• 1990 (Том 4)
  • 1989 (Том 3)
  • 1988 (Том 2)
  • 1987 (Том 1)

Том 38 №4

Содержание

  1. МЕХАНИЧЕСКАЯ СТИМУЛЯЦИЯ ОПОРНЫХ ЗОН СТОП КАК СРЕДСТВО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ РАЗГРУЗКИ
  2. ВОДОПРОВОД УЛИТКИ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В ПАТОЛОГИИ СЛУХА. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И СОБСТВЕННОЕ НАБЛЮДЕНИЕ
  3. ВЛИЯНИЕ СЕНСОРНО-КОГНИТИВНЫХ УПРАЖНЕНИЙ НА ПОКАЗАТЕЛИ ВОСПРИЯТИЯ, ВНИМАНИЯ И ПАМЯТИ У ЛИЦ ПОЖИЛОГО ВОЗРАСТА
  4. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА В УСЛОВИЯХ МАСКИРОВКИ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
  5. СОСТОЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО СЛУХА ПРИ СИММЕТРИЧНОЙ СЕНСОНЕВРАЛЬНОЙ ТУГОУХОСТИ 1-Й И 2-Й СТЕПЕНИ ПО ДАННЫМ ОПРОСНИКА SHQ
  6. ПРЕДСТАВЛЕННОСТЬ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ В СЛУХОВЫХ ОТДЕЛАХ ВИСОЧНОЙ КОРЫ У НЕНАРКОТИЗИРОВАННОЙ КОШКИ
  7. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНО ЭФФЕКТИВНАЯ АДАПТИВНАЯ ЦВЕТОВАЯ КОРРЕКЦИЯ

ПРЕДСТАВЛЕННОСТЬ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ В СЛУХОВЫХ ОТДЕЛАХ ВИСОЧНОЙ КОРЫ У НЕНАРКОТИЗИРОВАННОЙ КОШКИ

© 2024 г. Н. Г. Бибиков1,2, И. Н. Пигарев2

1АО Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева, 117036, Москва, ул. Шверника, д. 4, Россия
nbibikov1@yandex.ru
2Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, 127051, Москва, пер. Большой Каретный, д. 19, Россия

Поступила в редакцию 03.06.2024 г.

Исследование того, как корковые нейроны реагируют на интероцептивные сигналы, остается сложной задачей, имеющей решающее значение для понимания самосознания у развитых млекопитающих, включая человека. Фундаментальный аспект, находящийся под пристальным вниманием исследователей, заключается в том, могут ли нейронные сети в коре головного мозга животных точно отражать внутренние состояния организма, особенно сердечную деятельность. Чтобы выяснить это, мы провели исследование нейронов височной коры бодрствующих и спящих кошек, используя уникальную установку, позволяющую непрерывно регистрировать локальные потенциалы и активность одиночных нейронов в определенных областях коры, а также отслеживать различные физиологические параметры животного, включая кардиограмму. результаты показали, что в первичной слуховой коре (AI) активность, синхронизированная с сердцебиением, либо отсутствовала, либо проявлялась крайне слабо. В то же время вторичные слуховые зоны височной коры, локализованные в передней эктосильвиевой борозде и в задней эктосильвиевой извилине, демонстрировали синхронизацию с частотой сердечных сокращений. Эта синхронизация была особенно очевидна в локальных потенциалах, однако некоторые одиночные нейроны, отвечающие на звуковые сигналы, также проявляли ритмическую активность, синхронную с сокращениями сердца. Форма фазовых гистограмм, построенных на периоде кардиограммы, предполагает, что эта синхронизация обеспечивает получение корой информации о состоянии внутренней среды организма. Эти данные побуждают к рассмотрению гипотезы о возникновении первичного самосознания вследствие динамического взаимодействия нейронных ансамблей, представляющих соответственно внешнюю сенсорную информацию и информацию от внутренних органов, прежде всего от сердца. Такое взаимодействие может лежать в основе чувства собственного “Я” у высокоразвитых организмов.

