Processing information in the go/nogo/go paradigm: interactions between cognitive function and the automatic nervous system

• Autorzy: Lyzohub V. , Kozhemiako T. , Palabiyik A.A. , Khomenko S. , Bezkopylna S.

Warianty tytułu

PL

Przetwarzanie informacji w paradygmacie go/nogo/go: interakcje pomiędzy funkcją poznawczą i autonomicznym systemem nerwowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. The association between cognitive function and the autonomic nervous system (ANS) was studied using a go/nogo/go paradigm. Material and methods. Cognitive tasks involved determining signal modality, visual shapes or word meaning, as well as quick error-free reactions with the left (gol) or right (gor) hand or motor inhibition (nogo). The rate of signal presentation increased gradually (30, 60, 90 and 120 per minute). The ANS was examined based on heart rate variability (HRV), scattergram area (S), periodic (SD2) and aperiodic (SD1) oscillations of correlation rhythmography (CR). Results. Differentiation of verbal and visual cues presented at a low rate was associated with increased activity of cognitive and neurophysiological mechanisms of ANS regulation, coordinated sympathoparasympathetic interaction, and enhanced integrative processes. High rate presentations led to divergent changes in cognitive function and ANS: increased HRV and decreased SD1 and SD2, increased number of errors, and decreased motor reaction time and S. Conclusions. Interactions between cognitive function and ANS were related to the rate of presentation and signal modality: increased interactions occurred with low rate presentations, whereas, high rate (visual) presentations impaired performance and also reduced autonomic-cognitive interactions.

PL

Wprowadzenie. Zbadano interakcje pomiędzy funkcją poznawczą i autonomicznym systemem nerwowym (ANS) pod względem przetwarzania w paradygmacie go/nogo/go. Materiał i metody. Zadania poznawcze obejmowały określenie modalności sygnału, kształtu figur lub znaczenia słowa i szybką, bezbłędną reakcję dotyczącą lewej (gol) lub prawej (gor) ręki bądź hamowania czynności motorycznych (nogo). Szybkość prezentacji sygnału wzrastała stopniowo od 30, przez 60 i 90, aż do 120 na minutę. Autonomiczny układ nerwowy był badany zgodnie ze wskaźnikami regulacji częstości akcji serca: częstością HRV, obszarem regulacji (S), okresowymi (SD2) i nieokresowymi (SD1) oscylacjami rytmografii korelacyjnej (CR). Wyniki. Zróżnicowanie sygnałów ustnych i sygnałów wizyjnych o niskim tempie charakteryzowało się zwiększeniem aktywności w kognitywnych i neurofizjologicznych mechanizmach regulacji ANS, skoordynowaną interakcją połączenia sympatyczno-przywspółczulnego oraz usprawnieniem procesów integracyjnych. Prezentacja z wysoką częstotliwością doprowadziła do przeciwnych zmian funkcji poznawczych i ANS: zwiększyło się tętno i zmniejszyło SD2 i SD1, zwiększyła się też liczba błędów i zmniejszył czas reakcji motorycznych i S. Wnioski. Odkryto zależność od wzajemnego powiązania funkcji poznawczych i ANS przy trybie prezentacji i modalności sygnału: interakcja wzrosła przy niskim trybie, z kolei niedobór aktywacji mechanizmów neurokognitywnych i autonomiczno-poznawczych został stwierdzony przy dużej częstości sygnałów obrazowych.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Health Problems of Civilization
• Rocznik: 2020
• Tom: 14
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.53-62,fig.,ref.

Twórcy

autor

Lyzohub V.

• Bohdan Khmelnitsky National University, Cherkasy, Ukraine

autor

Kozhemiako T.

• Bohdan Khmelnitsky National University, Cherkasy, Ukraine

autor

Palabiyik A.A.

• Department of Nursing, Faculty of Health Sciences, Ardahan University, Ardahan, Turkey

autor

Khomenko S.

• Bohdan Khmelnitsky National University, Cherkasy, Ukraine

autor

Bezkopylna S.

