Ulyanovsk Medico-biological Journal

REVIEWS

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2025-3-20-40

 

SENSORY POLYMODAL INTEGRATION OF THE HUMAN BRAIN COGNITIVE FUNCTIONS

 

A.A. Artemenkov

 

Cherepovets State University, Cherepovets, Russia

 

The article analyzes open access publications from eLibrary.RU and PubMed databases. The author formulates the ideas on the mechanisms of polymodal integration of human cognitive activity and behavior during human interaction with the surrounding world. The paper reveals the main theoretical principles of polymodal integration, aaccording to which the human brain functions combining reflex arcs into a multivariant system of neural connections. The disintegration of the polymodal connection system occurs because of the neural process disintegration underlying somatovegetative pathology. Polymodal human brain integration also synchronizes physiological processes of the body and manifests itself in multivaritive patterns of cognitive activity and behavior. Polymodality and multivariance of correlation between somatovegetative parameters consist in the integrative function of brain neurons, which combine into neural circuits not chaotically, but purposefully, based on the interaction of significant external environmental stimuli, to ensure a conscious body response. Polymodal integration of sensory signals is the basis of all human cognitive activity, cognition of the surrounding reality and social behavior in society. Thus, the general idea on polymodal integration allows us to expand our understanding of the integrative activity of the human brain as a complex multifunctional system “Man in the environment”. The research revealed that physiological and mental processes of awareness of the life events occur at the level of sensory polymodal human brain integration. This knowledge can become a basis for creating new neuropathological models for disruption of the interaction processes between man and the environment, and help us understand the true mechanisms of the higher integrative systems of the human brain.

Key words: environment, human, behavior, cognitive activity, polymodal integration, conscious choice, disintegration.

 

Conflict of interest. The author declares no conflict of interest.

 

References

  1. Maturana U., Varela F. Derevo poznaniya: Biologicheskie korni chelovecheskogo ponimaniya [The tree of knowledge: Biological roots of human understanding]. Moscow: URSS: LENAND; 2019. 320 (in Russian).

  2. Kaku M. Budushchee razuma / perevod s angl. N. Lisovoy [The future of the mind / translated from English. N. Lisova]. Moscow: Al'pina-non-fikshn; 2019. 646 (in Russian).

  3. Herculano-Houzel S. Mozg: Takoy li on osobennyy? / perevod s angl. A. Anvaera [What is so special about the human brain? / translated from English by A. Anvaer]. Moscow: Izdatel'stvo AST; 2019. 288 (in Russian).

  4. Kolodny O., Edelman S. The problem of multimogal concurrent seril order in behavior. Neurosci Biobehav Rev. 2015; 56: 252–265.

  5. Drijvers L., Jensen O., Spaak E. Rapid invisible frequency tagging reveals nonlinear integration of auditory and visual information. Hum Brain Mapp. 2021; 42 (4): 1138–1152. DOI: 10.1002/hbm.25282.

  6. Christov-Moore L., Simpson E., Coudé G., Grigaityte K., Iacoboni M., Ferrari P.F. Empathy: gender effects in brain and behavior. Neurosci Biobehav Rev. 2014; 46 (4): 604–627. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2014.09.001.

  7. Ding K., Liu J. Comparing gratitude and pride: evidence from brain and behavior. Cogn Affect Behav Neurosci. 2022; 22 (6): 1199–1214. DOI: 10.3758/s13415-022-01006-y.

  8. Acevedo B., Aron E., Aron A., Sangster M., Collins N., Brown L. The highly sensitive brain: an fMRI study of sensory processing sensitivity and response to others' emotions. Brain Behav. 2014; 4 (4): 580–594. DOI: 10.1002/brb3.242.

  9. Schall J. On building a bridge between brain and behavior. Annu Rev Psychol. 2004; 55: 23–50. DOI: 10.1146/annurev.psych.55.090902.141907.

  10. Karatsoreos I. Circadian Regulation of the Brain and Behavior: A Neuroendocrine Perspective. Curr Top Behav Neurosci. 2019; 43: 323–351. DOI: 10.1007/7854_2019_115.

  11. Calisi R., Saldanha C. Neurohormones, Brain, and Behavior: A Comparative Approach to Understanding Rapid Neuroendocrine Action. Integr Comp Biol. 2015; 55 (2): 264–267. DOI: 10.1093/icb/icv007.

  12. Borroto-Escuela D., Cuesta-Marti C., Lopez-Salas A., Chruścicka-Smaga B., Crespo-Ramírez M., Tesoro-Cruz E., Palacios-Lagunas D., Perez de la Mora M., Schellekens H., Fuxe K. The oxytocin receptor represents a key hub in the GPCR heteroreceptor network: potential relevance for brain and behavior. Front Mol Neurosci. 2022; 8 (15): 1055344. DOI: 10.3389/fnmol.2022.1055344.

  13. Eddie D., Bates M., Buckman J. Closing the brain-heart loop: Towards more holistic models of addiction and addiction recovery. Addict Biol. 2022; 27 (1): e12958. DOI: 10.1111/adb.12958.

  14. Florio T., Scarnati E., Rosa I., Censo D., Ranieri B., Cimini A., Galante A., Alecci M. The Basal Ganglia: More than just a switching device. CNS Neurosci Ther. 2018; 24 (8): 677–684. DOI: 10.1111/cns.12987.