Ключевые слова: кора головного мозга, кошка, сердцебиение, самосознание, слуховое восприятие, локальный потенциал, нейроны

DOI: 10.31857/S0235009224040068  EDN: ACYGEU

Цитирование для раздела "Список литературы": Бибиков Н. Г., Пигарев И. Н. Представленность сердечных сокращений в слуховых отделах височной коры у ненаркотизированной кошки. Сенсорные системы. 2024. Т. 38. № 4. С. 60–77. doi: 10.31857/S0235009224040068
Цитирование для раздела "References": Bibikov N. G., Pigarev I. N. Predstavlennost serdechnykh sokrashchenii v slukhovykh otdelakh visochnoi kory u nenarkotizirovannoi koshki [The representation of heart contractions in some auditory parts of the temporal cortex in a nonanesthetized cat]. Sensornye sistemy [Sensory systems]. 2024. V. 38(4). P. 60–77 (in Russian). doi: 10.31857/S0235009224040068

Список литературы:

  • Бибиков Н. Г., Низамов С. В., Пигарев И. Н. Нейронные реакции коры мозга кошки на звуки, поступающие с фронтального направления (методические аспекты). Труды всероссийской акустической конференции. Спб: Политех-Пресс, 2020. С. 281–284. ISBN978–5–7422–7029–4
  • Лаврова В. Д., Бусыгина И. И., Пигарев И. Н. Отражение активности сердца в электроэнцефалограмме кошек в периоды медленного сна. Сенсорные системы. 2019. Т. 33. С. 70–76. DOI.: 10.1134/S0235009219010086
  • Мусящикова С. С., Черниговский В. Н. Кортикальное и субкортикальное представительство висцеральных систем. Л.: Наука, 1973. 288 с.
  • Пигарев И. Н., Бибиков Н. Г. Исследование вовлечения “слуховых” зон височной коры мозга кошки в период сна в анализ информации, поступающей от висцеральных органов. Тезисы IX Международного форума “Сон-2022” . М.: “Сам полиграфист”. С. 6. ISBN: 978–5–00166–638–7
  • Al E., Iliopoulos F., Nikulin V. V., Villringer A. Heartbeat and somatosensory perception. NeuroImage. 2021. V. 238. Article 118247. URL: https://doi.org/10.1016/j. neuroimage
  • Andrews-Hanna J.R., Smallwood J., Spreng R. N. The default network and self-generated thought: component processes, dynamic control, and clinical relevance. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2014. V. 1316. P. 29–52. URL: https://doi.10.1111/nyas.12360.
  • Andrews K., Birch J., Sebo J., Sims T. Background to the New York Declaration on Animal Consciousness. 2024. URL: https://nydeclaration.com
  • Arnau S., Sharifian F., Wascher E., Larra M. Removing the cardiac field artifact from the EEG using neural network regression. Psychophysiology. 2023. URL: https://doi./10.1111/psyp.14323
  • Azzalini D., Rebollo I., Tallon-Baudry C. Visceral signals shape brain dynamics and cognition. Trends in Cognit. Sci. V. 23. P. 488–509. URL: https://doi./10.1016/j. tics.2019.03.007
  • Babo-Rebelo M., Richter C. G., Tallon-Baudry C. Neural responses to heartbeats in the default network encode the self in spontaneous thoughts. J. Neurosci. 2016. V.36. P. 7829–7840. URL: https://doi.10.1523/JNEUROSCI.0262–16.2016
  • Babo-Rebelo M., Buot A., Tallon-Baudry C. Neural responses to heartbeats distinguish self from other during imagination. NeuroImage. 2019. V. 191. P. 10–20. URL: https://doi.10.1016/j.neuroimage.2019.02.012
  • Bibikov N. G. Functional studies of the primary auditory cortex in the cat. Neurosci. Behav. Physiol. 2021. V. 51. P. 1169–1189. URL: https://doi.10.1007/s11055–021–01177–0
  • Candia-Rivera D. Brain-heart interactions in the neurobiology of consciousness. Current Res. Neurobiol. 2022. V.3. Article 100050. URL: https://doi.10.1016/j. crneur.2022.100050
  • Chouchou F., Mauguière F., Vallayer O. et al. How the insula speaks to the heart: Cardiac responses to insular stimulation in humans. Human Brain Mapping. 2019. V. 40. URL: https://doi.10.1002/hbm.24548
  • Clarey J. C., Irvine D. R. The anterior ectosylviansulcal auditory field in the cat: I. An electrophysiological study of its relationship to surrounding auditory cortical fields. J. Comp. Neurol. 1990a. V. 301. P. 289–303. URL: https://doi: 10.1002/cne.903010211
