Neurophysiology mechanisms of formation of sensimotor reactions of choice in ontogenesis
Main Article Content
Abstract
In children, adolescents and young men, the amplitude-frequency characteristics of
the evoked potentials (EP) of the brain and the speed and qualitative characteristics of the response to the
choice of one of the three (RC1-3) signals were studied. It was found that the formation of sensorimotor
reactions of choice in children, adolescents and young men is characterized by a gradual decrease in the
number of errors and an increase in the speed of RC1-3, as well as a decrease in latencies and an
increase in the amplitude of the P300 VP wave, which reach the highest level in 18-20 year olds.
ISSN 2076-5835. Вісник Черкаського університету. 2022. №2
20
Purpose. In this regard, the purpose of the research was to reveal age-related features of
neurophysiological mechanisms of regulation of sensory-motor differentiation reactions and processing
information in the RC1-3mode for children, teenagers and young people.
Methods. Evoked brain activity investigated according to indicators ЕP and also investigated
speed and qualitative characteristics of differentiation of visual information in the RC1-3 mode with using
a set of instrumental examination methods in 27 children 8-9 years old, 40 teenagers 12-13 years old and
young people18-20 years old.
Results. In children, adolescents and young men, different neurophysiological mechanisms of
regulation of information processing in the RC1-3 mode are established, which is confirmed by the
presence of probable differences in the number of errors, reaction speed, and early and late amplitudefrequency characteristics of VP. In children 8-9 years old, simultaneous activation of early (N1, P1, N2,
P2) and deactivation of late (P3) VPs of the cerebral cortex and probably a greater number of errors and
a low speed of RC1-3 were found, which indicates the presence of cortical-subcortical dysfunction
sensorimotor system. Adolescents 14-15 and young men 18-20 years old are characterized by a high speed
of RC1-3 and a smaller number of errors, a higher amplitude of the interpeak intervals N1-P2 and P2-N2
and P300 and shorter latencies of the P3 wave of VP.
Originality. Neurophysiological studies of VP P300 in children, adolescents and young men
revealed that changes in the structural and functional organization of the cerebral cortex occur with age
for the RC1-3 reaction.
Conclusions. They are characterized by a transition from the involvement of diffuse activation of
neuronal brain structures in children to their local organization in adolescents and young men
Article Details
Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
AGREEMENT ABOUT TRANSMISSION OF COPYRIGHT
I, the author of the article / We, the authors of the manuscript _______________________________________________________________________
in case of its acceptance for publication, we transfer the following rights to the founders and editorial boards of the scientific publication "Cherkasy University Bulletin: Biological Sciences Series":
1. Publication of this article in Ukrainian (English) and distribution of its printed version.
2. Dissemination of the electronic version of the article through any electronic means (placing on the official journal web site, in electronic databases, repositories, etc.). At the same time we reserve the right without consent of the editorial board and the founders:
1. Use the materials of the article in whole or in part for educational purposes.
2. To use the materials of the article in whole or in part for writing your own theses.
3. Use article materials to prepare Summarys, conference reports, and oral presentations.
4. Post electronic copies of the article (including the final electronic version downloaded from the journal's official website) to:
a. personal web-pecypcax of all authors (web sites, web pages, blogs, etc.);
b. web-pecypcax of the institutions where the authors work (including electronic institutional repositories);
with. non-profit, open-source web-pecypcax (such as arXiv.org).
With this agreement, we also certify that the submitted manuscript meets the following criteria:
1. Does not contain calls for violence, incitement of racial or ethnic enmity, which are disturbing, threatening, shameful, libelous, cruel, indecent, vulgar, etc.
2. Does not infringe the copyrights and intellectual property rights of others or organizations; contains all the references to the cited authors and / or publications envisaged by applicable copyright law, as well as the results and facts used in the article by other authors or organizations.
3. It has not been previously published in other publishers and has not been published in other publications.
4. Does not include materials that are not subject to publication in the open press, in accordance with applicable law.
____________________ ___________________
First name, Last name, signature of the author
"___" __________ 20__
References
Иваницкий А. М. Нисходящие влияния от психического уровня на физиологический могут быть
основой свободы воли. Журнал высшей нервной деятельности им. И. П Павлова, 2017, 67(6), С. 728-729.
