Павлова Анна Александровна

Newly acquired word-action associations trigger auditory cortex activation during movement preparation: Implications for Hebbian plasticity in action word learning

2025 · ARTICLE · en

Action word learning is believed to rely on mechanisms of Hebbian learning. However, this biological mechanism requires activation of the neural assemblies representing a word form and a corresponding movement to repeatedly overlap in time. In reality, though, these associated events could be separated by seconds. In the current MEG study, we examined trial-and-error learning of associations between novel auditory pseudowords and movements of specific body parts. We aimed to explore how the brain bridges the temporal gap between the transient activity evoked by auditory input and the preparatory motor activation before the corresponding movement. To address this, we compared learning-induced changes in neuromagnetic responses locked to the onset of the stimulus and to the onset of the movement. As learning progressed, both types of neural responses showed sustained enhancement during the delay period between the auditory pseudoword and the required movement. Cortical sources of this learning-induced increase were localized bilaterally in the lateral and medial temporal cortices. Notably, the learning effect was significantly stronger when measured time-locked to the movement onset, rather than to the pseudoword onset. This suggests that once pseudoword-movement associations were reliably acquired, extensive regions of the auditory cortex were reactivated in synchrony with the preparation for the upcoming movement. Such reactivation likely served to bring together in time the representations of the correct action and the preceding auditory cue. This temporal alignment could enable Hebbian learning, leading to long-lasting synaptic changes in temporally correlated neural assemblies

Специфика оценивания фонематического слуха и его особенностей у детей с РАС

2024 · ARTICLE · ru

Расстройства аутистического спектра (РАС) характеризуются широким диапазоном когнитивных, социальных и коммуникативных нарушений. Одним из наиболее заметных проявлений РАС являются трудности в области речи и языка, которые могут серьезно ограничивать способность индивидов с РАС к эффективному общению и взаимодействию с окружающим миром. Проблема диагностики речевых нарушений у лиц с РАС усложняется тем, что многие существующие методики оценки не позволяют четко разделить речевые и языковые трудности от общего уровня интеллектуального развития, что может приводить к неточностям в интерпретации результатов. В данной работе мы сосредоточились на выявлении тех аспектов фонематического восприятия, которые могут быть оценены с минимальным влиянием интеллектуальных факторов. Для этого были использованы фонематические субтесты из комплексной диагностической батареи «КОРАБЛИК». Мы тщательно проанализировали результаты выполнения таких заданий, как «Повторение слов», «Повторение псевдослов», «Понимание существительных» и «Понимание глаголов», чтобы определить их способность отражать специфические речевые нарушения у детей с РАС. Результаты анализа показали наличие дефицита фонематического восприятия у детей с РАС, однако только результат задания «Повторение псевдослов» продемонстрировал стабильную корреляцию с речевыми нарушениями, не зависимо от уровня интеллекта участников. Данные результаты подчеркивают критическую необходимость в разработке и адаптации специализированных диагностических инструментов, которые были бы чувствительны к специфике речевых и языковых нарушений у лиц с РАС, но в то же время минимально зависели от их когнитивных способностей. Такие инструменты могли бы значительно улучшить точность диагностики и, как следствие, эффективность последующих коррекционных и образовательных программ для детей с РАС

Продление мозговой активации в ответ на стимул как вероятный механизм ассоциативной пластичности при семантическом научении

2023 · ARTICLE · ru

Считается, что запоминание смысла новых слов речи происходит благодаря ассоциативному обучению. Например, именно так слова, обозначающие движения, могут сопоставляться с соответствующими моторными актами. Известно, что синаптическая пластичность в мозге развивается при условии совпадения во времени активности клеточных ансамблей, репрезентирующих ассоциируемые события. Однако в реальности при выработке подобных ассоциаций возможен значительный разрыв во времени между ассоциируемыми событиями, нарушающий условия возникновения синаптической пластичности. Мы предположили, что необходимые условия для развития синаптической пластичности в мозге могут создаваться благодаря тому, что активность нейронных репрезентаций продлевается во времени, и тем самым обеспечивается требуемое перекрытие во времени на уровне нейронных ансамблей. Чтобы проверить это предположение, мы регистрировали магнитоэнцефалограмму у добровольных участников во время выработки ассоциаций между псевдословами и движениями четырьмя конечностями. Результаты исследования показывают, что при выработке новых ассоциаций действительно происходит значимое удлинение слухоречевой активации, вызванной стимулом. Таким образом, во время выработки ассоциации в мозге действительно могут создаваться условия для развития Хеббовской пластичности, даже если ассоциируемые события разнесены во времени.

Learning of new associations invokes a major change in modulations of cortical beta oscillations in human adults

2023 · ARTICLE · en

Large-scale cortical beta (β) oscillations were implicated in the learning processes, but their exact role is debated. We used MEG to explore the dynamics of movement-related β-oscillations while 22 adults learned, through trial and error, novel associations between four auditory pseudowords and movements of four limbs. As learning proceeded, spatial–temporal characteristics of β-oscillations accompanying cue-triggered movements underwent a major transition. Early in learning, widespread suppression of β-power occurred long before movement initiation and sustained throughout the whole behavioral trial. When learning advanced and performance reached asymptote, β-suppression after the initiation of correct motor response was replaced by a rise in β-power mainly in the prefrontal and medial temporal regions of the left hemisphere. This post-decision β-power predicted trial-by-trial response times (RT) at both stages of learning (before and after the rules become familiar), but with different signs of interaction. When a subject just started to acquire associative rules and gradually improved task performance, a decrease in RT correlated with the increase in the post-decision β-band power. When the participants implemented the already acquired rules, faster (more confident) responses were associated with the weaker post-decision β-band synchronization. Our findings suggest that maximal beta activity is pertinent to a distinct stage of learning and may serve to strengthen the newly learned association in a distributed memory network.