• Bohdan Khmelnitsky National University, Cherkasy, Ukraine

Bibliografia

• 1. World Health Organization. Risk reduction of cognitive decline and dementia. World Health Organization Guidelines. Geneva: WHO; 2019.
• 2. Zhavoronkova LA, Kuptsova SB, Zharikova AV, Kushnir EM, Mikhalkova A. [Characteristics of EEG reactivity changes during the performance of dual tasks by healthy subjects (voluntary postural control and calculation)]. Human Physiology. 2011; 37(6): 688-699 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S0362119711060168
• 3. Bekhtereva V, Craddock M, Müller MM. Attentional bias to affective faces and complex IAPS images in early visual cortex follows emotional cue extraction. Neuroimage. 2015; 112: 254-266. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2015.03.052
• 4. Verbraggen F, Logan GD. Automatic and controlled response inhibition: associative learning in the go/nogo and stop-signal paradigms. Journal of Experimental Psychology: General. 2008; 137(4): 649-672. https://doi.org/10.1037/a0013170
• 5. Vergunov E, Nikolaeva E, Balioz N, Krivoschekov S. [Lateral preferences as possible phenotypic predictors of reserves of the cardiovascular system and especially sensorimotor integration among climbers]. Human Physiology. 2018; 44(3): 97-108 (in Russian). https://doi.org/10.7868/S0131164618030116
• 6. Working Group of the European Society of Cardiology and the North American Society of Stimulation and Electrophysiology. Heart rate variability: measurement standards, physiological interpretation and clinical use. SPb. Institute of Cardiol. Techniques. 2000; p. 82.
• 7. Luria AR. [Basics of Neuropsychology]. Moscow: Prosveshcheniye; 2004 (in Russian).
• 8. Dempsey JA, Morgan ВJ. Humans in hypoxia: a conspiracy of maladaptation?!. Physiology. 2015; 30(4): 304-316. https://doi.org/10.1152/physiol.00007.2015
• 9. Tomaszewski M, Olchowik G, Olejarz P, Tomaszewska M. Тhe functional lateralization and computer dynamic posturography. Health Prob Civil. 2014; 4(8): 20-26. https://doi.org/10.5114/hpc.2014.57089
• 10. Kempinsky A. [Psychology of schizophrenia]. St. Petersburg: Juventa. 1998. p. 294 (in Russian).
• 11. Makarenko MV, Lyzohub VS, Galka MS, Yuhymenko LI, Khomenko SM. [Patent. 96496 State Service for Intellectual Property of Ukraine, MPC A 61B5/16. Method of psychophysiological evaluation of the functional state of the auditory analyzer. No. 2010 02225; stated. 2010 March 1; published 2011 Nov 10, Bul. No. 21] (in Ukrainian).
• 12. Lyzohub VS, Chernenko NP, Kozhemiako TV, Palabiyik АА, Bezkopylna SV. Age peculiarities of interaction of motor and cognitive brain systems while processing information of different modality and complexity. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2019; 10(3): 288-294. https://doi.org/10.15421/021944
• 13. Kamenskaya VG, Tomanov LV, Russak YA. Peculiarities of sensory-motor response in girls aged 14-17 with different rates of sexual maturation. Indian Journal of Science and Technology. 2015; 8(29): 1-9. https://doi.org/10.17485/ijst/2015/v8i1/84150
• 14. Riftine A. Theoretical review and clinical use. Quantitative assessment of the autonomic nervous system based on heart rate variability analysis. Valley Stream, NY: Intellewave, Inc.; 2016. p. 65.
• 15. Danilova NN, Astafiev SV. [Human attention as a specific correlation between the EEG rhythms and activity of heart rate wave]. Journal of higher nervous activity. 2000; 50(5): 791-800 (in Russian).
• 16. Guzik P, Piskorski J, Barthel P, Bauer A, Müller A, Junk N, et al. Heart rate deceleration runs for postinfarction risk prediction. Journal of Electrocardiology. 2012; 45(1): 70-76. https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2011.08.006
• 17. Baevsky RM. [Problems of assessing and predicting the functional state of the organism and its development in space medicine]. Uspekhi Fiziologicheskikh Nauk. 2006; 37(3): 43-49 (in Russian).
• 18. Gavrilova EA. [Heart rate variability and sports]. Human Physiology. 2016; 42(5): 571-578 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S036211971605008X
• 19. Lyzohub VS, Сhernenko NP, Palabiyik AA, Bezkopulna SV. [Method of definitions mental performance during processing of information with different speed of presentation of stimuli]. Cherkasy University Bulletin: Biological Sciences Series. 2018; 1: 70-80 (in Ukrainian). https://doi.org/10.31651/2076-5835-2018-1-1-70-79
• 20. Ivanitsky AM, Portnov GV, Martynova OV. [Brain mapping in verbal and spatial thinking]. Journal of Higher Nervous Activity. 2013; 63(6): 677-686 (in Russian). https://doi.org/10.7868/S0044467713060075
• 21. Liston C, McEwen BS, Casey BJ. Psychosocial stress reversibly disrupts prefrontal processing and attentional control. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009; 106(3): 912-917. https://doi.org/10.1073/pnas.0807041106
• 22. Kostandov EA. [Effect of the context on the plasticity of cognitive activity]. Human physiology. 2010; 36(5): 510-517 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S0362119710050038
• 23. Doumas M, Rapp MA, Krampe RT. Working memory and postural control: adult age differences in potential for improvement, task priority, and dual tasking. The Journals of Gerontology: Series B. 2009; 64B(2): 193-201. https://doi.org/10.1093/geronb/gbp009
• 24. Schiller PH. Parallel information processing channels created in the retina. PNAS. 2010; 107(40): 17087-17094. https://doi.org/10.1073/pnas.1011782107
• 25. Moiseenko GA, Vershinina EA, Pronin SV, Chihman VN, Shelepin YE, Mikhailova ES. [Latency of evoked potentials in the tasks involving classification of images after wavelet filtration]. Human Physiology. 2016; 42(6): 37-48 (in Russian). https://doi.org/10.7868/S0131164616060126
• 26. Porges SW. The polyvagal theory: phylogenetic substrates of a social nervous system. International Journal of Psychophysiology. 2001; 42(2):123-146. https://doi.org/10.1016/S0167-8760(01)00162-3
• 27. Sears CE, Noble P, Noble D, Paterson DJ. Vagal control of heart rate is modulated by extracellular potassium. Journal of Autonomic Nervous System. 1999; 77(2-3): 164-71. https://doi.org/10.1016/S0165-1838(99)00052-1
• 28. Ekberg DL. The respiratory gates of man. Journal of Physiology. 2003; 548(2): 339-52.
• 29. Festinger L. A theory of cognitive dissonance. Stanford, CA: Stanford University Press. 1957; р. 291.

Identyfikatory

DOI

10.5114/hpc.2020.93294