Кортикальные паттерны приятных музыкальных ознобов выявляются с помощью ЭЭГ высокой плотности

Музыка обладает способностью вызывать сильные положительные чувства у людей, активизируя систему вознаграждения мозга. Поскольку групповая эмоциональная динамика является центральной задачей социальной нейробиологии, изучение эмоций в естественных / экологических условиях приобретает все больший интерес. Это исследование было направлено на то, чтобы показать, что ЭЭГ высокой плотности (HD-ЭЭГ) способна выявлять паттерны мозговой деятельности, ранее идентифицированные с помощью фМРТ или ПЭТ-сканирования, когда субъект испытывает приятный музыкальный озноб. Мы использовали HD-ЭЭГ для записи участников (11 женщин, 7 мужчин) во время прослушивания их любимых приятных музыкальных отрывков, вызывающих озноб; они сообщали о своем субъективном эмоциональном состоянии от низкого удовольствия до озноба. Результаты HD-ЭЭГ показали увеличение тета-активности в префронтальной коре при увеличении возбуждения и эмоциональных оценок, которые связаны с активацией орбитофронтальной коры, локализованной с использованием алгоритмов локализации источника. Кроме того, мы выявили два специфических паттерна озноба: снижение тета-активности в правой центральной области, что может отражать дополнительную активацию моторной области во время озноба и может быть связано с обработкой ритмического ожидания, и снижение тета-активности в правой височной области, которая может быть связана с музыкальным восприятием и может отражать активность правой верхней височной извилины. Альфа-фронтальная/префронтальная асимметрия не отражала испытываемого эмоционального удовольствия, но повышенное отношение фронтальной бета-альфа (мера возбуждения) соответствовало повышенным эмоциональным оценкам. Эти результаты позволяют предположить, что ЭЭГ может быть надежным методом и перспективным инструментом для исследования группового музыкального удовольствия посредством обработки музыкального вознаграждения.

Введение

Власть музыки над человеческими эмоциями интригует, и в настоящее время ведутся споры не о механизмах того, как музыка может вызывать удовольствие, а о том, почему музыка может быть полезным опытом (Goupil and Aucouturier, 2019). Музыка вызывает как заметные изменения в эмоциональном состоянии индивида вплоть до музыкального трепета (Goldstein, 1980), так и коллективное эмоциональное заражение в социальном контексте (Egermann et al., 2011). На индивидуальном уровне интенсивная музыкальная эмоция, затрагивающая области лимбической системы, может вызвать приятное и полезное переживание: музыкальный озноб (Blood and Zatorre, 2001; Salimpoor et al., 2009, 2011). В своей парадигме участники давали очень приятные музыкальные отрывки и постоянно сообщали о своем чувстве эмоционального удовольствия во время прослушивания музыки (нейтральное, низкое удовольствие, высокое удовольствие и озноб). Феномен удовольствия, связанный с ознобом, состоит из двух фаз: фазы ожидания перед ознобом, когда удовольствие растет, со специфическим высвобождением дофамина в дорсальном стриатуме (хвостатом) и фазы пикового удовольствия с высвобождением дофамина в вентральном стриатуме (прилежащем ядре) (Салимпур и др., 2011). Кроме того, фармакологическое исследование Ferreri et al. (2019) показали, что дофаминергические высвобождения были не только следствием, но и фактически одной из причин испытываемого эмоционального удовольствия. Эти церебральные исследования остаются ограниченными лабораторными экспериментами с тяжелыми методами нейровизуализации ( фМРТ, ПЭТ-сканирование), в то время как социальная нейробиология, а следовательно, и изучение коллективных эмоций, движется к естественным/экологическим парадигмам (Acquadro et al., 2016; Volpe et al., 2016; Dikker et al., 2017; Bevilacqua et al., 2018; Soto et al., 2018; Swarbrick et al., 2018; Matusz et al., 2019). Использование мобильной беспроводной ЭЭГ может обеспечить возможность изучения мозговой активности во время пиковой эмоции музыкального озноба в экологических/природных условиях, особенно потому, что она может быть использована в парадигмах гиперсканирования с несколькими участниками одновременно (Lindenberger et al., 2009; M?ller et al., 2013, 2018; S?nger et al., 2013; Acquadro et al., 2016).

Электроэнцефалография (ЭЭГ) - это прямое измерение электрической активности головного мозга, которое дает высокое временное разрешение в миллисекундном диапазоне. При высокой плотности ЭЭГ (HD-ЭЭГ) большая площадь волосистой части головы покрывается электродами, что позволяет исследовать кортикальные источники поверхностной активности с приемлемым пространственным разрешением (оцениваемым в пределах сантиметра). Хотя музыкальные ознобы еще не были изучены с помощью ЭЭГ, HD-ЭЭГ позволяет реконструкции источника идентифицировать кортикальные истоки поверхностной активности (Michel and Brunet, 2019). Таким образом, деятельность этих источников можно сравнить с деятельностью, уже известной в структурах, связанных с музыкальным вознаграждением.