  15. Gut N., Mena-Segovia J. Dichotomy between motor and cognitive functions of midbrain cholinergic neurons. Neurobiol Dis. 2019; 128: 59–66. DOI: 10.1016/j.nbd.2018.09.008.

  16. Streng M., Popa L., Ebner T. Complex Spike Wars: a New Hope. Cerebellum. 2018; 17 (6): 735–746. DOI: 10.1007/s12311-018-0960-3.

  17. Uusisaari M., Schutte E. The mysterious microcircuitry of the cerebellar nuclei. J Physiol. 2011; 589 (14): 3441–3457. DOI: 10.1113/jphysiol.2010.201582.

  18. Hu D., Shen H., Zhou Z. Functional asymmetry in the cerebellum: a brief review. Cerebellum. 2008; 7 (3): 304–313. DOI: 10.1007/s12311-008-0031-2.

  19. Passarelli L., Gamberini M., Fattori P. The superior parietal lobule of primates: a sensory-motor hub for interaction with the environment. J Integr Neurosci. 2021; 20 (1): 157–171. DOI: 10.31083/j.jin.2021.01.334.

  20. Kotz C. Integration of feeding and spontaneous physical activity: role for orexin. Physiol Behav. 2006; 88 (3): 294–301. DOI: 10.1016/j.physbeh.2006.05.031.

  21. Nogueira N., Bacelar M., Ferreira B., Parma J., Lage G. Association between the catechol-O-methyltransferase (COMT) Val158Met polymorphism and motor behavior in healthy adults: A study review. Brain Res Bull. 2019; 144: 223–232. DOI: 10.1016/j.brainresbull.2018.11.002.

  22. Vygotskiy L.S. Myshlenie i rech' [Thinking and speech]. Moscow: Eksmo; 2022. 544 (inRussian).

  23. Luriya A.R. Yazyk i soznanie [Language and consciousness]. St. Petersburg: Piter; 2021. 448 (in Russian).

  24. Rubinshteyn S.L. Bytie i soznanie [Being and Consciousness]. Moscow: Izdatel'stvo AST; 2022. 400 (in Russian).

  25. Bolt T., Nomi J., Rubinov M., Uddin L. Correspondence between evoked and intrinsic functional brain network configurations. Hum Brain Mapp. 2017; 38 (4): 1992–2007. DOI: 10.1002/hbm.23500.

  26. Hikosaka O., Nakamura K., Nakahara H. Basal ganglia orient eyes to reward. J Neurophysiol. 2006; 95 (2): 567–584. DOI: 10.1152/jn.00458.2005.

  27. Robbe D. To move or to sense? Incorporating somatosensory representation into striatal functions. CurrOpinNeurobiol. 2018; 52: 123–130. DOI: 10.1016/j.conb.2018.04.009.

  28. Pavlov I.P. Lektsii o rabote bol'shikh polushariy golovnogo mozga [Lectures on the work of the cerebral hemispheres]. Moscow: Izdatel'stvo «E»; 2017. 480 (in Russian).

  29. Ukhtomskiy A.A. Izbrannye Trudy [Selected Works]. Moscow: Kniga po Trebovaniyu; 2012. 369 (in Russian).

  30. Anokhin P.K. Ocherki po fiziologii funktsional'nykh system [Essays on the physiology of functional systems]. Moscow: Kniga po Trebovaniyu; 2013. 450 (in Russian).

  31. Nozdrachev A.D., Polyakov E.L., Filippova L.V., Alekseev N.P. Interotseptivnaya (vistseral'naya) sensornaya sistema – navigator povedeniya vistseral'nykh system [Interoceptive (visceral) sensory system – a navigator of visceral systems behavior]. Materialy XXIII s"ezda Fiziologicheskogo obshchestva im. I.P. Pavlova s mezhdunarodnym uchastiem [Proceedings of the 23rd Congress of the Physiological Society named after I.P. Pavlov (with international participation)]. Moscow: «Istoki», 2017: 2353–2355 (in Russian).

  32. Aleksandrov V.G., Kokurina T.N., Rybakova G.I., Tumanova T.S. Avtonomnye funktsii prefrontal'noy kory [Autonomic functions of the prefrontal cortex]. Fiziologiya cheloveka. 2021; 47 (5): 109–117. DOI: 10.31857/S0131164621050027 (in Russian).

  33. Svet M.S. Vvedenie v neyrofiziologiyu kontseptual'nogo myshleniya: Kod neopredelennosti. Kak nashi individual'nye kontseptual'nye sistemy opredelyayut myshlenie, obuslavlivayut povedenie i formiruyut vospriyatie [Introduction to the neurophysiology of conceptual thinking: The code of uncertainty. How our individual conceptual systems determine thinking, condition behavior and shape perception]. Moscow: LENAND; 2022. 408 (in Russian).

  34. Murtanzina E.P., Matyul'ko I.S., Zhuravlev B.V. Golubeva N.K. Somatovegetativnye komponenty soznatel'nykh vzaimodeystviy (obzor) [Somatovegetative components of conscious interactions (review)]. Zhurnalmediko-biologicheskikhissledovaniy. 2019; 7 (3): 349–362 (inRussian).

