Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Научными коллективами, реализующими междисциплинарный проект, совместно проведено формирование стимульного материала. Коллектив, реализующий психологическую часть проекта передал стандартизованную апробированную базу эмоциональных экспрессий лица POFA (Pictures of Facial Affect; Ekman P, Friesen W, 1976), включающую изображения натурщиков с нейтральным лицом и шестью «базовыми» (по П. Экману) эмоциональными экспрессиями. Коллектив, реализующий биологическую часть проекта, передал оригинальную апробированную базу эмоционально окрашенных сцен. Все изображения были унифицированы по размеру, яркости и контрасту. Согласованы статистические методы обработки экспериментальных данных. Полностью выполнен забор генетического материала (пробы буккального эпителия) у 200 человек в возрасте от 18 до 30 лет, правшей, не имеющих выраженных проблем со здоровьем, в том числе со зрением (две группы испытуемых, участвующих в реализации междисциплинарного проекта - по 100 человек для каждого проекта). Проведен генетический анализ по определению полиморфных маркеров генов DRD4, COMT, HTR2A, MAOA с целью определения индивидуального генотипа каждого испытуемого. Обсуждены предполагаемые к использованию психологические тесты, анализируемые гены, а также методики электрофизиологических (регистрация ЭЭГ) и поведенческих (регистрация движений глаз) экспериментов. Коллективом, выполняющим психологическую часть междисциплинарного проекта: Приобретено необходимое оборудование и развернуты два программно – аппаратных комплекса. На основе имеющегося айтрекера Eyegaze Analyzing System – в составе двух компьютеров; штатный компьютер из поставки айтрекера используется для сбора экспериментальных данных; вновь приобретенный компьютер – для предъявления стимульного материала. На основе вновь приобретенного айтрекера Gaze Point - с использованием вновь приобретенного компьютера, используемого для сбора экспериментальных данных и предъявления стимульного материала. Выполнена интеграция айтрекера Eyegaze Analyzing System для работы с ПО PxLab. Для решения данной задачи реализован переходный модуль на языке C. Выполнена интеграция айтрекера Gazepoint для работы с ПО PxLab. Интеграция выполнена при помощи модуля на языке Python 3.8. На обоих программно-аппаратных комплексах установлено ПО PxLab (Irtel, 2007; Жегалло, 2016), подготовлены программы на внутреннем языке PxLab, реализующие запланированные эксперименты. Выполнены пилотные исследования, подтвердившие корректность работы оборудования и сбора айтрекинговых данных при работе с айтрекерами Eyegaze Analyzing System и Gazepoint для запланированных экспериментов. Подготовлена публикация обзорного характера по проблеме использования качественных и количественных методов в психологических исследованиях: Богданова И.В., Носуленко В.Н. Современные тенденции применения качественно-количественных методов в психологических исследованиях. Проведено пилотное экспериментальное исследование по восприятию эмоционально окрашенных сцен на выборке 10 человек. По результатам пилотного исследования отработан дизайн эксперимента, в котором объединены вербальные, психофизические и инструментальные методы. Коллективом, выполняющим биологическую часть междисциплинарного проекта: Создана компьютерная программа обработки оцифрованных фотоизображений естественных сцен, объектов и лиц, позволяющая находить в изображении области с максимальной амплитудой модуляции нелокального контраста. Подготовлен стимульный материал для эксперимента по распознаванию эмоциональных выражений лиц, сформированных из областей с максимальным нелокальным контрастом. Разработана и апробирована методика данного эксперимента. Проведено пилотное исследование, которое ставило своей целью не только апробацию разработанной экспериментальной методики, но и решала самостоятельную научную задачу. Следовало получить доказательства того, что именно области лица с максимальной амплитудой модуляции суммарного контраста содержат информацию, используемую зрительной системой человека для различения эмоциональных выражений лица. С этой целью в эксперименте использовались изображения лиц, собранные не только из областей с максимальной амплитудой модуляции суммарного контраста, но также сформированные из областей с минимальной и промежуточной амплитудой. Определялся процент правильного различения выражений лица для изображений, сформированных из областей с разной амплитудой