Апробация технологии оценки мимики лиц для изучения динамики функциональных состояний человека в ЭЭГ-парадигме покоя

В статье представлены результаты исследования, направленного на поиск ковариат для учета дея тельности имплицитных когнитивных процессов в условиях функционального покоя испытуемых и при демонстрации им собственного или чужого лица в совместном анализе данных ЭЭГ-эксперимента. Предлагаемый подход основан на анализе динамики мышц лица испытуемого по видео. В пилотном исследовании приняли участие 18 здоровых добровольцев. В эксперименте испытуемые, сидя перед экраном, последовательно закрывали глаза (три пробы по 2 минуты) и открывали их (также три пробы между периодами закрытых глаз) либо перед пустым 

активности мышц лица испытуемых по их видео с открытыми глазами для получения ковариат, которые можно включать в последующую обработку совместно с ЭЭГ-коррелятами в нейрокогнитивных экспериментах с парадигмой, не предполагающей выполнение активных когнитивных заданий (resting-state conditions). Показано, что пол испытуемого, статус экрана (пустой, собственное/чужое лицо), номер пробы связаны с различиями в мимической активности лица и могут выступать искомыми ковариатами. Сделан вывод, что анализ динамики мимической активности по видео с открытыми глазами может быть дополнительным методом в нейрокогнитивных исследованиях для изучения имплицитных когнитивных процессов, связанных с восприятием изображения себя и другого, в парадигме функционального покоя.

1. Biswal B.B. Resting state fMRI: a personal history. Neuroimage. 2012; 62(2):938-944. DOI 10.1016/j.neuroimage.2012.01.090.

2. Bringas­Vega M.L., Michel C.M., Saxena S., White T., Valdes­Sosa P.A. Neuroimaging and global health. Neuroimage. 2022;260:119458. DOI 10.1016/j.neuroimage.2022.119458.

3. Engemann D.A., Mellot A., Hochenberger R., Banville H., Sabbagh D., Gemein L., Ball T., Gramfort A. A reusable benchmark of brain­age prediction from M/EEG resting­state signals. Neuroimage. 2022; 262:119521. DOI 10.1016/j.neuroimage.2022.119521.

4. Greicius M.D., Flores B.H., Menon V., Glover G.H., Solvason H.B., Kenna H., Reiss A.L., Schatzberg A.F. Resting-state functional connectivity in major depression: abnormally increased contributions from subgenual cingulate cortex and thalamus. Biol. Psychiatry. 2007;62(5):429-437. DOI 10.1016/j.biopsych.2006.09.020.

5. Kabbara A., Paban V., Weill A., Modolo Ju., Hassan M. Brain network dynamics correlate with personality traits. Brain Connect. 2020; 10(3):108­120. DOI 10.1089/brain.2019.0723.

6. Khanin Yu.L. Quick Guide to C.D. Spielberger’s Scale of State and Trait Anxiety. Leningrad, 1976. (in Russian)

7. Knyazev G.G., Savostyanov A.N., Volf N.V., Liou M., Bocharov A.V. EEG correlates of spontaneous self­referential thoughts: a crosscul tural study. Int. J. Psychophysiol. 2012;86(2):173-181. DOI 10.1016/j.ijpsycho.2012.09.002.

8. Kovaleva V.Yu., Pozdnyakov A.A., Litvinov Yu.N., Efimov V.M. Estimation of the congruence between morphogenetic and molecular­genetic modules of gray voles Microtus s.l. variability along a climatic gradient. Ecol. Genet. 2019;17(2):21-34. DOI 10.17816/ecogen17221­34.

9. Li M., Wang Y., Lopez-Naranjo C., Hu S., Reyes R.C.G., Paz-Linares D., Areces-Gonzalez A., Hamid A.I.A., Evans A.C., Savostyanov A.N., Calzada-Reyes A., Villringer A., Tobon-Quintero C.A., Garcia-Agustin D., Yao D., Dong L., Aubert-Vazquez E., Reza F., Razzaq F.A., Omar H., Abdullah J.M., Galler J.R., Ochoa-Gomez J.F., Prichep L.S., Galan-Garcia L., Morales-Chacon L., Valdes-Sosa M.J., Tröndle M., Zulkifly M.F.M., Rahman M.R.B.A., Milakhina N.S., Langer N., Rudych P., Koenig T., Virues-Alba T.A., Lei X., Bringas-Vega M.L., Bosch-Bayard J.F., Valdes-Sosa P.A. Harmonized-Multinational qEEG norms (HarMNqEEG). Neuroimage. 2022;256:119190. DOI 10.1016/j.neuroimage.2022.119190.

10. Milakhina N.S., Tamozhnikov S.S., Proshina E.A., Karpova A.G., Savostyanov A.N., Afonasieva E.B. Delta and gamma activity of resting­state EEG as one of the markers of risk of depressive disorders in migrants of subpolar and polar regions of Siberia. In: 2020 Cognitive Sciences, Genomics and Bioinformatics (CSGB). Novosibirsk, 2020;90-92. DOI 10.1109/CSGB51356.2020.9214596.

11. Nikolaeva E.I., Vergunov E.G. Evaluation of the relationship of facial expression asymmetry with inhibitory control and lateral preferences in physically active men. Asimmetriya = Asymmetry. 2021; 15(4):38-53. DOI 10.25692/ASY.2021.15.4.004. (in Russian)

12. Polunin D., Shtaiger I., Efimov V. JACOBI4 software for multivariate analysis of biological data. bioRxiv. 2019;803684. DOI 10.1101/803684.

13. Privodnova E.Yu., Slobodskaya H.R., Bocharov A.V., Saprigyn A.E., Knyazev G.G. Default mode network connections supporting intraindividual variability in typically developing primary school children: An EEG study. Neuropsychology. 2020;34(7):811­823. DOI 10.1037/neu0000699.

14. Proshina E.A., Savostyanov A.N., Bocharov A.V., Knyazev G.G. Effect of 5­HTTLPR on current source density, connectivity, and topological properties of resting state EEG networks. Brain Res. 2018; 1697:67-75. DOI 10.1016/j.brainres.2018.06.018.

15. Ränner S., Lindgren F., Geladi P., Wold S. A PLS kernel algorithm for data sets with many variables and fewer objects. Part 1: Theory and algorithm. J. Chemometrics. 1994;8(2):111­125. DOI 10.1002/cem.1180080204.

16. Rohlf F.J., Corti M. Use of two-block partial least-squares to study covariation in shape. Syst. Biol. 2000;49(4):740­753. DOI 10.1080/106351500750049806.

17. Saprygin A., Lebedkin D., Savostyanov A., Vergounov E. Behavioral and neurophysiological study of subject’s personality traits under recognition of sentences about self and others. In: Bioinformatics of Genome Regulation and Structure/Systems Biology (BGRS/ SB­2022). Abstracts the Thirteenth International Multiconfer ence, Novosibirsk, 04–08 July 2022. Novosibirsk, 2022;950. DOI 10.18699/SBB-2022-556.

18. Snyder A.Z., Raichle M.E. A brief history of the resting state: the Washington University perspective. Neuroimage. 2012;62(2):902-910. DOI 10.1016/j.neuroimage.2012.01.044.

19. Volf N.V., Belousova L.V., Knyazev G.G., Kulikov A.V. Gender differences in association between serotonin transporter gene polymorphism and resting­state EEG activity. Neuroscience. 2015;284:513521. DOI 10.1016/j.neuroscience.2014.10.030.