  35. Akhmedova O.O., Ovezgel’dyeva G.O., Grigor’ian A.G. The psychophysiological condition of first year students with different levels of physical activity. Fiziol cheloveka. 2011; 37 (5): 84–90.

  36. Mesulam M. Temporopolar regions of the human brain. Brain. 2023; 146 (1): 20–41

  37. Stock A., Gohil K., Huster R., Beste C. On the effects of multimodal information integration in multitasking. SciRep. 2017; 7 (7): 4927.

  38. Sechenov I.M. Elementy mysli: Vpechatleniya i deystvitel'nost': Issledovanie psikhiki cheloveka i ee vzaimosvyazi s vneshnim mirom [Elements of thought: Impressions and reality: A study of the human psyche and its relationship with the outside world]. Moscow: Knizhnyy dom «LIBROKOM»; 2022. 224 (in Russian).

  39. Yongey Mingyur. Budda, mozg i neyrofiziologiya schast'ya. Kak izmenit' zhizn' k luchshemu. Prakticheskoe rukovodstvo / perevod s angl. Sonama Dordzhe [Buddha, Brain, and Neurophysiology of Happiness. Exploring Mindfulness and Joy Through Neuroscience/ translated from English by Sonama Dordzhe]. Moscow: Orientaliya; 2022. 368 (in Russian).

  40. Kuladasa D., Immergut M., Jeremy G. Svet uma: polnoe rukovodstvo po meditatsii / perevod s angl. O. Krivovyaz, A. Melikhovoy [The mind illuminated: A complete meditation guide / translated from English by O. Krivovyaz, A. Melikhova.]. Moscow: Eksmo; 2020. 560 (in Russian).

  41. Dodge N. Plastichnost' mozga: potryasayushchie fakty o tom, kak mysli sposobny menyat' strukturu i funktsii nashego mozga / perevod s angl. E. Vinogradovoy [Brain plasticity: Amazing facts about how thoughts can change the structure and function of our brain / translated from English by E. Vinogradova]. Moscow: Eksmo; 2021. 576 (inRussian).

  42. Artemenkov A.A. Filosofskoe osmyslenie sushchnosti i prirody psikhicheskogo otrazheniya [Understanding of the essence and nature of mental reflection]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo oblastnogo universiteta. Seriya: filosofskie nauki. 2023; 2: 69–17. DOI: 10.18384/2310-7227-2023-2-6-17 (in Russian).

  43. Artemenkov A.A. Model' urbotekhnosotsial'noy globalizatsii i kognitivnoy tsefalizatsii (mozga) sovremennogo cheloveka [Model of urbotechnosocial globalization and cognitive cephalization of modern human brain]. Noosfernye issledovaniya. 2023; 3: 469–56. DOI: 10.46724/NOOS.2023.3.46-56 (in Russian).

  44. Kurzweil R. Evolyutsiya razuma: kak razvitie iskusstvennogo intellekta izmenit budushchee tsivilizatsii / perevod s angl. T.P. Mosolovoy [How to create a mind: The secret of human thought revealed / translated from English by T.P. Mosolova]. Moscow: Eksmo; 2020. 448 (inRussian).

  45. Seung S. Konnektom. Kak mozg delaet nas tem, chto my est' / perevod s angl. A. Kapanadze [Connectome: How the brain’s wiring makes us who we are / translated from English by A. Kapanadze]. Moscow: Laboratoriya znaniy; 2018. 440 (in Russian).

  46. Anokhin K.V. Kognitom: v poiskakh fundamental'noy neyronauchnoy teorii soznaniya [Cognitome: In search of fundamental neuroscience theory of consciousness]. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel'nosti im. I.P. Pavlova. 2021; 71 (1): 39–71. DOI: 10.31857/S0044467721010032 (in Russian).

  47. Hoffman D. Kak nas obmanyvayut organy chuvstv / perevod s angl. M. Maksimovoy [How our senses deceive us / translated from English by M. Maximova]. Moscow: Izdatel'stvo AST; 2022. 304 (in Russian).

  48. Afanas'ev V.G. Mir zhivogo: Sistemnost', evolyutsiya i upravlenie [The Living World: Systematicity, Evolution and Management]. Moscow: Izdatel'stvo LKI; 2019. 334 (in Russian).

  49. Dubrovskiy D.I. Informatsiya. Soznanie. Mozg: Rasshifrovka mozgovykh kodov psikhicheskikh yavleniy [Information. Consciousness. Brain: Decoding brain codes of mental phenomena]. Moscow: LENAND; 2021. 304 (in Russian).

  50. Artemenkov A.A. Gomeostaz i adaptatsiya: patofiziologicheskie aspekty somatovegetativnogo vzaimodeystviya v ontogeneze [Homeostasis and adaptation: Pathophysiological aspects of somato-vegetative interaction in ontogenesis]. Pediatr. 2021; 12 (4): S. 899–101. DOI: 10.17816/PED12489-101 (in Russian).

  51. Batuev A.S. Vysshie integrativnye sistemy mozga [Higher integrative systems of the brain]. Leningrad: Nauka, Leningradskoe otdelenie; 1981. 255 (in Russian).