Более ранние данные классической ЭЭГ предполагают, что низкие частоты, такие как тета-колебания, участвуют в обработке вознаграждения (Aftanas and Golocheikine, 2001; Wingerden et al., 2010; Gruber et al., 2013). Сообщается, что тета-активность связана с обработкой памяти в контекстах вознаграждения (Gruber et al., 2013; Пу И Юй, 2019). Более сильная активность в тета-диапазоне частот была обнаружена в лобно-медиальных участках после начала вознаграждающей обратной связи (Pornpattanangkul and Nusslock, 2016) и на затылочно-теменных и лобно-центральных электродах при сравнении ожидания высокой и низкой награды (Steiger and Bunzeck, 2017). В музыкальном контексте сообщалось об изменениях тета-диапазона во фронтально-центральной области во время восприятия музыки, которые также соответствуют высокому эмоциональному возбуждению (Lin et al., 2010). По сравнению с нейтральными музыкальными отрывками, очень приятная музыка провоцирует более высокую колебательную активность в тета-диапазоне над фронто-центральными областями, чем нейтральные музыкальные отрывки (Nemati et al., 2019). Тета-энергия увеличивается в медиальной лобной области при положительных музыкальных стимулах (Omigie et al., 2015) и для приятной музыки (Sammler et al., 2007). Чем больше петель передней поясной коры ( АСС) и медиальной лобной коры активируются во время прослушивания музыки, тем больше возрастает фронтально-медиальная тета-мощность (J?ncke et al., 2015). Специфическая тета / альфа активность относительно валентности музыки ( как аверсивная/негативная, так и привлекательная/позитивная) может быть опосредована миндалевидным телом, которое является прямым модулятором слуховой и орбитофронтальной коры для обработки музыкальных эмоций (Omigie et al., 2015). Было также высказано предположение, что тета-колебания играют определенную роль в синхронизации темпоральных и префронтальных структур во время музыкальной эмоциональной обработки (Lewis, 2005). Кроме того, общая фронтальная Альфа-асимметрия ЭЭГ (разница в мощности между правым и левым полушариями), которая, как сообщается, является хорошим показателем эмоционального состояния при прослушивании музыки (Schmidt and Trainor, 2001; Davidson, 2004; Harmon-Jones et al., 2010; Ramirez and Vamvakousis, 2012; Vecchiato et al., 2012; Arjmand et al., 2017; Mennella et al., 2017; Ramirez et al., 2018), должен быть интересным кандидатом для изучения кортикальных паттернов, задействованных во время музыкального озноба.

Целью настоящего исследования было использование HD-ЭЭГ для выявления специфических кортикальных паттернов, лежащих в основе музыкального озноба. Наша основная гипотеза состояла в том, что увеличение ощущаемого удовольствия по шкале от нейтрального (самая низкая интенсивность) до озноба (максимальная интенсивность) должно вызывать увеличение тета-активности в лобно-центральных областях и специфический паттерн тета-активности в Центрально-теменной и височной областях.

Материалы и методы

Этика

Исследование было одобрено независимым комитетом по этике (CPP Ouest V-Rennes; № 2018-A01653-52) и следует рекомендациям французского закона Жар-де (Статья R1121-1 1 Кодекса общественного здравоохранения Франции с поправками, внесенными декретом 127 № 2017-884 от мая 2017 года) о неинвазивных протоколах с участием здоровых людей. Все участники получили информацию в полном объеме как устно, так и на бумаге и подписали письменную форму информированного согласия перед включением в исследование.

Участники

Выборка для данного исследования состояла из 18 здоровых добровольцев (11 женщин, 7 мужчин) со средним возрастом 39,7 года (SD 18,3, диапазон 18-73). Все они были правшами (Edinburgh Inventory score >50; > Oldfield, 1971), были чувствительны к музыкальному вознаграждению в соответствии с барселонским опросником музыкального вознаграждения (Mas-Herrero et al., 2013; Saliba et al., 2016) (общий балл BMRQ >65, гедоническая/высоко-гипергедоническая группа от > Mas-Herrero et al., 2014), и часто испытывали озноб, вызванный приятной музыкой. Десять участников этой выборки были музыкантами-любителями (среднее значение 20,2 года практики, SD 13,37, диапазон 10-55).