модуляции контраста. Обнаружено, что в задаче идентификации эмоционального выражения лица результат улучшается примерно с 5% до 61% при увеличении амплитуды модуляции суммарного контраста фрагментов, из которых синтезирован стимул. Использование ANOVA доказало статистическую значимость полученной зависимости. Post Hoc анализ с использованием теста Тьюки с поправками Бонферрони и Холма также показал, что точность, с которой испытуемые различают эмоции в лицах, сформированных из областей с разной амплитудой модуляции контраста, значимо возрастает при увеличении амплитуды. Таким образом, полученные результаты подтвердили нашу гипотезу, согласно которой участки изображения лица c наибольшим приростом суммарного нелокального контраста содержат информацию, которая может быть использована зрительной системой человека для определения лицевой эмоциональной экспрессии. Полученные результаты доложены и обсуждены на съезде физиологического общества им. И.П. Павлова и изложены в виде двух статей.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В 2021 году выполнялись исследования в соответствии с планами работ каждого научного коллектива, участвующего в реализации междисциплинарного проекта. Коллективом, выполняющим биологическую часть междисциплинарного проекта, проведено запланированное исследование роли областей изображения лица с наибольшим приростом нелокального контраста (относительно окружения) в распознавании лицевой экспрессии. Установлено, что области изображения лица, характеризующиеся наибольшей амплитудой модуляции нелокального контраста, содержат информацию, достаточную для решения этой задачи. Самым информативным оказался диапазон пространственных частот от 11,3 до 22,6 циклов на изображение (центральная частота 16 ц/из). На этой пространственной частоте области с наибольшим приростом суммарного контраста располагаются в области глаз и рта. Расширение частотного диапазона позволяет доуточнить воспринимаемую экспрессию. Для каждого выражения лица определено характерное сочетание частотных диапазонов, позволяющих достичь наилучших результатов распознавания данной экспрессии. Установлено влияние полиморфизма гена COMT на эффективность распознавания эмоций отрицательной валентности, таких как страх и печаль. Градиентный оператор, использованный нами для поиска наиболее информативных областей изображения, имитирует работу зрительных фильтров второго порядка, избирательных к модуляции нелокального контраста. Это позволило нам сделать вывод, что зрительные механизмы второго порядка, группирующие выходы стриарных нейронов, могут использоваться зрительной системой человека для извлечения из входного изображения лица информации, полезной для идентификации его эмоционального выражения. Результаты проведенных исследований отражены в 3 статьях и 2 тезисах, опубликованных в индексируемых международных изданиях, а также доложены на 32-м Всемирном конгрессе психологов, проходившем в г. Прага. Коллективом, выполняющим психологическую часть междисциплинарного проекта, создан инструментарий для интегрального анализа качественных и количественных данных, полученных разными методами. Сформирована реляционная база данных экспериментального исследования, интегрирующая результаты применения стандартизированных психологических тестов, а также результаты индексирования и кодирования вербальных данных, данных психофизических измерений и инструментальных данных, полученных в 2-х экспериментах: (1) эксперимент по оценке эмоционально окрашенных сцен и (2) эксперимент по оценке степени сходства эмоциональных экспрессий лица. В Институте психологии РАН проведена рабочая встреча представителей двух коллективов, реализующих междисциплинарный проект. С каждой стороны были представлены научные сообщения о промежуточных результатах реализации междисциплинарного проекта, полученных в 2021 году. Согласованы применяемые методы исследований, возможная интерпретация полученных результатов с точки зрения их использования партнерами по проекту, планируемые публикации, а также предполагаемое апробирование результатов на международных конференциях. Произведен обмен результатов (промежуточных) психологического тестирования испытуемых. Партнерам по психологической части проекта переданы результаты влияния полиморфизма генов DRD4, COMT, HTR2A, MAOA на способности испытуемых дифференцировать эмоциональную экспрессию в выражениях лиц.