ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ПСИХОМОТОРНОЙ ЗАДАЧИ ЗАВИСИТ ОТ НЕЙРОГУМОРАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕНЩИН

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ПСИХОМОТОРНОЙ ЗАДАЧИ ЗАВИСИТ 

ОТ НЕЙРОГУМОРАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕНЩИН

О.М. Базанова*,**, Е.Д. Николенко*, A.В. Кондратенко ***

*Лаборатория аффективной, когнитивной и трансляционной нейронауки 

Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Институт 

физиологии и фундаментальной медицины», Новосибирск

**Институт перспективных гуманитарных исследований и технологий 
Московского государственного гуманитарного университета им М.А. 

Шолохова

***Македонская государственная филармония, Скопье

bazanovaom@physiol.ru

ВВЕДЕНИЕ
Исследование 
зависимости 
сенсомоторной 
интеграции 
от 

нейрогуморального 
статуса 
–
одна 
из 
фундаментальных 
задач 

психофизиологии. Наши предыдущие результаты продемонстрировали влияние 
нейрогуморального состояния женщин на характеристики альфа-активности 
ЭЭГ и тонус мышц лба в покое, а также в ответ на зрительную активацию 
[2]. Ранее мы установили, что отношение мощности в высокочастотном 
альфа диапазоне ЭЭГ к мощности ЭМГ мышц лба указывает на эффективность 
решения 
моторных 
задач. 
Эффективная 
сенсомоторная 
координация 

предполагает, что снижение избыточной мышечной активации ведет к 
увеличению амплитуды высокочастотных альфа-волн ЭЭГ с одновременным 
снижением ЭМГ активности избыточно-активированных мышц во время решения 
психомоторных задач [4, 5]. Наоборот, снижение амплитуды альфа-волн с 
одновременным увеличением напряжения мышц лба указывает на увеличение 
кортикальной активации [1, 3]. Цель настоящего исследования – выяснить, 
зависит ли отношение альфа-ЭЭГ/ЭМГ, как показатель эффективности 
психомоторной деятельности от нейрогуморального состояния у женщин и 
будет ли оно изменяться через 14 дней в тест-ретест исследовании у 
мужчин. 

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. ЭЭГ и ЭМГ регистрировались у 39 мужчин и 47 

женщин 18-30 лет.  ЭЭГ регистрировалась монополярно с частотой 
дискретизации 720 Гц от Pz отведения. Одновременно регистрировалась ЭМГ 
биполярно с помощью 2-х электродов, помещенных на кожу лба. Мужчины 
проходили тест-ретест исследование с интервалом в 14 дней, а женщины 
через каждые 2-3 дня в течение одного-двух менструальных циклов. 
Исследования на менструальной и фолликулярной фазе проводились до 
повышения базальной температуры, связанной с овуляцией, исследования на 
лютеиновой фазе начинались, когда уровень прогестерона в слюне 
повышался более, чем на 20% по сравнению с днем ранее, а началом
предменструальной фазы принимался день, когда уровень прогестерона 
снижался более чем на 20% по сравнению с предыдущим. ЭЭГ и ЭМГ 
регистрировались в покое, в течение реального выполнения и воображения 
моторного теста при закрытых (60 с) и открытых (30 с) глазах. Моторный 
тест предполагал касание каждого пальца по большому в определенной 
последовательности и повторение этих движений по «кругу». Испытуемые 
докладывали, сколько «кругов» они выполнили или вообразили во время 
визуализации. Изменения альфа мощности ЭЭГ и ЭМГ, вызванные моторным 

тестом или его воображением, определялись как ln
% по отношению к 

состоянию 
покоя. 
Эффективность 
выполнения 
психомоторной 
задачи 

оценивалась по проценту длительности «успешных интервалов», во время 
которых мощность альфа ЭЭГ увеличивалась, а мощность ЭМГ снижалась. 
Серия  ANOVA повторных измерений проводилась по внутри-индивидуальным 
сравнениям по факторам УСЛОВИЯ (3 уровня: покой, реальное и воображение 
движение 
пальцами), 
для 
мужчин 
ТЕСТ-РЕТЕСТ 
и 
для 
женщин 

НЕЙРОГУМОРАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ.  Отдельно проводились межиндивидуальные 
сравнения по фактору ГРУППА (два уровня: мужчины и женщины).