  • Clarey J. C., Irvine D. R. The anterior ectosylviansulcal auditory field in the cat: II. A horseradish peroxidase study of its thalamic and cortical connections. J. Comp. Neurol. 1990b. V. 301. P. 304–324. URL: https://doi.10.1002/cne.903010212
  • Clarke E. L. Aristotelian concepts of the form and function of the brain. Bull.Hist Medicine. 1963. V. 37. P. 1–14.
  • Coll M. P., Hobson H., Bird G., Murphy J. Systematic review and meta-analysis of the relationship between the heartbeat-evoked potential and interoception. Neurosci. Biobehav. Rev. 2021. V. 122. P. 190–200.URL: https://doi.10.1016/j.neubiorev.2020.12.012
  • Dai C., Wang J., Xie J. et al. Removal of ECG artifacts from EEG using an effective recursive least square notch filter. IEEE Access. 2019. V. 7. P. 158872–158880. URL: https://doi.10.1109/access.2019.2949842
  • Edelman D. B. Animal Consciousness // William P. Banks, (Editor), Encyclopedia of Consciousness. 2009. Oxford: Elsevier. V. 1. P. 23–36.
  • Erisir A., Van Horn S. C., Sherman S. M. Relative numbers of cortical and brainstem inputs to the lateral geniculate nucleus. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 1517–1520. URL: https://doi.10.1073/pnas.94.4.1517
  • Fitzpatrick D., Diamond I. T., Raczkowski D. Cholinergic and monoaminergic innervation of the cat's thalamus: comparison of the lateral geniculate nucleus with other principal sensory nuclei. J. Comp Neurol. 1989. V. 288. P. 647–675. URL: https://doi.10.1002/cne.902880411
  • Frewen P., Northoff G., Riva G. et al. Neuroimaging the consciousness of self: review, and conceptual-methodological framework. Neurosci. Biobehav. Rev. 2020. V. 112. P. 164–212. URL: https://doi.10.1016/j.neubiorev.2020.01.023
  • Frysinger R., Harper R. Cardiac and respiratory relationships with neural discharge in the anterior cingulate cortex during sleep-waking states. Exp. Neurol. 1986. V. 94. P. 247–263. URL: https://doi.10.1016/0014–4886(86)90100–7
  • Gray M. A., Taggart P., Sutton P. M. et al. A cortical potential reflecting cardiac function. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007. V. 104. P. 6818–6823. URL: https://doi.10.1073/pnas.0609509104
  • Gross C. G. Aristotle and the brain. Neuroscientist. 1995. V.1. P. 245–250. https://doi.10.1177/107385849500100408
  • He J., Hashikawa T. Connections of the dorsal zone of cat auditory cortex. J. Comp. Neurol. 1998. V. 400. P. 334–448. URL: https://doi.10.1002/(sici)1096–9861(19981026)400:3<334:: aid-cne4>3.0.co;2–9
  • Jiang H., Lepore F., Poirier P., Guillemot J. P. Responses of cells to stationary and moving sound stimuli in the anterior ectosylvian cortex of cats. Hear. Res. 2000. V. 139. P. 69–85. URL: https://doi.10.1016/s0378–5955(99)00176–8
  • Kim K., Ladenbauer J., Babo-Rebelo M. et al. Resting-state neural firing rate is linked to cardiac-cycle duration in the human. J. Neurosci. 2019. V. 39. P. 3676–3686. URL: https://doi.10.1523/JNEUROSCI.2291–18.2019
  • Kok M. A., Stolzberg D., Brown T. A., Lomber S. G. Dissociable influences of primary auditory cortex and the posterior auditory field on neuronal responses in the dorsal zone of auditory cortex. J. Neurophysiol. 2015. V. 113. P. 475–486. URL: https://doi.10.1152/jn.00682.2014
  • Las L., Shapira A. H., Nelken I. Functional gradients of auditory sensitivity along the anteriorectosylvian sulcus of the cat. J. Neurosci. 2008. V. 28. P. 3657–3667.URL: https://doi.10.1523/JNEUROSCI.4539–07.2008
  • Lechinger J., Heib D. P., Gruber W., Schabus M., Klimesch W. Heartbeat-related EEG amplitude and phase modulations from wakefulness to deep sleep: Interactions with sleep spindles and slow oscillations. Psychophysiol. 2015. V. 52. P. 1441–1450. URL: https://doi.10.1111/psyp.12508
  • Massimini M., Porta A., Mariotti M., Malliani A., Montano N. Heart rate variability is encoded in the spontaneous discharge of thalamic somatosensory neurones in cat. J. Physiol. 2000. V. 526. P. 387–396. DOI: 10.1111/j.1469–7793.2000.t01–1–00387.x
  • Mellott J. G., Van der Gucht E., Lee C. C. et al. Areas of cat auditory cortex as defined by neurofilament proteins expressing SMI-32. Hear. Res. 2010. V. 267. P. 119–136. https://doi.10.1016/j.heares.2010.04.003
