практического использования принципиально новых информационных технологий.

Юматов Е.А., Каратыгин Н.А., Дудник Е.Н., Глазачев О.С., Филипченко А.И., Сушкова Л.Т., Исаков Р.В., Аль-Хайдри, Перцов С.С. Проявление памяти (воспоминания) в электроэнцефалограмме на основе вейвлет-преобразования // Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. T. 24. № 6. С. 37−45. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202106-04

1. Павлов И.П. Двадцатилетний опыт объективного изучения высшей нервной деятельности (поведения) животных. Полное собрание сочинений. М.: Наука. 1973. 661 с.
2. Бехтерева Н.П., Будзен П.В., Гоголицын Ю.Л. Мозговые коды психической деятельности. Л.: Наука. 1977. С. 165.
3. Иваницкий А.М. Главная загадка природы: как на основе процессов мозга возникают субъективные переживания // Психологический журнал. 1999. Т. 20. № 3. С. 93–104.
4. Нагель Т. Мыслимость невозможного и проблема духа и тела // Вопросы философии. 2001. № 8. С. 101–112.
5. Поппер К. Знание и психофизическая проблема: В защиту взаимодействия: Пер. с англ. И.В. Журавлева. М. 2008. 256 c.
6. Судаков К.В. Системные механизмы психической деятельности // Неврология и психиатрия им. С.С. Корсакова. 2010.  Т. 110. № 2. С. 4–14.
7. Sperry R.W. Neurology and the mind-brain problem // Am. Sci. 1952. V. 40. P. 291–312.
8. Crick F., Koch C. Why neuroscience may be able to explain consciousness // Scientific Amer. 1995. V. 273 (6). P. 80–86.
9. Андреев О.А., Величковский Б.Б., Попов Л.И. Механизмы памяти. Серия: «Руководство по физиологии». Л.: Наука. 1987. 432 с.
10. Ашмарин И.П. Механизмы памяти. Серия: «Руководство по физиологии». Л.: Наука. 1987. 432 с.
11. Зинченко Т. П. Память в экспериментальной и когнитивной психологии. СПб.: Питер. 2002. 320 с.
12. Роуз С. Устройство памяти от молекул к сознанию. М.: Мир. 1995. 384 с.
13. Юматов Е.А. Психическая деятельность мозга – «ключ» к познанию // Вестник Международной академии наук. Русская секция. 2013. № 1. С. 35–45.
14. Yumatov E.A. To knowledge of the origin of the brain mental activity // World Journal of Neuroscience. 2014. V. 4. № 2. P. 170–182.
15. Короновский А.А., Макаров В.А., Павлов А.Н., Ситникова Е.Ю., Храмов А.Е. Вейвлеты в нейродинамике и нейрофизиологии. М.: Физматлит. 2013. 271 с.
16. Шоберг А.Г. Современные методы обработки изображений: модифицированное вейвлет-преобразование. Хабаровск: Издво Тихоокеанского гос. ун-та. 2014. 125 с.
17. Hramov A.E., Koronovskii A.A., Makarov V.A., Pavlov A.N., Sitnikova E.Yu. Wavelets in Neuroscience. Springer Heidelberg New York Dordrecht London. 2015. 318 p.
18. Юматов Е.А., Храмов А.Е., Грубов В.В., Глазачев О.С, Дудник Е.Н., Каратыгин Н.А. Исследование возможности распознавания психической деятельности мозга на основе вейвлетного анализа электроэнцефалограммы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2018. № 4. С. 3–12.
19. Yumatov E.A., Hramov A.E., Grubov V.V., Glazachev O.S., Dudnik E.N., Karatygin N.A. Possibility for recognition of psychic brain activity with continuous wavelet analysis of EEG // Journal of Behavioral and Brain Science (JBBS). 2019. V. 9. № 3. P. 67–77.
20. Юматов Е.А., Потапов В.Ю., Дудник Е.Н., Каратыгин Н.А., Перцов С.С. Экспериментальная модель и программное обеспечение для выявления процессов воспроизведения памяти на основе вейвлетного анализа электроэнцефалограммы // Вестник психофизиологии. 2019. № 2. С. 99–105.
21. Yumatov E.A., Potapov V.Yu., Dudnik E.N., Karatygin N.A. and Pertsov S.S. Methodology, experimental model and software for indentifying memory replication processes based on wavelet analysis of electroencephalograms // J. Trends Med. 2020. V. 20. № 3. P. 1–4. DOI: 10.15761/TiM
22. Miller Jr.R.G. Beyond ANOVA: basics of applied statistics // CRC press. 1997.
23. Yumatov E.A. The molecularly fielding psychophysical nature of the brain mental activity // J. Neuroscience and Medicine. 2019. V. 10. № 2. P. 55–74.
24. Юматов Е. А. Дистанционно-полевые проявления психической деятельности мозга // Биомедицинская радиоэлектроника. 2019. № 1. С. 5–13.