Вербовка осуществлялась с помощью рекламных плакатов в нашем университете и больнице. Восемьдесят девять человек откликнулись на нашу просьбу или связались с нами напрямую, чтобы принять участие в этом исследовании. Пятьдесят восемь из них не соответствовали критериям отбора (2 набрали меньше 65 баллов по BRMQ, 3 не были исключительно правшами, 9 не предоставили достаточно холодных экстрактов, 36 не ответили после их первоначального запроса информации/не отправили обратно анкеты, для 7 мы не могли запрограммировать встречу, и у 1 была стрижка, несовместимая с записью ЭЭГ). С восемью участниками больше не связывались после их просьбы об участии, поскольку крайний срок включения в программу уже прошел. Наконец, 23 субъекта прошли медицинское обследование, чтобы подтвердить, что у них был нормальный слух (с помощью тестов аудиограммы) и отсутствие неврологических или психиатрических расстройств. Все они подписали форму информированного согласия. Среди них пять участников в конечном счете не были включены в анализ; три участника сообщили об одном или нулевом случае озноба во время эксперимента, а для двух участников не было зарегистрировано достаточного количества эпох ЭЭГ, свободных от артефактов.

Записи ЭЭГ

Сигналы ЭЭГ регистрировались с помощью 256-канальной сенсорной сети (от Electrical Geodesics) с высокоимпедансным усилителем NetAmp 300 (Electrical Geodesics). Непрерывная запись производилась с высокочастотным набором 0,1 Гц и частотой дискретизации 1000 Гц; все каналы были привязаны к вершине (Cz), а импедансы были ниже 50 кОм. Программное обеспечение Cartool (версия 3.7) использовалось для предварительной обработки всех данных ЭЭГ, применялся Нотч-фильтр, фиксированный на 50 Гц, данные фильтровались полосовой фильтрацией от 1 до 30 Гц, и выполнялась средняя повторная привязка всех каналов.

Процедуры и поведенческие данные

Во время сеанса прослушивания участники сидели в удобном кресле, держали глаза закрытыми и слушали через внутриушные наушники (Earpods) пять вызывающих холод экстрактов (без каких-либо ограничений в отношении музыкального стиля или музыкального направления), которые они предоставили, и три дополнительных нейтральных экстракта, выбранных экспериментаторами. Им было предложено постоянно сообщать о своем чувстве эмоционального удовольствия, непрерывно нажимая на четырехкнопочный блок ответов в соответствии с четырьмя уровнями: (1) нейтральное, (2) низкое удовольствие, (3) высокое удовольствие и (4) озноб (от Salimpoor et al., 2009, 2011).

Экстракты разделялись 30-секундными паузами без музыки, что давало сеанс прослушивания в общей сложности около 15 минут (см. схему эксперимента на Рис.1). Все музыкальные отрывки были сокращены до 90 С, включая 60 С до пика удовольствия (указанного самими участниками перед экспериментом), и нормализованы до 0 дБ, включая прогрессивное затухание/затухание 3 С.

Рисунок 1

Рисунок 1. Представление экспериментальной процедуры. Было прослушано восемь экстрактов (пять вызывающих озноб экстрактов и три нейтральных экстракта). Экстракты были длиной 90 С и калиброваны так, чтобы начать за 60 С до указанных моментов, вызывающих охлаждение.

Нейтральные экстракты были отобраны из списка музыкальных экстрактов, которые были оценены по привлекательности/непривлекательности и возбуждению независимой выборкой из 12 человек до эксперимента. Средняя привлекательность / непривлекательность трех последних выбранных экстрактов находилась в диапазоне от -1 до +1 (по шкале от -5 = “непривлекательный экстракт” до +5 = “очень приятный”), а среднее возбуждение было ниже 3 (по шкале от 0 = “низкая интенсивность” до 10 = “максимальная интенсивность”). Участники, включенные в исследование, не были знакомы с этими нейтральными экстрактами.

Три сеанса прослушивания были записаны с использованием трех различных систем ЭЭГ. Только один сеанс записи использовал HD-ЭЭГ, и результаты, представленные в этой статье, касаются только данных HD-ЭЭГ. Участникам предлагалось сообщать о каждом случае озноба, когда они испытывали сильное эмоциональное удовольствие, сопровождаемое физическими ощущениями, такими как мурашки по коже или трепет, волосы встают дыбом, покалывание или дрожь по спине. Если они уже нажимали кнопку "озноб“, их просили отпустить и снова нажать кнопку "озноб", чтобы указать на каждый "новый озноб"."Каждый участник оценил свое общее удовольствие от эксперимента (относительно условий эксперимента и процедуры эксперимента) по 10-балльной шкале Лайкерта от 1 (мне совсем не понравился эксперимент) до 10 (мне действительно понравился эксперимент) и оценил каждый из собственных отрывков для возбуждения (от 1; “этот отрывок очень успокаивает” до 10; “этот отрывок очень возбуждает/возбуждает”) и эмоциональной валентности (от -5).; "этот экстракт имеет отрицательную валентность,он вызывал грустные чувства / меланхолию и т. д."до +5;" этот экстракт имеет положительную валентность, он вызывал радость, счастье и т. д.”).