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Коллективом, выполняющим биологическую часть междисциплинарного проекта, в 2022 году проведено исследование влияния полиморфизма генов DRD4, COMT, HTR2A, MAOA на характеристики спонтанной электрической активности, регистрируемой во время решения задачи определения эмоциональной валентности зрительных сцен. Был создан набор зрительных стимулов в количестве 360 оцифрованных фотоизображений сцен (120 - нейтральных, 120 -позитивных, 120 - негативных), выровненных по размеру, средней яркости и RMS контрасту. В исследовании приняло участие 87 испытуемых, для которых ранее был проведен генетический анализ. Во время решения испытуемыми задачи категоризации зрительных сцен по эмоциональной валентности проводилась регистрация ЭЭГ по 128 отведениям. Осуществлялся спектральный и когерентный анализ ЭЭГ, анализ независимых компонентов, строились спектральные карты локальной плотности токов. Было таже определено влияние полиморфизма указанных генов на способность дифференцировать эмоциональную валентность зрительных сцен. Все ожидаемые в отчетном году научные результаты достигнуты. Определено влияние полиморфизма генов DRD4, COMT, HTR2A, MAOA на характеристики спонтанной электрической активности, регистрируемой во время решения задачи определения эмоциональной валентности зрительных сцен. Обнаружено, что из указанных 4 генов, полиморфизм лишь двух (COMT и МАОА) влияет на спектральные характеристики ЭЭГ. Определено влияние полиморфизма генов DRD4, COMT, HTR2A, MAOA на точность оценки эмоциональной валентности зрительных сцен. Оказалось, что лишь полиморфизм гена COMT влияет на точность решения этой задачи. Установлена связь точности определения эмоциональной валентности зрительных сцен с особенностями спонтанной электрической активности. Выявлено, что сниженная точность категоризации зрительных сцен по эмоциональной валентности у носителей генотипа Val/Met гена COMT может быть связана с менее выраженными у них изменениями амплитудного спектра в дельта и бета диапазонах ЭЭГ при переходе от ожидания стимула к его анализу, а также с различиями в характере когерентных связей в этих же частотных диапазонах. Предполагается, что причиной обнаруженных различий является регулируемая геном COMT длительность пребывания моноаминов в синаптическом пространстве. Полученные данные указывают на то, что выявленные закономерности могут быть связаны с функционированием поля 25, которое, согласно литературным данным, задействовано в обработке эмоциональной информации. Результаты проведенных исследований отражены в 3 статьях и 2 тезисах, а также доложены на 4 конференциях. Коллективом, выполняющим психологическую часть междисциплинарного проекта, в 2022 году: Увеличено до 75 человек число испытуемых, прошедших основную экспериментальную серию. Проведена доработка методов анализа движений глаз. На первом этапе анализа выполняется интеграция и нормализация записей отдельных участников в единый сводный файл. На втором этапе - на основе интегрированных «сырых» данных выполняется расчет интегральных показателей движений глаз, относящихся к экспериментальной ситуации в целом, заданному временному интервалу или вербальной единице. Реализована программа для работы с базой данных вербальных единиц. Проведен анализ анализ соотношения вербальных данных и результатов шкальных оценок валентности и эраузела. Полученные результаты подтвердили, что в вербализациях количественно представлено содержание эмоциональных переживаний. Проведено сопоставление интегральных показателей движений глаз с характеристиками кодированных вербальных единиц (поля базы данных «источник», «интегральность», «отнесенность», «семантика»). Показано, что частота встречаемости вербальных единиц разных типов связана с психометрической характеристикой аналитичности – холистичности. «Холистики» продуцируют больший объем вербальной продукции, в большей степени этот результат проявляется для позитивно окрашенных изображений. Проведено сопоставление опросника эмпатии Бойко и опросника ЭмИн на уровне субшкал показало, что именно субшкалы обоих опросников являются монолитными психическими конструктами. Интегральные показатели эмпатии и эмоционального интеллекта являются суммой слабо- и среде- коррелирующих между собой субшкал. Выделены предикторы невербального опознания эмоциональных экспрессий лица при пороговых временах экспозиции. Данные предикторы имеют парциальный характер, что указывает на возможное наличие конкурирующих параллельно протекающих процессов, связанных с