Mental simulation of one’s own movement, or imagery of movement, as well as observation of other people’s movements are used in neurorehabilitation as methods of stimulation of sensorimotor parts of the brain. The present work tests a new way of representation - mental simulation of movement, synchronous with the movement observed from the first person on a video screen. The objectives of the study were to compare the reactivity of sensorimotor EEG rhythms during voluntary movement representation and representation following a video stimulus, and to identify the relationship between the phases of movement in the video and the dynamics of EEG patterns. The study involved 30 healthy volunteers in whom a 69-channel encephalogram was recorded during their performance and presentation of right thumb movements in two modes: arbitrarily (without an external reference) and synchronously imitating movement on a video clip. During EEG analysis, individual spatial-frequency components with the highest EEG mu-rhythm reactivity (8–14 Hz) were identified in the subjects, followed by quantitative assessment of desynchronization under the studied conditions based on analysis of probability density distributions of mu-rhythm power. A generalized additive model describing the function of responses to single events in the observed movements and their summation during serial execution or presentation of the movements was applied to assess the relationship between the dynamics of mu-rhythm desynchronization and video events. It was shown that the mental kinesthetic simulation of the observed movement did not result in increased desynchronization of sensorimotor rhythms compared to the voluntary representation of the same movement. It was found for the first time that there are perturbations in the temporal course of desynchronization of the mu-rhythm that depend on the phase and speed of the observed movement both during its synchronous muscle repetition and during mental synchronous imitation. The results obtained can be used to optimize movement parameters in individual systems of ideomotor training with EEG control to achieve the greatest sensorimotor activation.
Мысленная симуляция собственного движения, или представление движения, а также наблюдение за движениями других людей применяются в нейрореабилитации в качестве методов стимуляции сенсомоторных отделов мозга. В настоящей работе тестируется новый способ представления – мысленная имитация движения, синхронная с движением, наблюдаемым от первого лица на видеоэкране. Задачами исследования являлись сравнение реактивности сенсомоторных ритмов ЭЭГ при произвольном представлении движения и представлении вслед за видеостимулом, а также выявление связи между фазами движения на видео и динамикой паттернов ЭЭГ. В исследовании приняли участие 30 здоровых добровольцев, у которых регистрировалась 69-канальная энцефалограмма во время выполнения и представления ими движений большим пальцем правой руки в двух режимах: произвольно (без внешнего ориентира) и синхронно имитируя движение на видеоролике. При анализе ЭЭГ у испытуемых выделялись индивидуальные пространственно-частотные компоненты с наибольшей реактивностью мю-ритма ЭЭГ (8–14 Гц), после чего проводилась количественная оценка десинхронизации в изучаемых условиях на основе анализа распределений плотности вероятности мощности мю-ритма. Для оценки связи динамики десинхронизации мю-ритма с событиями на видео применялась обобщенная аддитивная модель, описывающая функцию ответов на одиночные события в наблюдаемых движениях и их суммацию при серийном выполнении или представления движений. Было показано, что мысленная кинестетическая симуляция наблюдаемого движения не приводит к увеличению десинхронизации сенсомоторных ритмов по сравнению с произвольным представлением такого же движения. Впервые установлено, что во временном ходе десинхронизации мю-ритма возникают пертурбации, зависящие от фазы и скорости наблюдаемого движения как при его синхронном мышечном повторении, так и при мысленной синхронной имитации. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации параметров движений в индивидуальных системах идеомоторных тренировок с ЭЭГ-контролем для достижения наибольшей сенсомоторной активации.