Анализ и статистика

Нейтральные экстракты были выбраны так, чтобы они не были ни приятными, ни неприятными. Большинство участников сообщили о трудностях различения между нейтральным и низким эмоциональным состоянием удовольствия и обычно использовали только одно из двух условий, когда сообщали о низком эмоциональном состоянии. Поэтому эти два состояния были сгруппированы вместе как состояние "низкого удовольствия". Мы вычислили периоды времени, за которые участник сообщал о каждом из них-о низком удовольствии, высоком удовольствии или ознобе. Для этих периодов были выделены эпохи по 1 С для трех эмоциональных состояний: (1) низкое удовольствие, (2) высокое удовольствие и (3) озноб. Каждая эпоха с визуально обнаруживаемыми артефактами была удалена из анализа. Частотный анализ с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT) был проведен на трех частотных диапазонах для каждой эпохи каждого состояния: тета (4-8 Гц), Альфа (8-12 Гц) и бета (12-20 Гц) с использованием программного обеспечения MATLAB (2019a). Спектральная плотность мощности (PSD) оценивалась для каждого условия с использованием метода Уэлча (hanning window 50% overlap), основанного на квадрате величины БПФ. Восемь областей интереса (Роис) были исследованы для каждой полосы частот: левый центральный (ЛНР), правый центр (РЦ), левой лобной (LF) и правой лобной (РФ), левой лобной (ФНЧ), правой лобной (ПФР), левой височной (л) и правой височной (РТ) (см. Рис. 2). Расчет валентности был выполнен в соответствии с теорией подхода/вывода (Schmidt and Trainor, 2001; Altenm?ller et al., 2002; Arjmand et al., 2017); средняя межполушарная разница значений PSD в альфа-диапазоне частот была рассчитана для фронтальной области и пре-фронтальной области следующим образом:

Рисунок 2

Рисунок 2. Область интереса для анализа ЭЭГ: LPF, левая префронтальная; RPF, правая префронтальная; LF, левая лобная; RF, правая лобная; LT, левая височная; RT, правая височная; LC, левая центральная; RC, правая центральная.

AlphafrontalAsymmetry=(?PSDRFROI)-(?PSDLFROI)

AlphaprefrontalAsymmetry=(?PSDRPFROI)-(?PSDLPFROI)

Анализ возбуждения основан на методе, используемом Ramirez and Vamvakousis (2012) и Ramirez et al. (2018) было выполнено путем вычисления отношения бета к Альфа в соответствии со следующим уравнением:

BetatoAlpharatio=(?PSDROILF+?PSDROIRF)(?PSDROILF+?PSDROIRF)

Чтобы определить источник, генерирующий активность, наблюдаемую на коже головы, можно применить анализ локализации источника, который преобразует ЭЭГ в реальную нейровизуализационную модальность (Michel and Brunet, 2019). Основываясь на структурах и областях, которые, как уже известно, участвуют в музыкальном удовольствии и музыкальном ознобе, идентификация источников сигнала укрепила бы интерпретацию поверхностной деятельности. Локализация источника проводилась по средним великим средним участников 1-й эпохи для каждого условия. Локализация источника оценивалась с помощью линейного обратного решения, основанного на модели локального авторегрессионного среднего (LAURA) (Menendez et al., 2001; Brunet et al., 2011). Локализация источника была применена к пяти областям интереса, которые были созданы с помощью программного обеспечения Cartool и основаны на литературе по фМРТ (Blood and Zatorre, 2001; Brown et al., 2004; Salimpoor et al., 2011): (1) орбито-лобная извилина (ОФГ), (2) дополнительная двигательная область (СМА), (3) двусторонний островок (Инс), (4) правая верхняя височная извилина (РСТГ) и (5) левая верхняя височная извилина (ЛСТГ).