Satterfield, J. H., Schell, A. M., Nicholas, T. Preferential neural processing of attended stimuli in attentiondeficit hyperactivity disorder and normal boys. Psychophysiology, 1994, 31, 1-10 p.
Юхименко Л. І., Макарчук М. Ю., Лизогуб В. С. Електроенцефалографічні патерни диференціювання
зорових подразників за умови слухової депривації. Фізіологічний журнал, 2017, 63(6), С. 25-30.
Miyake, A., Friedman, N. P., Emerson, M. J., Witzki, A. H., Howerter, A., Wager, T. D. The unity and
diversity of executive functions and their contributions to complex “frontal lobe” tasks: A latent variable
analysis. Cognitive psychology, 2000, 41(1), 49-100 с.
Моренко А. Г., Коржик О. В. Мозговые процессы у женщин с различной модальной альфа-частотой при
выполнении мануальных движений с применением силы. Украинский экологический журнал. 2016, 6(1),
С. 1–16.
Макаренко М. В., Лизогуб В. С., Безкопильний О. П. Методичні вказівки до практикуму з
диференціальної психофізіології та фізіології вищої нервової діяльності людини. Черкаси: Вертикаль,
, С. 102.
Kolb, B. Brain plasticity and behavior. Psychology Press, 2013 p.
Gold, J. I., Shadlen, M. N. The neural basis of decision making. Annual review of neuroscience, 2007, 30(1),
-574 p.
Макаренко М. В. Основи професійного відбору військових спеціалістів та методики вивчення
індивідуальних психофізіологічних відмінностей між людьми. Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця
НАН України, 2006, С. 395.
Лизогуб В. С., Черненко Н. П., Палабіїк А. А., Безкопильна С. В. Розумова працездатність дітей 8–9
років при пред’явленні подразників різної модальності та швидкості в режимі go/nogo/go. Science and
Education a New Dimension. Natural and Technical Sciences. 2018, 6(21), Issue 179, P. 45–50.
Філімонова Н. Б., Макарчук М. Ю., Зима І. Г., Кальниш В. В., Чебуркова А. Ф., Торгало Є. О.
Особливості міжрегіональної взаємодії у головному мозку бійців з черепно-мозковими травмами під час
тестування візуальної оперативної пам’яті на складні стимули. Вісник Черкаського університету. Серія:
Біологічні науки. 2019, 1, С. 91–102.
Павленко В. Б., Луцюк Н. В., Борисова М. В. Связь характеристик вызванных ЭЭГ - потенциалов с
индивидуальными особенностями внимания у детей. Нейрофизиология. 2004, 36(4), С. 313-321.
Лизогуб В. С., Кожемяко Т. В., Юхименко Л. І., Хоменко С. М. Електрофізіологічні характеристики
Р300 та функціональна організація складних слухомоторних реакцій у підлітків. Вісник Черкаського
університету. Серія: Біологічні науки, 2015, (2), С. 72-78.
Макарчук М. Ю., Куценко Т.В. Фізіологія центральної нервової системи. К.: Видавничо-поліграфічний
центр «Київський університет», 2011, С. 335
Коробейнікова Л. Г., Коробейніков Г. В., Радченко Ю. А., Данько Т. Г. Діагностика психофізіологічного
стану організму як одна з ключових проблем спортивної медицини, 2016, С. 3-10.
Ровний А. С., Лизогуб В. С. Психосенсорні механізми управління рухами спортсменів: монографія,
, 360 с.
Бондаренко М. П., Кравченко В. И., Макарчук М. Ю. ЕЕГ-активність мозку правшів та лівшів при моно-та
бінокулярному сприйнятті вербальної емоційно забарвленої інформації. Нейрофізіологія. 2016, 48(1), С. 47-57.
Monastra, V. J., Lubar, J. F., Linden, M., VanDeusen, P., Green, G., Wing, W., Phillips, A., & Fenger, T. N.
Assessing attention deficit hyperactivity disorder via quantitative electroencephalography: An initial validation
study. Neuropsychology, 1999, 13(3), P. 424–433. doi.org/10.1037/0894-4105.13.3.424
Riccio, C. A., Gonzalez, J. J., & Hynd, G. W. Attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) and learning
disabilities. Learning Disability Quarterly, 1994, 17(4), P. 311-322.