проверкой на наличие на изображении разных эмоциональных экспрессий. Проведен анализ оценок сходства между изображениями эмоциональных экспрессий. Показано, что реконструированное на основе индивидуальных оценок сходства двумерное пространство соответствует модели Core Affect Дж. Рассела. Процессы сравнения изображений, завершающиеся разными оценками сходства, можно рассматривать как самостоятельные когнитивные стратегии Результаты проведенных исследований отражены в 3 статьях Проведена рабочая встреча (on-line) представителей двух коллективов, реализующих междисциплинарный проект. С каждой стороны были представлены научные сообщения о промежуточных результатах реализации междисциплинарного проекта, полученных в 2022 году. Партнеры проинформировали друг друга о полученных результатах, обсудили возможность их совместного использования на завершающем этапе проекта, согласовали планируемое обнародование результатов в публикациях и выступлениях.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Коллективом, выполняющим биологическую часть междисциплинарного проекта, в 2023 году проведено исследование влияния полиморфизма генов DRD4, COMT, 5HT2A (HTR2A), MAOA на характеристики спонтанной электрической активности, регистрируемой во время решения задачи определения эмоциональной экспрессии лиц. Было сформировано 495 стимулов, представляющих собой фотоизображения лиц с экспрессией 6 базовых эмоций по Экману (радость, гнев, страх, печаль, отвращение, удивление), а также с нейтральным выражением. Все изображения, отобранные из различных баз данных, были приведены к единому угловому размеру, средней яркости и RMS контрасту. В исследовании приняло участие 86 испытуемых, для которых ранее был проведен генетический анализ. Во время решения испытуемыми задачи распознавания базовых эмоций проводилась регистрация ЭЭГ по 128 отведениям. Осуществлялся спектральный и когерентный анализ ЭЭГ, анализ независимых компонентов, строились спектральные карты локальной плотности токов. Было определено влияние полиморфизма указанных генов на способность дифференцировать эмоциональную экспрессию лиц. Все ожидаемые в отчетном году научные результаты достигнуты. По группе в целом (без деления по генотипам) установлено, что спектральные характеристики ЭЭГ не меняются при восприятии лиц с разной эмоциональной валентностью (позитивные (радость), негативные (гнев) и нейтральные выражения лица). Вместе с тем восприятие лиц сопровождается различными трансформациями функциональных связей в зависимости от эмоциональной валентности предъявляемого стимула. При этом новые связи формируются во всех диапазонах частот ЭЭГ, кроме альфа. Использование метода независимых компонентов позволило сделать вывод, что пространственное распределение дипольных источников ЭЭГ остается неизменным при смене валентности стимула, а значит не зависит от эмоциональной экспрессии воспринимаемого лица. Использование sLORETA показало, что спектральная плотность токов в дельта, тета и альфа диапазонах ЭЭГ максимальна в теменной коре, активацию которой связывают с непроизвольным вниманием, а пик бета активности приходится на области височной коры, которые задействованы в восприятии лиц. Определено влияние полиморфизма генов DRD4, COMT, 5HT2A, MAOA на характеристики спонтанной электрической активности, регистрируемой во время решения задачи распознавания эмоциональной экспрессии. Обнаружено, что полиморфизм генов DRD4, 5HT2A и MAOA влияет на спектральные характеристики ЭЭГ, регистрируемой в ходе решения экспериментальной задачи. Для генов DRD4 и MAOA они имеют выраженную полушарную специфичность, а для гена 5HT2A – локализационную (передние фронтальные отведения). Для всех указанных генов обнаружены также определенные особенности изменения когерентности, связанные с решением задачи дифференциации эмоциональных экспрессий. Причем наибольшие отличия характерны для гетерозиготных генотипов. Вместе с тем было установлено, что выявленные особенности ЭЭГ не связаны с эффективностью решения экспериментальной задачи, поскольку полиморфизм ни одного из исследованных генов не оказывал влияния на точность дифференциации базовых эмоций. Результаты проведенных исследований отражены в 3 статьях и 2 тезисах докладов, доложенных на съезде физиологического общества им. И.