  52. Artemenkov A.A. Psikhofiziologicheskaya problema: edinstvo material'nogo i ideal'nogo v cheloveke [Psychophysiological problem: The unity of material and ideal in human]. Sovremennye filosofskie issledovaniya. 2024; 1: 969–112. DOI: 10.18384/2949-5148-2024-1-96-112 (in Russian).

  53. Artemenkov A.A. Neyroepistemologiya mental'nykh sobytiy: osoznanie deystvitel'nosti [Neuroepistemology of mental events: Awareness of reality]. Znanie. Ponimanie. Umenie. 2024; 1: 1249–137. DOI: 10.17805/zpu.2024.1.10 (in Russian).

  54. Evseeva A.V. Mnogofunktsional'nost' svoystv tsentral'noy nervnoy sistemy i sovershenstvovanie skorostno-silovykh kachestv sportsmenov [Multifunctionality of the central nervous system and improvement of speed-strength qualities in athletes]. Strategiya formirovaniya zdorovogo obraza zhizni naseleniya sredstvami fizicheskoy kul'tury i sporta: Tendentsii, traditsii, innovatsii: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy pamyati professora V.N. Zueva [Strategy for healthy lifestyle formation in the population by means of physical culture and sports: Trends, traditions, innovations: Proceedings of the international science-to-practice conference dedicated to the memory of Professor V.N. Zuev]. Tyumen': «Vektor-Grupp», 2018: 2399–245 (in Russian).

  55. Prakash R., Voss M., Erickson K., Kramer A. Physical activity and cognitive vitality. Annu Rev Psychol. 2015; 3 (66): 769–797. DOI: 10.1146/annurev-psych-010814-015249.

  56. Kline A., Pittman D., Ronsky J., Goodyear B. Differentiating the Brain's involvement in Executed and Imagined Stepping using fMRI. Behav Brain Res. 2020; 15 (394): 112829. DOI: 10.1016/j.bbr.2020.112829.

  57. Fernandes J., Arida R., Gomez-Pinilla F. Physical exercise as an epigenetic modulator of brain plasticity and cognition. Neurosci Biobehav Rev. 2017; 80: 443–456. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2017.06.012.

  58. Gomez-Pinilla F., Hillman C. The influence of exercise on cognitive abilities. Compr Physiol. 2013; 3 (1): 403–428. DOI: 10.1002/cphy.c110063.

  59. Greenwood B., Fleshner M. Exercise, learned helplessness, and the stress-resistant brain. Neuromolecular Med. 2008; 10 (2): 81–98. DOI: 10.1007/s12017-008-8029-y.

  60. Rossini P., Altamura C., Ferreri F., Melgari J-M., Tecchio F., Tombini M., Pasqualetti P., Vernieri F. Neuroimaging experimental studies on brain plasticity in recovery from stroke. EuraMedicophys. 2007; 43 (2): 241–254.

  61. Artemenkov A.A. Etiopatogeneticheskie mekhanizmy vozniknoveniya dezadaptivnykh rasstroystv u cheloveka v protsesse obucheniya [Etiopathogenetic mechanisms of maladaptive disorders in students during training]. Patologicheskayafiziologiyaieksperimental'nayaterapiya. 2018; 62 (2): 122–128 (inRussian).

  62. Naryshkin A.G., Gorelik A.L., Skoromets T.A., Egorov A.Yu., Vtorov A.V., Martynov I.V. O vozmozhnostyakh chastichnogo vosstanovleniya integrativnoy deyatel'nosti mozga u bol'nykh v vegetativnom sostoyanii [On partial restoration of brain integrative activity in patients with no signs of awareness]. Fiziologiyacheloveka. 2014; 40 (5): 699–679. DOI: 10.7868/S0131164614030114 (inRussian).

  63. Dudnik E.N., Glazachev O.S., Barak O., Lavrishchev A.A., Kostyuk D.I. Vliyanie kompleksnykh polisensornykh vosstanovitel'nykh protsedur na funktsii tsentral'noy i vegetativnoy nervnoy sistemy [Effect of complex polysensory restorative procedures on functions of the central and autonomic nervous system]. Fiziologiyacheloveka. 2009; 35 (1): 369–40 (inRussian).

  64. Wang Q., Li L., Qiao L., Liu M. Adaptive Multimodal Neuroimage Integration for Major Depression Discorder Detection. Front Neuroinform. 2022; 16: 856175.

  65. Cocks N., Byrne S., Pritchard M., Morgan G., Dipper L. Integration of speech and gesture in aphasia. Int J Lang Commun Disord. 2018; 53 (3): 584–591. DOI: 10.1111/1460-6984.12372. 

  66. Kucukboyaci N., Kemmotsu N., K M Leyden R., Girard H., Tecoma E., Iragui V., McDonald C. Integration of multimodal MRI data via PCA to explain language performance. Neuroimage Clin. 2014; 14 (5): 197–207. DOI: 10.1016/j.nicl.2014.05.006.

  67. Blanken T., Bathelt J., Deserno M., Voge L., Borsboom D., Douw L. Connecting brain and behavior in clinical neuroscience: A network approach. Neurosci Biobehav Rev. 2021; 130: 81–90. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2021.07.027.

  68. Wolfers T., Arenas A.L., Onnink A.M., Dammers J., Hoogman M., Zwiers M., Buitelaar J., Franke B., Marquand A., Beckmann C. Refinement by integration: aggregated effects of multimodal imaging markers on adult ADHD. J Psychiatry Neurosci. 2017; 42 (6): 386–394. DOI: 10.1503/jpn.160240.