Karayanidis, F., Robaey, P., Bourassa, M., de Koning, D., Geoffroy, G., & Pelletier, G. ERP differences in
visual attention processing between attention-deficit hyperactivity disorder and control boys in the absence of
performance differences. Psychophysiology, 2000, 37(3), P. 319-333.
Jonkman, L. M., Kemner, C., Verbaten, M. N., Van Engeland, H., Camfferman, G., Buitelaar, J. K., & Koelega, H. S.
Attentional capacity, a probe ERP study: differences between children with attention-deficit hyperactivity disorder
and normal control children and effects of methylphenidate. Psychophysiology, 2000, 37(3), P. 334-346.
Linden, M., Gevitz, R., Isenhart, R., & Fisher, T. Event related potentials of subgroups of children with
attention deficit hyperactivity disorder and the implications for EEG biofeedback. Journal of Neurotherapy,
, 1(4), P. 1-11.
Яковенко Е. А., Кропотов Ю. Д., Чутко Л. С., Пономарев В. А., Сурушкина С. Ю. Изменения
компонентного состава вызванных потенциалов в парадигме GO/NOGO у подростков с синдромом
нарушения внимания с гиперактивностью. Biological Communications, 2004, 2, С. 94-100.
Охрей А. Г., Куценко Т. В., Макарчук М. Ю. Виконання тесту Струпа з визначенням просторової
локалізації стимулів музикантами та немузикантами. Вісник Черкаського університету. Серія:
Біологічні науки. 2016, 1, С. 82–89.
Купцова С. В., Иванова М. В., Петрушевский А. Г., Федина О. Н., Жаворонкова Л. А. Половые и
возрастные особенности. Физиология человека. 2016, 62(4), С. 15-26.
Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. 1996, 520-524 с.
Lyzohub V., Chernenko N., Palabiyik A. Neurophysiological mechanisms of regulation of sensorimotor
reactions of differentiation in ontogenesis. Journal of Cellular Neuroscience and Oxidative Stress. 2019, 11 (1),
P. 805- 814.
Christina, R. W., Fischman, M. G., Vercruyssen, M. J., & Greg Anson, J. Simple reaction time as a function of
response complexity: Memory drum theory revisited. Journal of Motor Behavior, 1982, 14(4), P. 301-321.
Margill, R. A., Motor Learning (Concepts and Applications). International edition. Boston, Mass.: Mc-Graw
Hill, 1988.
ISSN 2076-5835. Вісник Черкаського університету.
Фарбер Д. А., Дубровинская Н. В. Формирование психофизиологических функций в онтогенезе.
Механизмы деятельности мозга человека. Л.: Наука, 1988, 426-454 с.
Kokoszka, A., Holas, P., & Bielecki, A. Revised version of the of the concept of digesting mental information.
Psychiatria Polska, 2003, 37(4), P. 703-712.
Jebrailova, T. D., Korobeynikova, I. I., Karatygin, N. A., & Umryukhin, E. A. (2011). The spatial organization
of the biopotentials of the cerebral cortex and the decision-making time for purposeful human activity. Journal
of Higher Nervous Activity, 2011, 61, P. 180-189.
The Oxford Handbook of Event-Related Potential Components. Edited by S. J. Luck, E. S. Kappenman. Oxford
University Press, 2011, 641 p.
Baevsky, R. M., & Berseneva, A. P. Introduction to prenosological diagnostics. Moscow: Slovo, 2008, P. 220.
Duncan, C. C., Barry, R. J., Connolly, J. F., Fischer, C., Michie, P. T., Näätänen, R., & Van Petten, C. Eventrelated potentials in clinical research: guidelines for eliciting, recording, and quantifying mismatch negativity,
P300, and N400. Clinical Neurophysiology, 2009, 120(11), P. 1883-1908.
A simultaneous ERP/MRI investigation of the P300 aging effect. O’Connell R., Balsters J., Kilcullen S. [et al.].
Neurobiology of Aging. 2012, 33(10), P. 2448-2461.
Klinge, C., Röder, B., & Büchel, C. Increased amygdala activation to emotional auditory stimuli in the blind.
Brain. 2010, 133(6), P. 1729-1736.