РЕЗУЛЬТАТЫ.
Отношение 
альфа-ЭЭГ/ЭМГ 
в 
состоянии 
покоя 
не 

изменялось в зависимости от нейрогуморального состояния у женщин и не 
отличалось от этого показателя у мужчин. Во время реального и 
воображаемого движения уровень мощности в альфа-2 диапазоне и ЭМГ 
зависел от фазы менструального цикла [F(1,230) ≥15.43, p=0.000]. 
Эффективность, рассчитанная как процент "успешных интервалов" во время 
выполнения моторной задачи, была наибольшей во время лютеиновой фазы 
(t>9.2, p<0.000). Беглость выполнения моторной задачи и её воображения 
была также наибольшей на лютеиновой фазе [F(1,230) ≥9.12, p=0.000].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В этом исследовании мы представляем доказательства 

упорядоченных 
изменений 
 
альфа 
ЭЭГ/ЭМГ 
индекса 
психомоторной 

эффективности в течение менструального цикла у женщин, которые 
предоставляют объяснения очевидной логической связи между гендерзависимым альфа ЭЭГ/ЭМГ коэффициентом и психомоторными способностями.

Ключевые слова: эффективность выполнения психомоторной задачи, 

половые различия, менструальный цикл, альфа-ЭЭГ/ЭМГ отношение.

Работа выполнена при поддержке гранта РГНФ 14-06-00951 а.
Список литературы.
1.
Barry R.J., Clarke A.R., Johnstone S.J., Magee C.A., Rushby 

J.A. EEG differences between eyes-closed and eyes-open resting 
conditions // Clin Neurophysiol. 2007, 118(12):2765-73.

2.
Bazanova O.M., Kuzminova O.I., Nikolenko E. D., and Petrova 

S.E.  EEG activation response under different neurohumoral conditions 
// Human Physiology. 2014, 40(4): 375–382.

3.
Bazanova O.M., Vernon D. Interpreting EEG alpha activity // 

Neurosci Biobehav Rev. 2014, 44:94-110. 

4.
Bernstein, N.A. (1996). On dexterity and its development. In 

M.L. Latash & M.T. Turvey (Eds.), Dexterity and its development (pp. 3244). Mahwah, NJ: Erlbaum. (Original work written in 1947 and published 
in 1991; translated by M.L. Latash).

5.
Kiefer A.W., Gualberto Cremades J., Myer G.D. Train the 

brain: Novel electroencephalography data indicate links between motor 
learning and brain adaptations // J Nov Physiother. 2014, 4(2):198.

THE EFFECTIVENESS OF THE PSYCHOMOTOR TASK PERFORMANCE 

DEPENDS ON THE NEUROHUMORAL STATE IN WOMEN

O.M. Bazanova*,**, E.D. Nikolenko*, A.V. Kondratenko***

*Department of Experimental & Clinical Neuroscience, Lab. of 

Affective, Cognitive & Translational Neuroscience, Federal State 

Budgetary Scientific Institution “Scientific Research Institute of 

Physiology & Basic Medicine”, Novosibirsk

**Russian Institute for Advanced Study in Humanities and 

Technology, Sholokhov Moscow State University for the Humanities, 

Moscow

***Macedonian State philharmonic orchestra, Skopje

bazanovaom@physiol.ru

Keywords:
psychomotor performance efficiency, sex differences, 

women menstrual cycle, alpha-EEG/EMG ratio.

INTRODUCTION
Study of the dependence of sensorimotor integration on the 

neurohumoral 
state 
is 
one 
of 
the 
main 
fundamental 
tasks 
of 

psychophysiology. Our previous results demonstrate that baseline level 
of forehead muscle tension and EEG alpha activity indices as their 
response to visual activation affected by neurohumoral state of women 
[2]. Earlier we established that ratio of power upper alpha EEG to 
forehead EMG is an index of the efficiency of voluntary motor task 
performance. 
Effective 
sensorimotor 
integration 
suggest 
 
that 

decreasing of redundant activation of muscle leads to an increase in 
electroencephalographic (EEG) upper alpha amplitude, with simultaneous 
decrease in electromyographic (EMG) power of forehead muscle tension 
during fine motor performance providing an index of cortical “top-down” 
control [4, 5]. In contrast a decrease in alpha amplitude and increase 
of forehead muscle tension indicates an increase in cortical activation 
[1, 3]. 

The aim of this study was to determine whether variations in 

neurohumoral states of women influence alpha EEG/EMG ratio as an index 
of psychomotor performance efficiency and will it change across 14 days 
in test retest investigation of men.