  69. Jacobs G., Voineskos A., Hawco C., Stefanik L., Forde N., Dickie E., Lai M., Szatmari P., Schachar R., Crosbie J., Arnold P., Goldenberg A., Erdman L., Ameis S. Integration of brain and behavior measures for identification of data-driven groups cutting across children with ASD, ADHD, or OCD. Neuropsychopharmacology. 2021; 46 (3): 643–653. DOI: 10.1038/s41386-020-00902-6.

  70. Coleman M., Bekinschtein T., Monti M., Owen A., Pickard J. A multimodal approach to the assessment of patients with disorders of consciousness. Prog Brain Res. 2009; 177: 231–248. DOI: 10.1016/S0079-6123(09)17716-6.

  71. Vovk V., Duda I., Vovk A. The effect of a multimodal approach on the results of treatment in surgery: integration of chemotherapy, surgery, and radiotherapy. Georgian Med News. 2024; 347: 41–46.

  72. Zhang L., Zhao J., Zhou Q.,Liu Z., Zhang Y., Cheng W., Gong W., Hu X., Lu W., Bullmore E., Lo C., Feng J. Sensory, somatomotor and internal mentation networks emerge dynamically in the resting brain with internal mentation predominating in older age. Neuroimage. 2021; 237: 118188. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2021.118188.

Received December 09, 2024; accepted February 13, 2025.

 

Information about the author

Artemenkov Aleksey Aleksandrovich, Candidate of Sciences (Biology), Associate Professor, Chair of Theoretical Foundations of Physical Culture, Sports and Health, Faculty of Biology and Human Health, Cherepovets State University. 162600, Russia, Cherepovets, Lunacharsky Ave., 5; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-7919-3690

 

For citation

Artemenkov A.A. Sensornaya polimodal'naya integratsiya kognitivnykh funktsiy mozga cheloveka [Sensory polymodal integration of the human brain cognitive functions]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2025; 3: 20–40. DOI: 10.34014/2227-1848-2025-3-20-40 (in Russian).

 

 

Скачать статью

УДК 612.821

DOI 10.34014/2227-1848-2025-3-20-40

 

СЕНСОРНАЯ ПОЛИМОДАЛЬНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ КОГНИТИВНЫХ ФУНКЦИЙ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА

 

А.А. Артеменков

 

ФГБОУ ВО «Череповецкий государственный университет», г. Череповец, Россия

 

В данной статье на основе проанализированных публикаций из научной электронной библиотеки eLibrary.RU и базы данных PubMed, находящихся в открытом доступе, сформулированы представления автора о механизмах полимодальной интеграции когнитивной деятельности и поведения человека при его взаимодействии с внешним миром. Раскрыты основные теоретические положения полимодальной интеграции, согласно которым мозг человека функционирует на основе объединения рефлекторных дуг в многовариантную систему нервных связей. Распад этой системы полимодальных связей происходит в результате дезинтеграции нервных процессов, лежащей в основе соматовегетативной патологии. Полимодальная интеграция в мозге человека также синхронизирует физиологические процессы организма и проявляется в виде многовариантности когнитивной деятельности и поведения. Полимодальность и многовариантность взаимосвязей между соматовегетативными показателями заключаются в интегративной функции нейронов мозга, объединяющихся в нервные цепи не хаотично, а направленно, на основе взаимодействия значимых внешнесредовых стимулов, для обеспечения осознанной ответной реакции организма. Полимодальная интеграция сенсорных сигналов является основой всей когнитивной деятельности человека, познания им окружающей действительности и социального поведения в обществе. Таким образом, общее представление о полимодальной интеграции позволяет расширить понимание об интегративной деятельности мозга человека как сложной многофункциональной системы «Человек в среде». «Глубина» научного поиска также привела к пониманию того, что на уровне сенсорной полимодальной интеграции в мозге человека осуществляется взаимосвязь физиологических и психических процессов осознания происходящих в жизни событий. Эти знания послужат базой для создания новых нейропатологических моделей нарушения процессов взаимодействия человека и среды обитания, что в дальнейшем позволит понять истинные механизмы работы высших интегративных систем мозга человека.

Ключевые слова: среда обитания, человек, поведение, когнитивная деятельность, полимодальная интеграция, сознательный выбор, дезинтеграция.

 

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Матурана У., Варела Ф. Дерево познания: Биологические корни человеческого понимания. М.: УРСС: ЛЕНАНД; 2019. 320.

  2. Каку М. Будущее разума / перевод с англ. Н. Лисовой. М.: Альпина-нон-фикшн; 2019. 646.

  3. Херкулано-Хузел С. Мозг: Такой ли он особенный? / перевод с англ. А. Анваера. М.: Издательство АСТ; 2019. 288.

  4. Kolodny O., Edelman S. The problem of multimogal concurrent seril order in behavior. Neurosci Biobehav Rev. 2015; 56: 252–265.

  5. Drijvers L., Jensen O., Spaak E. Rapid invisible frequency tagging reveals nonlinear integration of auditory and visual information. Hum Brain Mapp. 2021; 42 (4): 1138–1152. DOI: 10.1002/hbm.25282.