Весь статистический анализ проводился с использованием программного обеспечения R Studio (версия 3.5.2; 2018-12-20). Для получения поведенческих данных были проведены корреляции Пирсона r, чтобы исследовать связь между количеством зарегистрированных ознобов и оценками BMRQ, полом, возрастом и годами музыкальной практики. Нормальность каждого набора данных была подтверждена с помощью тестов Колмогорова-Смирнова. Для анализа ЭЭГ были сопоставлены три состояния (низкое удовольствие, высокое удовольствие и озноб) для Альфа-лобной асимметрии, Альфа-префронтальной асимметрии, отношения бета к Альфа, а также для значений PSD в тета-и Альфа-диапазонах частот для каждого ROI (LC, RC, LF, RF, LPF, RPF, LT и RT) с использованием повторных измерений ANOVA (? = 0,05) с последующим пост-hoc тестированием с использованием коррекции Бонферрони в ROIs. Для локализации источника были применены повторные измерения ANOVA для сравнения трех условий внутри ROIs (SMA, OFC, Ins, LSTG и RSTG) с использованием больших средних значений эпох, а пост-специальные тесты были выполнены с использованием коррекции Бонферрони, основанной на множественности тестов внутри и между ROIs.

Результаты

Поведенческие Данные

18 участников сообщили о 305 ознобах во время сеансов прослушивания, со средним значением 16,9 (SD 12,8) озноба на одного участника и средней продолжительностью 8,75 с (SD 10,71) (подробности в Таблице 1). Продолжительность сообщенного озноба была очень различной у разных участников. Многие ознобы возникали вне времени ожидаемого пика удовольствия. Наш анализ не выявил никакой связи между количеством сообщений о простуде и полом, возрастом, оценкой BMRQ или количеством лет музыкальной практики. Участники оценили свое общее удовольствие от эксперимента в среднем на 7,9 балла (SD 0,9, диапазон 5-9 баллов) по 10-балльной шкале Лайкерта. Похоже, что озноб, о котором сообщали участники во время прослушивания, не всегда соответствовал пиковому удовольствию, ранее указанному участником.

Таблица 1

Таблица 1. Количество зарегистрированных ознобов и средняя продолжительность по участникам.

Результаты ЭЭГ

Значения Спектральной Плотности Мощности

Тета частотный диапазон

Результаты показывают специфическую активность в тета-диапазоне частот в центральной, правой префронтальной и правой височной областях. Сравнение значений НС в тета-диапазоне частот для каждого условия (минимум удовольствия, максимум удовольствия, и озноб) выявилась значительная группа эффект для ЛНР Руа [Ф(2.15) = 3.75; Р = 0.033], радиоуправляемый Руа [Ф(2.15) = 4.09; Р = 0.025], К. Руа [Ф(2.15) = 5.88; Р = 0.006], и ОПП Руа [Ф(2.15) = 3.28; Р = 0.049] (Рис. 3). Post hoc анализ показал, что значения PSD были значительно ниже для озноба по сравнению с низким удовольствием (RC ROI p = 0,042; RT ROI p = 0,004), а значения PSD были значительно выше для озноба по сравнению с низким удовольствием для ROI RPF (Р = 0,046).

Рисунок 3

Рисунок 3. А) сравнение значений спектральной плотности мощности (мкв2/Гц) в тета-и альфа-диапазоне частот для каждого состояния (LP, низкое удовольствие; HP, высокое удовольствие; озноб) в префронтальной, лобной, Центральной и височной ROIs (*p < 0,05, * *p (B) поверхностная топография для каждого состояния показала повышенную положительность для озноба и постепенно увеличивающуюся положительность в парието-центральных участках по мере увеличения эмоции (мкВ).

Ретроспективный анализ не выявил каких-либо различий между ознобом и низким удовольствием ЛНР рентабельности (Р = 0.058), или какие-либо значительные различия между низким и высоким удовольствием ЛНР Руа (П > 1), РК Руа (П > 1), к. Руа (Р = 0.3), и ПФР рентабельность инвестиций (Р = 0.86). Post hoc анализ также не выявил достоверных различий между высоким удовольствием и ознобом для LC ROI (p = 0,085), RC ROI (p = 0,072), RT ROI (p = 0,27) или RPF (p = 0,44).

Никаких серьезных последствий от разных условий, но, скорее, “тенденции”, показывающие увеличение тета СДП значение для ФНЧ Руа [Ф(2.15) = 2.84; Р = 0.071], и снижение тета-СДП значение если РОИ [Ф(2.15) = 2.78; Р = 0.075] и RF Руа [Ф(2.15) = 3.15; Р = 0.055] в качестве эмоциональной оценкой увеличился (Рис. 3). Для LT ROI не было обнаружено никаких эффектов [F(2.15) = 0.13; p = 0.87].

Полоса альфа-частот

Тот же анализ, сравнивающий значение PSD в Альфа-диапазонах частот для каждого условия, не выявил значимых групповых эффектов ни для одного ROI (все p-значения > 0,9) (рис.3).