  • Meredith M. A., Clemo H. R. Auditory cortical projection from the anterior ectosylvian sulcus (Field AES) to the superior colliculus in the cat: an anatomical and electrophysiological study. J. Comp. Neurol. 1989. V. 289. P. 687–707.https://doi.10.1002/cne.902890412
  • Meredith M. A., Wallace M. T., Clemo H. R. Do the different sensory areas within the cat anterior ectosylviansulcal cortex collectively represent a network multisensory hub? Multisens. Res. 2018. V. 3. P. 793–823. URL: https://doi. 10.1163/22134808–20181316
  • Oppenheimer S., Cechetto D. The insular cortex and the regulation of cardiac function. Comprehen. Physiol. 2016. V. 6. P. 1081–1133. URL: https://doi.10.1002/cphy.c140076
  • Park H. D., Correia S., Ducorps A., Tallon-Baudry C. Spontaneous fluctuations in neural responses to heartbeats predict visual detection. Nat. Neurosci. 2014. V. 17. P. 612–618. URL: https://doi.10.1038/nn.3671
  • Park H. D., Bernasconi F., Salomon R., Tallon-Baudry C., Spinelli L., Seeck M., Schaller K., Blanke O. Neural sources and underlying mechanisms of neural responses to heartbeats, and their role in bodily self-consciousness: an intracranial EEG study. Cereb. Cortex. 2018. V. 28. P. 2351–2364. URL: https://doi.10.1093/cercor/bhx136
  • Park H-D., Blanke O. Heartbeat-evoked cortical responses: Underlying mechanisms, functional roles, and methodological considerations. NeuroImage. 2019. V. 197. P. 502–511. URL: https://doi.10.1016/j.neuroimage.2019.04.081
  • Perez J. J., Guijarro E., Barcia J. A. Suppression of the cardiac electric field artifact from the heart action evoked potential. Med. Biol. Eng. Comput. 2005. V. 43. P. 572–581. URL: https://doi.10.1007/BF02351030
  • Pigarev I. N. The visceral theory of sleep. Neurosci. Behav. Physiol. 2014. V. 44. P. 421–434. URL: https://doi. org/10.1007/s11055–014–9928-z
  • Pigarev I. N., Saalmann Y. B., Vidyasagar T. R. A minimally invasive and reversible system for chronic recordings from multiple brain sites in macaque monkeys. J. Neurosci. Methods. 2009. V. 181. P. 151–158. URL: https://doi: 10.1016/j.jneumeth.2009.04.024
  • Salameh L., Bitzenhofer S., Hanganu-Opatz I., Dutschmann M., Egger V. Blood pressure pulsations modulate central neuronal activity via mechanosensitive ion channels. Science (New York, N.Y.). 2024. V. 383. р. eadk8511. URL: https://doi: 10.1126/science.adk8511
  • Seth A. K., Tsakiris M., Being a beast machine: the somatic basis of selfhood. Trends Cognit. Sci. 2018. V. 22. P. 969–981. URL: https://doi: 10.1016/j.tics.2018.08.008
  • Tallon-Baudry C., Campana F., Park H-D., Babo-Rebelo M. The neural monitoring of visceral inputs, rather than attention, accounts for first-person perspective in conscious vision. Cortex. V. 102. P. 139–149. URL: https://doi: 10.1016/j.cortex.2017.05.019
  • Tong S., Bezerianos A., Paul J., Zhu Y., Thakor N. Removal of ECG interference from the EEG recordings in small animals using independent component analysis. J. Neurosci. Methods. 2001.V. 108. P. 11–17. URL: https://doi: 10.1016/s0165–0270(01)00366–1. PMID: 11459613.
  • Verberne A. J., Owens M. Cortical modulation of the cardiovascular system. Progress in Neurobiol. 1998. V. 54. P. 149–168. URL: https://doi: 10.1016/s0301–0082(97)00056–7
  • Whalley K. Olfactory neurons can feel the (heart) beat. Nat. Rev. Neurosci. 2024. V. 25. P. 210. URL: https://doi. org/10.1038/s41583–024–00801–5
  • Winston J., Rees G. Following your heart. Nat. Neurosci. 2014. V. 17. P. 482–483. URL: https://doi.org/10.1038/nn.3677
  • Yasui Y., Breder C. D., Saper C. B., Cechetto D. F. Autonomic responses and efferent pathways from the insular cortex in the rat. J. Comp. Neurol. 1991. V. 303. P. 355–374. URL: https://doi: 10.1002/cne.903030303
  • Yu X. L., Zhang C., Zhang J. B. Causal interactions between the cerebral cortex and the autonomic nervous system. Sci. China Life Sci. 2014. V. 57. P. 532–538. URL: https://doi: 10.1007/s11427–014–4627–0