  6. Christov-Moore L., Simpson E., Coudé G., Grigaityte K., Iacoboni M., Ferrari P.F. Empathy: gender effects in brain and behavior. Neurosci Biobehav Rev. 2014; 46 (4): 604–627. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2014.09.001.

  7. Ding K., Liu J. Comparing gratitude and pride: evidence from brain and behavior. Cogn Affect Behav Neurosci. 2022; 22 (6): 1199–1214. DOI: 10.3758/s13415-022-01006-y.

  8. Acevedo B., Aron E., Aron A., Sangster M., Collins N., Brown L. The highly sensitive brain: an fMRI study of sensory processing sensitivity and response to others' emotions. Brain Behav. 2014; 4 (4): 580–594. DOI: 10.1002/brb3.242.

  9. Schall J. On building a bridge between brain and behavior. Annu Rev Psychol. 2004; 55: 23–50. DOI: 10.1146/annurev.psych.55.090902.141907.

  10. Karatsoreos I. Circadian Regulation of the Brain and Behavior: A Neuroendocrine Perspective. Curr Top Behav Neurosci. 2019; 43: 323–351. DOI: 10.1007/7854_2019_115.

  11. Calisi R., Saldanha C. Neurohormones, Brain, and Behavior: A Comparative Approach to Understanding Rapid Neuroendocrine Action. Integr Comp Biol. 2015; 55 (2): 264–267. DOI: 10.1093/icb/icv007.

  12. Borroto-Escuela D., Cuesta-Marti C., Lopez-Salas A., Chruścicka-Smaga B., Crespo-Ramírez M., Tesoro-Cruz E., Palacios-Lagunas D., Perez de la Mora M., Schellekens H., Fuxe K. The oxytocin receptor represents a key hub in the GPCR heteroreceptor network: potential relevance for brain and behavior. Front Mol Neurosci. 2022; 8 (15): 1055344. DOI: 10.3389/fnmol.2022.1055344.

  13. Eddie D., Bates M., Buckman J. Closing the brain-heart loop: Towards more holistic models of addiction and addiction recovery. Addict Biol. 2022; 27 (1): e12958. DOI: 10.1111/adb.12958.

  14. Florio T., Scarnati E., Rosa I., Censo D., Ranieri B., Cimini A., Galante A., Alecci M. The Basal Ganglia: More than just a switching device. CNS Neurosci Ther. 2018; 24 (8): 677–684. DOI: 10.1111/cns.12987.

  15. Gut N., Mena-Segovia J. Dichotomy between motor and cognitive functions of midbrain cholinergic neurons. Neurobiol Dis. 2019; 128: 59–66. DOI: 10.1016/j.nbd.2018.09.008.

  16. Streng M., Popa L., Ebner T. Complex Spike Wars: a New Hope. Cerebellum. 2018; 17 (6): 735–746. DOI: 10.1007/s12311-018-0960-3.

  17. Uusisaari M., Schutte E. The mysterious microcircuitry of the cerebellar nuclei. J Physiol. 2011; 589 (14): 3441–3457. DOI: 10.1113/jphysiol.2010.201582.

  18. Hu D., Shen H., Zhou Z. Functional asymmetry in the cerebellum: a brief review. Cerebellum. 2008; 7 (3): 304–313. DOI: 10.1007/s12311-008-0031-2.

  19. Passarelli L., Gamberini M., Fattori P. The superior parietal lobule of primates: a sensory-motor hub for interaction with the environment. J Integr Neurosci. 2021; 20 (1): 157–171. DOI: 10.31083/j.jin.2021.01.334.

  20. Kotz C. Integration of feeding and spontaneous physical activity: role for orexin. Physiol Behav. 2006; 88 (3): 294–301. DOI: 10.1016/j.physbeh.2006.05.031.

  21. Nogueira N., Bacelar M., Ferreira B., Parma J., Lage G. Association between the catechol-O-methyltransferase (COMT) Val158Met polymorphism and motor behavior in healthy adults: A study review. Brain Res Bull. 2019; 144: 223–232. DOI: 10.1016/j.brainresbull.2018.11.002.

  22. Выготский Л.С. Мышление и речь. М.: Эксмо; 2022. 544.

  23. Лурия А.Р. Язык и сознание. СПб.: Питер; 2021. 448.

  24. Рубинштейн С.Л. Бытие и сознание. М.: Издательство АСТ; 2022. 400.

  25. Bolt T., Nomi J., Rubinov M., Uddin L. Correspondence between evoked and intrinsic functional brain network configurations. Hum Brain Mapp. 2017; 38 (4): 1992–2007. DOI: 10.1002/hbm.23500.

  26. Hikosaka O., Nakamura K., Nakahara H. Basal ganglia orient eyes to reward. J Neurophysiol. 2006; 95 (2): 567–584. DOI: 10.1152/jn.00458.2005.

  27. Robbe D. To move or to sense? Incorporating somatosensory representation into striatal functions. Curr Opin Neurobiol. 2018; 52: 123–130. DOI: 10.1016/j.conb.2018.04.009.

  28. Павлов И.П. Лекции о работе больших полушарий головного мозга. М.: Издательство «Э»; 2017. 480.

  29. Ухтомский А.А. Избранные труды. М.: Книга по Требованию; 2012. 369.