Increasing large-scale beta-synchronization during the second day of pseudoword-movement associative learning

2023 · CHAPTER · en

We examined MEG β-power during two days of pseudoword-movement associative learning. We discovered learning-induced β-ERS in sensorimotor, frontal and posterior temporo-parietal regions. The β-ERS in the associative cortices did not change after sleep but the one in the posterior regions continued to rise during repetitive training on the second day.

Increasing large-scale beta-synchronization during the second day of pseudoword-movement associative learning

2023 · ARTICLE · en

We examined MEG β-power during two days of pseudoword-movement associative learning. We discovered learning-induced β-ERS in sensorimotor, frontal and posterior temporo-parietal regions. The β-ERS in the associative cortices did not change after sleep but the one in the posterior regions continued to rise during repetitive training on the second day.

Dramatic increase of beta oscillations at the advanced stage of learning of pseudoword-movement association

2021 · CHAPTER · en

Neural mechanisms leading to formation of an associative link between action words and respective movements remain largely unknown. In motor learning, the post-movement increase in beta oscillations (BO) is implicated in the strengthening of the just learned motor program (Tan et al., 2014). Here, we tested hypothesis that the post-movement BO similarly promote a newly formed association between a movement and an auditory novel word that denotes this movement. We recorded MEG while 24 volunteers performed a trial-and-error search for unique associations between four acoustically presented pseudowords and movements by hands and feet. We assessed pre-movement (Pre-M) and post-movement (Post-M) changes in beta power (i) at the beginning of learning when movements to the presented pseudowords were exploratory;(ii) at the advanced stage of learning when movements became uniquely

УСВОЕНИЕ АССОЦИАЦИИ МЕЖДУ ДВИЖЕНИЕМ И СЛОВОМ СОПРОВОЖДАЕТСЯ УСИЛЕНИЕМ БЕТА-РИТМА ВО ВРЕМЯ И ПОСЛЕ ДВИЖЕНИЯ

2021 · CHAPTER · ru

Effortful verb retrieval from semantic memory drives beta suppression in mesial frontal regions involved in action initiation

2019 · ARTICLE · en

The contribution of the motor cortex to the semantic retrieval of verbs remains a subject of debate in neuroscience. Here, we examined whether additional engagement of the cortical motor system was required when access to verbs semantics was hindered during a verb generation task. We asked participants to produce verbs related to presented noun cues that were either strongly associated with a single verb to prompt fast and effortless verb retrieval, or were weakly associated with multiple verbs and more difficult to respond to. Using power suppression of magnetoencephalography beta oscillations (15–30 Hz) as an index of cortical activation, we performed a whole‐brain analysis in order to identify the cortical regions sensitive to the difficulty of verb semantic retrieval. Highly reliable suppression of beta oscillations occurred 250 ms after the noun cue presentation and was sustained until the onset of verbal response. This was localized to multiple cortical regions, mainly in the temporal and frontal lobes of the left hemisphere. Crucially, the only cortical regions where beta suppression was sensitive to the task difficulty, were the higher order motor areas on the medial and lateral surfaces of the frontal lobe. Stronger activation of the premotor cortex and supplementary motor area accompanied the effortful verb retrieval and preceded the preparation of verbal responses for more than 500 ms, thus, overlapping with the time window of verb retrieval from semantic memory. Our results suggest that reactivation of verb‐related motor plans in higher order motor circuitry promotes the semantic retrieval of target verbs.

ПРАЙМИНГ АРГУМЕНТНОЙ СТРУКТУРЫ ГЛАГОЛА ПРИ ЧТЕНИИ И НАЗЫВАНИИ ДЕЙСТВИЙ ПЕРЕХОДНЫМИ И НЕПЕРЕХОДНЫМИ ГЛАГОЛАМИ

2019 · CHAPTER · ru

В нашем исследовании мы разработали экспериментальную модель синтаксического прайминга с целью пролить свет на механизмы репрезентации аргументной структуры глагола. В качестве цели в рамках процедуры прайминга была выбрана переходность глаголов. Эксперимент включал две целевые задачи, следующие за предъявлением прайма: 1) прочтение целевых стимулов и 2) называние действий, изображенных на иллюстрациях. В качестве прайма предъявлялись либо переходные / непереходные глаголы, либо псевдослова. В качестве целевого стимула в задаче с прочтением использовались переходные / непереходные глаголы, а в задаче с называнием действий — иллюстрации с изображением действий, обозначающихся переходными / непереходными глаголами. Анализ времени реакции в конгруэнтном, неконгруэнтном и контрольном условиях выявил отсутствие эффекта прайминга переходности глаголов при чтении слов и наличие данного эффекта при назывании действий, изображенных на картинках. Полученный результат может быть интерпретирован в пользу абстрактного характера репрезентации аргументной структуры глагола