П. Павлова. Коллективом, выполняющим психологическую часть проекта выполнен анализ результатов проведенных экспериментов: задача оценки эмоционально окрашенных сцен, задача сравнения изображений сильно- и слабо выраженных эмоциональных экспрессий, задача невербальной идентификации изображений сильно выраженных эмоциональных экспрессий при предъявлении на тахистоскопическое время. По результатам решения испытуемыми задачи сравнения построены интегральные вербальные портреты эмоциональных экспрессий лица, содержащие эмоциональные и мимические характеристики изображений. Вербальные признаки, входящие в мимические вербальные портреты, были сопоставлены с описаниями мимических характеристик базовых экспрессий по П. Экману, что позволило уточнить их относительную субъективную значимость. Построены раздельные вербальные портреты, описывающие сильно- и слабо выраженные эмоциональные экспрессии. На основе их анализа можно сделать вывод, что мимические вербальные портреты (т.е., содержание воспринимаемого качества) изучаемых экспрессий не в полной мере согласуются со списками П. Экмана, хотя и не противоречат им. Их соответствие по-разному проявляется в вербальных портретах сильных и слабых экспрессий. Анализ характеристик движений глаз для разных типов вербальных единиц показал, что при обосновании выставленной оценки сходства между изображениями испытуемые в первую очередь прибегают к наиболее «легким» описаниям, характеризующимся меньшим объемом рассматривания изображений. При этом «сложность» «тяжелых» описаний, характеризующихся большим объемом рассматривания, компенсируется сокращением продолжительности отдельных зрительных фиксаций. Анализ соотношения частот вербализаций с полиморфизмом генов и индивидуально – личностными характеристиками испытуемых позволил выделить классы вербальных единиц (высокочастотные дескрипторы \dif\ \con\, \cla\, противоположный последнему - \gra\), увеличение которых обуславливается субшкалой ВП (понимание своих эмоций) опросника ЭмИн. Сокращение количества дескрипторов, относящихся к описанию аффективных состояний, обуславливается субшкалой ИЭ (идентификация в эмпатии опросника Бойко). Эффективная экспрессия гена MAOA, обеспечивающая более высокую эмоциональную устойчивость, обуславливает продукцию повышенного количества эмоционально окрашенных описаний /afe/, в том числе описывающих нейтральную валентность /ntr/. Анализ соотношения ответов испытуемых со структурой осмотра изображений – кандидатов в задаче невербальной идентификации показал, что по сравнению со случаем верного ответа неверные ответы характеризуются: сокращением времени осмотра изображения-кандидата, ответствующего верному ответу, увеличением времени осмотра изображения-кандидата, соответствующего фактически выбранному ответу. Дополнительно в некоторых случаях наблюдается перераспределение времени осмотра нерелевантных изображений – кандидатов, что может быть интерпретировано как указание на наличие слабых структурных связей между перцептивными образами разных эмоциональных экспрессий. Анализ соотношения частот верных ответов в задаче невербальной идентификации с оценками сходства в задаче сравнения указывает на наличие для некоторых сильно выраженных «базовых» эмоциональных экспрессий выделенных сензитивных интервалов времени экспозиции, соответствующих средней точности распознавания (0.6 - 0.9). В пределах данного интервала эффективное опознание экспрессии обуславливается общей структурой конфигурационных перцептивных представлений о сходстве между экспрессиями разных модальностей. Для экспрессий «страх» и «гнев» интервал соответствует времени экспозиции 16 мс и, возможно, несколько большему. Для экспрессии «отвращение» - 8 мс. Для экспрессии «радость» - 4 – 8 мс. При анализе движений глаз в ходе оценки эмоционально окрашенных сцен были выявлены различия на уровне средней продолжительности фиксаций и величины раскрытия зрачка при восприятии эмоциональных изображений по сравнению с нейтральными, указывающие на уменьшение выделения деталей изображения. Предполагается, что данный эффект связан с процессами временной системной дифференциации, при которой в составе актуализированного опыта относительно больше представлены менее дифференцированные системы, характеризующиеся более высокой эмоциональностью. Проведена рабочая встреча (on-line) представителей коллективов, реализующих междисциплинарный проект. С каждой стороны были представлены научные сообщения о результатах реализации междисциплинарного проекта, полученных в 2023 году. Партнеры проинформировали друг друга о полученных результатах, обсудили возможность их использования в случае пролонгации проекта.