  30. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Книга по Требованию; 2013. 450.

  31. Ноздрачев А.Д., Поляков Е.Л., Филиппова Л.В., Алексеев Н.П. Интероцептивная (висцеральная) сенсорная система – навигатор поведения висцеральных систем. Материалы XXIII съезда Физиологического общества им. И.П. Павлова с международным участием. М.: «Истоки», 2017: 2353–2355.

  32. Александров В.Г., Кокурина Т.Н., Рыбакова Г.И., Туманова Т.С. Автономные функции префронтальной коры. Физиология человека. 2021; 47 (5): 109–117. DOI: 10.31857/S0131164621050027.

  33. Свет М.С. Введение в нейрофизиологию концептуального мышления: Код неопределенности. Как наши индивидуальные концептуальные системы определяют мышление, обуславливают поведение и формируют восприятие. М.: ЛЕНАНД; 2022. 408.

  34. Муртанзина Е.П., Матюлько И.С., Журавлев Б.В. Голубева Н.К. Соматовегетативные компоненты сознательных взаимодействий (обзор). Журнал медико-биологических исследований. 2019; 7 (3): 349–362.

  35. Akhmedova O.O., Ovezgel’dyeva G.O., Grigor’ian A.G. The psychophysiological condition of first year students with different levels of physical activity. Fiziol cheloveka. 2011; 37 (5): 84–90.

  36. Mesulam M. Temporopolar regions of the human brain. Brain. 2023; 146 (1): 20–41

  37. Stock A., Gohil K., Huster R., Beste C. On the effects of multimodal information integration in multitasking. Sci Rep. 2017; 7 (7): 4927.

  38. Сеченов И.М. Элементы мысли: Впечатления и действительность: Исследование психики человека и ее взаимосвязи с внешним миром. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ»; 2022. 224.

  39. Ринпоче Й.М. Будда, мозг и нейрофизиология счастья. Как изменить жизнь к лучшему. Практическое руководство / перевод с англ. Сонама Дордже. М.: Ориенталия; 2022. 368.

  40. Куладаса Д., Иммергат М., Джереми Г. Свет ума: полное руководство по медитации / перевод с англ. О. Кривовяз, А. Мелиховой. М.: Эксмо; 2020. 560.

  41. Дойдж Н. Пластичность мозга: потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга / перевод с англ. Е. Виноградовой. М.: Эксмо; 2021. 576.

  42. Артеменков А.А. Философское осмысление сущности и природы психического отражения. Вестник Московского государственного областного университета. Серия: философские науки. 2023; 2: 69–17. DOI: 10.18384/2310-7227-2023-2-6-17.

  43. Артеменков А.А. Модель урботехносоциальной глобализации и когнитивной цефализации (мозга) современного человека. Ноосферные исследования. 2023; 3: 469–56. DOI: 10.46724/NOOS.2023.3.46-56.

  44. Курцвейл Р. Эволюция разума: как развитие искусственного интеллекта изменит будущее цивилизации / перевод с англ. Т.П. Мосоловой. М.: Эксмо; 2020. 448.

  45. Сеунг С. Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть / перевод с англ. А. Капанадзе. М.: Лаборатория знаний; 2018. 440.

  46. Анохин К.В. Когнитом: в поисках фундаментальной нейронаучной теории сознания. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2021; 71 (1): 39–71. DOI: 10.31857/S0044467721010032.

  47. Хоффман Д. Как нас обманывают органы чувств / перевод с англ. М. Максимовой М.: Издательство АСТ; 2022. 304.

  48. Афанасьев В.Г. Мир живого: Системность, эволюция и управление. М.: Издательство ЛКИ; 2019. 334.

  49. Дубровский Д.И. Информация. Сознание. Мозг: Расшифровка мозговых кодов психических явлений. М.: ЛЕНАНД; 2021. 304.

  50. Артеменков А.А. Гомеостаз и адаптация: патофизиологические аспекты соматовегетативного взаимодействия в онтогенезе. Педиатр. 2021; 12 (4): С. 899–101. DOI: 10.17816/PED12489-101.

  51. Батуев А.С. Высшие интегративные системы мозга. Ленинград: Наука, Ленинградское отделение; 1981. 255.

  52. Артеменков А.А. Психофизиологическая проблема: единство материального и идеального в человеке. Современные философские исследования. 2024; 1: 969–112. DOI: 10.18384/2949-5148-2024-1-96-112.

  53. Артеменков А.А. Нейроэпистемология ментальных событий: осознание действительности. Знание. Понимание. Умение. 2024; 1: 1249–137. DOI: 10.17805/zpu.2024.1.10.

  54. Евсеева А.В. Многофункциональность свойств центральной нервной системы и совершенствование скоростно-силовых качеств спортсменов. Стратегия формирования здорового образа жизни населения средствами физической культуры и спорта: Тенденции, традиции, инновации: материалы международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора В.Н. Зуева. Тюмень: «Вектор-Групп», 2018: 2399–245.

  55. Prakash R., Voss M., Erickson K., Kramer A. Physical activity and cognitive vitality. Annu Rev Psychol. 2015; 3 (66): 769–797. DOI: 10.1146/annurev-psych-010814-015249.