Соотношение бета-альфа и Альфа-асимметрия

Для анализа отношения бета к Альфа сравнение каждого условия показало значительный групповой эффект [F( 2.15) = 4.77; p = 0.014] (Рис.4). Анализ Post hoc выявил существенные различия между ознобом и двумя другими состояниями (озноб против низкого удовольствия, Р = 0,041; озноб против высокого удовольствия, Р = 0,028). Соотношение бета-альфа было выше для озноба, чем для низкого удовольствия и высокого удовольствия.

Рисунок 4

Рисунок 4. Сравнение значений спектральной плотности мощности (мкВ2/ Гц) для каждого состояния (LP, низкое удовольствие; HP, высокое удовольствие; озноб) для соотношения бета-альфа, фронтальной асимметриии префронтальной асимметрии (*p

Для анализа асимметрии сравнение каждого условия не показало значимого группового эффекта ни для Альфа-фронтальной асимметрии [F(2.15) = 0.32; p = 0.75], ни для Альфа-префронтальной асимметрии [F( 2.15) = 0.06; p = 0.94] (Рис.4).

Исходное Изображение

Источник локализации выявлена положительная взаимосвязь между повышенной эмоциональной оценкой и интенсивностью активации медиальной орбито-фронтальной коры [Ф(2.15) = 17.4; п < 1.10-5], двусторонние инсула [Ф(2.15) = 21.63; п < 1.10-6], дополнительной моторной зоны [Ф(2.15) = 27.3; п < 1.10-7], и левой и правой верхней височной извилины [LSTG: Ф(2.15) = 17.76, п < 0.00001; РСТГ: Ф(2.15) = 22.05, п < 1.10-6]. Статистический анализ выявил достоверную разницу для озноба по сравнению с низким удовольствием (OFC: p < 0.001, Ins: p < 0.0001, SMA: p < 1.10-5, LSTG: p < 0.001, RSTG: p < 0.0001) и для озноба по сравнению с высоким удовольствием (OFC: p < 0.01, Ins: p < 0.001, SMA: p < 0.0001, LSTG: p < 0.01, RSTG: p < 0.001) (см. Рис.5).

Рисунок 5

Рисунок 5. А) плотность источника тока (МКА/мм3) для каждого состояния (LP, низкое удовольствие; HP, высокое удовольствие; озноб) для дополнительной моторной области, двустороннего островка, орбитофронтальной коры и верхней височной извилины. (Б) представление корковых активаций (МКА/мм3) для орбито-фронтальной коры/VmPFC комплекса в сагиттальной и трансверзальной плоскостях (*п < 0.01, **Р < 0.001, ***Р < 0.0001, ****п < 1.10-5, ошибок бары представляют семь).

При сравнении всех ROI для высокого и низкого удовольствия (все p-значения > 1) достоверных различий обнаружено не было.

общее обсуждение

Целью настоящего исследования было изучение нейронной обработки, которая происходит во время музыкального озноба с помощью HD-ЭЭГ. Результаты ЭЭГ подтвердили специфическую активность над префронтальными областями в тета-диапазоне частот, но мы не наблюдали специфических паттернов Альфа-асимметрии, связанных с системой приближения/отвода. Локализация источника позволила выявить большую активность в островке, ОФК и СМА, что подтвердило специфичность поверхностной активности для озноба. Эти три активированные области согласуются с предыдущими результатами нейровизуализационных исследований, которые также выявили двусторонний островок, ОФК, вентромедиальную префронтальную кору, СМА и вентральный/Дорсальный стриатум, участвующие в музыкальном ознобе (Blood et al., 1999; Blood and Zatorre, 2001; and Brown et al., 2004).

