Peculiarities of electroencephalogram of left-handed individuals in imagination and realiza-tion of feet movements

Cover Page

Cite item

Abstract

Background. Relevance of the study arises from a lack of knowledge about peculiarities of programming and realization of movements in individuals with different profiles of motor dominance. This knowledge is important for understanding the neurophysiological mechanisms of motor functions and for creating neurocomputer interfaces.

Aim. The analysis of electroencephalogram (EEG) patterns in lefties during imaginary and real motor acts by right and left legs.

Materials and Methods. The left-handed students were examined. They were divided into two groups on the basis of coefficients of motor asymmetry – with low (n=14) and high (n=7) degree of right-hemisphere dominance (LDRD and HDRD). EEG was recorded on neurovisor «NVX 36 digital DC EEG» in standard leads at rest and in successive imagination and fulfilment of movements by the right and left legs. Types of EEG were determined and the amplitude of the sensorimotor alpha-rhythm (mu-rhythm) was evaluated on the basis of analysis of spectral patterns of EEG.

Results. It was shown that the majority of left-handed individuals with LDRD had type I EEG, and the minority had type III, whereas all left-handed individuals with HDRD had type I EEG. In imagination and realization of leg movements in the first group the quantity of individuals with EEG of type III increased, while in the second group the type of EEG did not change. Motor tasks were associated with depression of alpha-rhythm in central and frontal areas, but with different extent of evidence in lefties with LDRD and HDRD. More pronounced desynchronization of the central mu-rhythm was observed in left-handed individuals with HDRD, while the amplitude of the frontal alpha-rhythm, on the contrary, was more decreased in left-handed individuals with LDRD.

Conclusions. The obtained data show dependence of EEG pattern in left-handed people during imagination and realization of motor acts by the leading and non-leading leg on the degree of the right hemisphere dominance that may find clinical application.

About the authors

Olga A. Vedyasova

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: o.a.vedyasova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3392-6112
SPIN-code: 1026-1978

Grand PhD in Biological sciences, professor, professor of the Department of Human and Animal Physiology

Russian Federation, 443086, Samara, Moscow highway, 34

Kseniya A. Morenova

Samara National Research University

Email: kricaks@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-6044-133X
SPIN-code: 1049-3599

Postgraduate Student of the Department of Human and Animal Physiology

Russian Federation, 443086, Samara, Moscow highway, 34

References

  1. Bragina NN, Dobrokhotova TA. Funktsional'nye asimmetrii cheloveka. Moscow: Meditsina; 1981. (In Russ).
  2. Сorballis C, Badzakova-Trajkov G, Häberling IS. Right hand, left brain: genetic and evolutionary bases of cerebral asymmetries for language and manual action. WIREs Cogn Sci. 2012; 3(1):1-17. doi: 10.1002/wcs.158
  3. Markina LD, Barkar AA. Interhemispheric asymmetry of the brain: morphological and physiological aspects. Tikhookeanskiy meditsinskiy zhurnal. 2014;1:66-70. (In Russ).
  4. Stroganova TA, Pushina NP, Orekhova EV, et al. Functional brain asymmetry and individual differences in hand preference in early ontogeny. Human Physiology. 2004;30(1):20-30. (In Russ).
  5. Vasil'ev AN, Liburkina SP, Kaplan AYa. Lateralization of EEG patterns in humans during motor imagery of arm movements in the brain-computer interface. IP Pavlov Journal of Higher Nervous Activity. 2016;66(3):302-12. (In Russ).
  6. Frolov AA, Fedotova IR, Gusek D, et al. Rhythmic brain activity and brain computer interface based on motor im-agery. Uspekhi Fiziologicheskikh Nauk. 2017;48(3):72-91. (In Russ).
  7. Zhavoronkova LA. Pravshi – levshi: mezhpo-lusharnaya asimmetriya elektricheskoy aktivnosti mozga cheloveka. Moscow: Nauka; 2006. (In Russ).
  8. Pfurtscheller G, Brunner C, Schlögl A, et al. Mu rhythm (de)synchronization and EEG single-trial classification of different motor imagery tasks. NeuroImage. 2006;31(1):153-9. doi:10.1016/j. neuroimage.2005.12.003
  9. Zhirmunskaya EA. Atlas klassifikatsii EEG. Moscow: Nauka; 1996. (In Russ).
  10. Aftanas LI, Pavlov SV. Peculiarities of interhe-mispheric EEG band power distribution in high anxiety individuals under emotionally neutral and aversive arousal conditions. IP Pavlov Journal of Higher Nervous Activity. 2005; 55(3):322-8. (In Russ).
  11. Trushina DA, Vedyasova OA, Pavlenko SI. Spatial pattern of electroencephalogram rhythms in right-handed stu-dents with different anxiety levels at rest and during examination stress. Ul'yanovskiy Mediko-Biologicheskiy Zhur-nal. 2016;2:141-50. (In Russ).
  12. Garakh JV, Zaytseva YuS, Novototskiy-Vlasov VYu, et al. Suppression of mu-waves in EEG recordings of schizo-phrenic patients while imagining movement. Sotsial'naya i Klinicheskaya Psikhiatriya. 2014;24(3):5-11. (In Russ).
  13. Suffczynski P, Kalitzin S, Pfurtscheller G, et al. Computational model of thalamo-cortical networks: dynamical con-trol of alpha rhythms in relation to focal attention. Int J Psychophysiol. 2001; 43(1):25-40.
  14. Steriade M. Grouping of brain rhythms in cortico-thalamic systems. Neuroscience. 2006;4:1087-106. doi: 10.1016/j.neuroscience.2005.10.029
  15. Gueugneau N, Bove M, Avanzino L, et al. Interhemispheric inhibition during mental actions of different complexity. PLoS One. 2013;8(2): e56973. doi: 10.1371/journal.pone.0056973

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Examples of spectral patterns of EEG typical of left-handed individuals with LDRD and HDRD at rest (a) and in tension of muscles of the left leg (b)

Download (514KB)
3. Fig. 2. Alteration (in % relative to rest) of the amplitude of murhythm in F3 and F4 leads in left-handed individuals with LDRD and HDRD in motor tasks (a – imagination of action with the right leg, b – imagination of action with the left leg, c – real action with the right leg, d – real action with the left leg).

Download (113KB)

Copyright (c) 2018 Vedyasova O.A., Morenova K.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».