  56. Kline A., Pittman D., Ronsky J., Goodyear B. Differentiating the Brain's involvement in Executed and Imagined Stepping using fMRI. Behav Brain Res. 2020; 15 (394): 112829. DOI: 10.1016/j.bbr.2020.112829.

  57. Fernandes J., Arida R., Gomez-Pinilla F. Physical exercise as an epigenetic modulator of brain plasticity and cognition. Neurosci Biobehav Rev. 2017; 80: 443–456. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2017.06.012.

  58. Gomez-Pinilla F., Hillman C. The influence of exercise on cognitive abilities. Compr Physiol. 2013; 3 (1): 403–428. DOI: 10.1002/cphy.c110063.

  59. Greenwood B., Fleshner M. Exercise, learned helplessness, and the stress-resistant brain. Neuromolecular Med. 2008; 10 (2): 81–98. DOI: 10.1007/s12017-008-8029-y.

  60. Rossini P., Altamura C., Ferreri F., Melgari J-M., Tecchio F., Tombini M., Pasqualetti P., Vernieri F. Neuroimaging experimental studies on brain plasticity in recovery from stroke. Eura Medicophys. 2007; 43 (2): 241–254.

  61. Артеменков А.А. Этиопатогенетические механизмы возникновения дезадаптивных расстройств у человека в процессе обучения. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2018; 62 (2): 122–128.

  62. Нарышкин А.Г., Горелик А.Л., Скоромец Т.А., Егоров А.Ю., Второв А.В., Мартынов И.В. О возможностях частичного восстановления интегративной деятельности мозга у больных в вегетативном состоянии. Физиология человека. 2014; 40 (5): 699–679. DOI: 10.7868/S0131164614030114.

  63. Дудник Е.Н., Глазачев О.С., Барак О., Лаврищев А.А., Костюк Д.И. Влияние комплексных полисенсорных восстановительных процедур на функции центральной и вегетативной нервной системы. Физиология человека. 2009; 35 (1): 369–40.

  64. Wang Q., Li L., Qiao L., Liu M. Adaptive Multimodal Neuroimage Integration for Major Depression Discorder Detection. Front Neuroinform. 2022; 16: 856175.

  65. Cocks N., Byrne S., Pritchard M., Morgan G., Dipper L. Integration of speech and gesture in aphasia. Int J Lang Commun Disord. 2018; 53 (3): 584–591. DOI: 10.1111/1460-6984.12372. 

  66. Kucukboyaci N., Kemmotsu N., K M Leyden R., Girard H., Tecoma E., Iragui V., McDonald C. Integration of multimodal MRI data via PCA to explain language performance. Neuroimage Clin. 2014; 14 (5): 197–207. DOI: 10.1016/j.nicl.2014.05.006.

  67. Blanken T., Bathelt J., Deserno M., Voge L., Borsboom D., Douw L. Connecting brain and behavior in clinical neuroscience: A network approach. Neurosci Biobehav Rev. 2021; 130: 81–90. DOI: 10.1016/j.neubiorev.2021.07.027.

  68. Wolfers T., Arenas A.L., Onnink A.M., Dammers J., Hoogman M., Zwiers M., Buitelaar J., Franke B., Marquand A., Beckmann C. Refinement by integration: aggregated effects of multimodal imaging markers on adult ADHD. J Psychiatry Neurosci. 2017; 42 (6): 386–394. DOI: 10.1503/jpn.160240.

  69. Jacobs G., Voineskos A., Hawco C., Stefanik L., Forde N., Dickie E., Lai M., Szatmari P., Schachar R., Crosbie J., Arnold P., Goldenberg A., Erdman L., Ameis S. Integration of brain and behavior measures for identification of data-driven groups cutting across children with ASD, ADHD, or OCD. Neuropsychopharmacology. 2021; 46 (3): 643–653. DOI: 10.1038/s41386-020-00902-6.

  70. Coleman M., Bekinschtein T., Monti M., Owen A., Pickard J. A multimodal approach to the assessment of patients with disorders of consciousness. Prog Brain Res. 2009; 177: 231–248. DOI: 10.1016/S0079-6123(09)17716-6.

  71. Vovk V., Duda I., Vovk A. The effect of a multimodal approach on the results of treatment in surgery: integration of chemotherapy, surgery, and radiotherapy. Georgian Med News. 2024; 347: 41–46.

  72. Zhang L., Zhao J., Zhou Q.,Liu Z., Zhang Y., Cheng W., Gong W., Hu X., Lu W., Bullmore E., Lo C., Feng J. Sensory, somatomotor and internal mentation networks emerge dynamically in the resting brain with internal mentation predominating in older age. Neuroimage. 2021; 237: 118188. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2021.118188.

Поступила в редакцию 09.12.2024; принята 13.02.2025.

 

Автор

Артеменков Алексей Александрович – кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры теоретических основ физической культуры, спорта и здоровья факультета биологии и здоровья человека, ФГБОУ ВО «Череповецкий государственный университет». 162600, Россия, г. Череповец, пр. Луначарского, 5; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-7919-3690

 

Образец цитирования

Артеменков А.А. Сенсорная полимодальная интеграция когнитивных функций мозга человека. Ульяновский медико-биологический журнал. 2025; 3: 20–40. DOI: 10.34014/2227-1848-2025-3-20-40.