Специфическая тета-активность была ранее выявлена в музыкальной эмоциональной обработке (Ramos and Corsi-Cabrera, 1989). Результаты из префронтальных областей подтверждают предыдущие результаты, которые предполагали более высокую активность тета-диапазона над фронто-срединными областями и фронто-медиальной областью для приятных по сравнению с нейтральными музыкальными отрывками (Sammler et al., 2007; J?ncke et al., 2015; Nemati et al., 2019), для положительных музыкальных стимулов (Omigie et al., 2015; Rogenmoser et al., 2016). Тета-активность может быть связана с ожиданием вознаграждения, памятью и вниманием (Burgess and Gruzelier, 1997; Krause et al., 1999; Gruber et al., 2013; Pu and Yu, 2019), который является ключевым компонентом эмоциональных реакций на музыку (Brattico and Pearce, 2013). Более точно, тета-активность связана с успешной работой памяти в контексте высокого вознаграждения и, как сообщается, связана с дофаминергической активностью (Gruber et al., 2013). Специфическая фронтальная тета-активность может быть отражением поверхностной активности активации системы вознаграждения через сеть, включающую миндалину, островок и ОФК, которая, как было установлено ранее, соответствует возникновению озноба (Blood and Zatorre, 2001). Представление активности источника также предполагает, что вентральная тегментальная область вовлечена во время озноба, несмотря на то, что она не является одной из структур, на которые мы нацелились в нашем анализе. ОФК участвует в обработке вознаграждения (Berridge, 2003) и тесно связан с такими структурами вознаграждения, как миндалина, парагиппокампальная кора и медиальная префронтальная кора (Bechara et al., 1994). Он вовлечен в систему, лежащую в основе вегетативных реакций на музыку (Koelsch, 2014), и активация правого ОФК коррелирует с оценками приятности (Blood et al., 1999) и интенсивность озноба (Blood and Zatorre, 2001). Установлено, что интенсивность озноба коррелирует с интенсивностью стриатума и активностью ОФК (Blood and Zatorre, 2001; Salimpoor et al., 2011) и что тета-активность может быть кортикальной активностью, связанной с активацией структуры вознаграждения. Рассматривая эти факты в дополнение к постепенному увеличению тета-активности в префронтальном РОИ при увеличении эмоциональных оценок, мы можем обоснованно предположить, что увеличение мощности тета-активности связано с интенсивностью ощущаемого удовольствия. Дальнейшая тета-активность на фронтоцентральных участках может зависеть от уровня возбуждения (Sammler et al., 2007). Как было предложено в работах J?ncke et al. (2015) повышенная активность в правом по сравнению с левым ОФК, наблюдавшаяся при локализации источника, соответствовала значительному увеличению тета-активности в правом префронтале. Это также еще один аргумент в пользу влияния ОФК на производство тета-префронтальной активности. Однако те же самые общие тенденции, обнаруженные как в левой, так и в правой префронтальной областях, указывают на то, что музыкальное удовольствие отражается как в левой, так и в правой лобных областях, независимо от положительной или отрицательной эмоциональной валентности.

Известно, что SMA ассоциируется с системой вознаграждения (Knutson et al., 2001), и его участие ранее было выявлено при музыкальном ознобе с использованием ПЭТ; rCBF увеличивался в SMA во время озноба (Blood and Zatorre, 2001). Кроме того, корреляционный анализ показал, что ркбф в СМА (а также островке и ОФК) положительно коррелирует с увеличением ряда психофизиологических параметров (ЧСС, частоты дыхания и электромиографии). Снижение тета-колебательной активности в центральной области может быть связано со специфической активностью СМА во время озноба. Как локализация источника, так и поверхностная активность показали большую разницу для озноба по сравнению с двумя другими состояниями, и не было никаких различий между низким и высоким удовольствием. На данный момент мы не можем объяснить более сильный эффект снижения тета—активности в правой по сравнению с левой центральной ROI, хотя—что касается префронтальных областей-те же тенденции были обнаружены и в левой, и в правой ROI.

Результаты нашего исследования также показали постепенное снижение тета-мощности для правой височной ROI и увеличение активности как в левой, так и в правой верхней височной извилине. Поскольку известно, что верхняя височная извилина активируется при обработке музыкальных симпатий / антипатий (Brown et al., 2004), а знакомство влияет на нервные реакции в слуховой коре (Pereira et al., 2011), мы предположили, что эта временная активность связана со слуховой корой. Слуховая кора, локализованная в верхней височной извилине, связана с ОФК, и эти две структуры обмениваются информацией во время обработки музыки (Brown et al., 2004). Активность, которая была идентифицирована с локализацией источника из правой верхней височной извилины Joucla et al. (2018), вероятно, является признаком музыкальной симпатии, и эти выводы, по-видимому, согласуются с нашими. Кроме того, исследование предсказало, что люди, которые часто испытывают музыкальный озноб, имеют более высокую структурную связь (больший объем связи белого вещества) между префронтальной медиальной корой, островком и задней верхней височной извилиной (Sachs et al., 2016). Мы предполагаем, что тета-активность в правом височном ROI может быть связана с обработкой музыкальных симпатий. Однако мы наблюдали повышенную активацию как двустороннего островка, так и левой и правой височных извилин с более высокими эмоциональными оценками. Трудно сделать однозначный вывод о правой височной поверхностной активности, потому что островок и слуховая кора являются смежными структурами, которые могли бы быть вовлечены и в то, и в другое.