METHODS. Simultaneous EEG and EMG were recorded in 39 healthy men 

and 47 women aged 18-30 years. The EEG was recorded monopolarly with a 
sampling rate of 720 Hz from Pz scalp electrode referenced to the left 
mastoid, ground at the right mastoid. Simultaneously EMG recorded from 
two bipolar electrodes placed at the forehead skin. Men were testretest investigated twice through 14 days but women - every 2-3 days 
during 1-2 menstrual cycles. The menstrual and follicular recording 
sessions occurred before the basal temperature rise caused by 
ovulation, the luteal recording session occurred after the increase in 
salivary progesterone level by more than 20% compared to the day 
before, and the premenstrual recording sessions occurred after the 
decrease in progesterone level by more than 20% compared to the day 
before. EEG and EMG were recorded in rest, during actual fine motor 
task performance and its mental imagery in eyes closed (60 s) and eyes 
open (30 s) conditions. Timed fine motor performance task was as 
sequential finger movements – opposing each finger with the thumb in 
sequence, i.e. ‘index, middle, ring, little’ comprises a set. Subjects 
reported number of sets both after performance and after mental imagery 
of this performance. 

Motor task-related alpha EEG and EMG power changes were defined as 

the percentage in relation to a reference interval in rest condition. 

The motor task performance efficiency was calculated as a percentage of 
«successful intervals» when alpha power EEG increased simultaneously 
with EMG power decreased during actual or mental imagery of motor 
performance. Series of repeated measures analyses of variance ANOVAs 
were run with intra-individual factors CONDITIONS (3 levels: rest, 
motor performance and imagination of motor performance), for men 
TEST_RETEST and for women NEUROHUMORAL STATE (5 levels: menstrual, 
follicular, ovulatory, luteal and premenstrual phases). Separately 
between group comparisons were provided (men vs women).  Whenever 
necessary, Tukey HSD post-hoc test was performed. The level of 
significance was set at p < 0.05. Spearman’s correlations were used to 
estimate intraobserver, interobserver, and test–retest reliability.

RESULTS.  In female subjects upper alpha EEG/EMG ratio in rest 

condition doesn’t affected by neurohumoral states and was not differed 
from men’s values. During actual motor task performance and mental 
imagery upper alpha EEG and EMG levels depends on phase of menstrual 
cycle [F(1,230) ≥15.43, p=0.000]. Efficiency, evaluated as percentage 
of "successful intervals" during motor performance was highest at 
luteal phase (t>9.2, p<0.000), but in men it doesn’t change through 14 
days and was the same as in women at luteal phase. Fluency in actual 
motor task performance and it’s mental imagery are highest too at 
luteal phase [F(1,230) ≥9.12, p=0.000].

CONCLUSIONS. In this study we present evidence of orderly changes 

in EEG/EMG index of psychomotor performance across the menstrual cycle 
in women which provide an explanation for the apparent   logical 
association
between 
sex-related 
patterns 
of 
alpha 
EEG/EMG 
and 

psychomotor ability.

REFERENCES
1.
Barry R.J., Clarke A.R., Johnstone S.J., Magee C.A., Rushby 

J.A. EEG differences between eyes-closed and eyes-open resting 
conditions // Clin Neurophysiol. 2007, 118(12):2765-73.

2.
Bazanova O.M., Kuzminova O.I., Nikolenko E. D., and Petrova 

S.E.  EEG activation response under different neurohumoral conditions 
// Human Physiology. 2014, 40(4): 375–382.

3.
Bazanova O.M., Vernon D. Interpreting EEG alpha activity // 

Neurosci Biobehav Rev. 2014, 44:94-110. 

4.
Bernstein, N.A. (1996). On dexterity and its development. In 

M.L. Latash & M.T. Turvey (Eds.), Dexterity and its development (pp. 3244). Mahwah, NJ: Erlbaum. (Original work written in 1947 and published 
in 1991; translated by M.L. Latash).

5.
Kiefer A.W., Gualberto Cremades J., Myer G.D. Train the 

brain: Novel electroencephalography data indicate links between motor 
learning and brain adaptations // J Nov Physiother. 2014, 4(2):198.    

DOI:10.12737/12299

ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА КОРЕННЫХ ЖИТЕЛЕЙ АРКТИКИ

1Е.А.Бельчусова, 1,2О.Н.Колосова, 1Н.В. Мельгуй, 2Б.М.Кершенгольц, 

1И.Л.Саввина