Мы не обнаружили специфического эффекта ни для осцилляторных ритмов в альфа-диапазоне, ни для Альфа-фронтальной и префронтальной асимметрии. Мы предположили, что кульминация эмоционального подъема связана с активацией измерения подхода относительно положительной / вознаграждающей стимуляции (Omigie et al., 2015)- от нейтрального до озноба следует постепенно активизировать размерность подхода, что приводит к увеличению Альфа-асимметрии. Экстракты для каждого участника не ограничивались только положительной или отрицательной валентностью, и это должно было повлиять на результаты асимметрии. Мажорный или минорный модус музыки может передавать радостные или грустные эмоции, которые, соответственно, увеличивают или уменьшают Альфа-мощность в левой лобной области (Schmidt and Trainor, 2001; Tsang et al., 2001). Опыт озноба довольно трудно воспроизвести по требованию, поэтому мы не ограничивали валентность стимулов, потому что это не было ни целью, ни выгодой для этих исследований. Мы считали, что такое ограничение не соответствует нашим представлениям и отражало бы мозговую активность только относительно положительно или отрицательно валентных приятных музыкальных ознобов.

Расчет возбуждения показал увеличение соотношения ? / ? в лобных областях. Не было никакого влияния на альфа-полосу над лобной областью; однако те же самые незначительные тенденции можно идентифицировать для большинства участников, которые демонстрировали снижение Альфа-мощности на лобной ROI во время озноба, что объясняет Наши результаты. С помощью фМРТ были идентифицированы несколько структур, таких как миндалина, префронтальная кора или даже слуховая кора, которые были связаны с изменениями возбуждения во время прослушивания музыки (Daly et al., 2019). Дальнейший анализ связности с использованием фМРТ уже продемонстрировал тесную взаимосвязь между прилежащим ядром, вентральной тегментальной областью и гипоталамусом в исследованиях аффективных реакций на музыку (Menon and Levitin, 2005). Анализ связности также выявил тесную взаимосвязь между несколькими структурами аффективной и вегетативной систем. Гипоталамус и особенно островок, который показал связь с прилежащим ядром во время прослушивания музыки (Menon and Levitin, 2005), соответствуют источникам, локализованным в нашем исследовании.

У нашего эксперимента есть некоторые ограничения. Из-за ограничений эксперимента озноб мог быть вызван “самовнушением”, поскольку участники ожидали определенного момента, вызывающего озноб, который они ранее указали. Это могло бы усилить фазу ожидания, выделенную Салимпуром и др. (2011). Таким образом, исследование озноба, вызванного музыкой в естественной экологической обстановке, может дать несколько иные результаты ЭЭГ. Кроме того, несколько участников сообщили, что “асептическая” обстановка нашей экспериментальной комнаты может влиять на эмоции, а следовательно, и на переживание озноба. По этой причине некоторые участники не сообщали о достаточном количестве озноба и поэтому были исключены из анализа ЭЭГ. Большее число случаев озноба на одного испытуемого, а также более крупная выборка могли бы усилить общие результаты ЭЭГ и надежность эффектов. Влияние наушников на локальное электрическое поле не было оценено, и двигательная активность, связанная с непрерывными отчетами, возможно, немного повлияла на колебательную активность.

Вывод

В заключение, наши результаты показывают, что HD-ЭЭГ может предоставить релевантную информацию о музыкальном удовольствии и приятных музыкальных ознобах в основном в правой префронтальной, височной и центральной областях в тета-диапазоне. Эта работа является первым шагом для изучения музыкального озноба с использованием ЭЭГ в более экологических парадигмах. В будущих экспериментах, с развитием беспроводных мобильных ЭЭГ-систем и в сочетании с физиологическими измерениями, записи ЭЭГ, характеризующие музыкальное удовольствие и музыкальный озноб как в социальных контекстах, так и в условиях жизни, обеспечат релевантный параметр для изучения эмоциональной синхронизации групп (Chabin et al., 2020).

Заявление О Доступности Данных

Наборы данных, представленные в этом исследовании, можно найти в онлайновых хранилищах по следующему адресу: https://figshare.com/articles/Cerebral_activity_during_peak_emotion_in_response_to_music_revealed_by_High-Density_EEG_/11687868.

Этическое Заявление

Исследование было одобрено независимым комитетом по этике (CPP Ouest V-Rennes; № 2018-A01653-52) и следует рекомендациям французского закона Жар-де (Статья R1121-1 1 Кодекса общественного здравоохранения Франции с поправками, внесенными декретом 127 № 2017-884 от мая 2017 года) о неинвазивных протоколах с участием здоровых людей. Все участники получили информацию в полном объеме как устно, так и на бумаге и подписали письменную форму информированного согласия перед включением в исследование.

Источник: www.frontiersin.org

Комментарии: