Processing information in the go/nogo/go paradigm: interactions between cognitive function and the autonomic nervous system

Abstract

Background. The association between cognitive function and the autonomic nervous system (ANS) was studied using a go/nogo/go paradigm. Material and methods. Cognitive tasks involved determining signal modality, visual shapes or word meaning, as well as quick error-free reactions with the left (gol) or right (gor) hand or motor inhibition (nogo). The rate of signal presentation increased gradually (30, 60, 90 and 120 per minute). The ANS was examined based on heart rate variability (HRV), scattergram area (S), periodic (SD2) and aperiodic (SD1) oscillations of correlation rhythmography (CR). Results. Differentiation of verbal and visual cues presented at a low rate was associated with increased activity of cognitive and neurophysiological mechanisms of ANS regulation, coordinated sympathoparasympathetic interaction, and enhanced integrative processes. High rate presentations led to divergent changes in cognitive function and ANS: increased HRV and decreased SD1 and SD2, increased number of errors, and decreased motor reaction time and S. Conclusions. Interactions between cognitive function and ANS were related to the rate of presentation and signal modality: increased interactions occurred with low rate presentations, whereas, high rate (visual) presentations impaired performance and also reduced autonomic-cognitive interactions.

Wprowadzenie. Z badano interakcje pomiędzy funkcją poznawczą i autonomicznym systemem nerwowym (ANS) pod względem przetwarzania w paradygmacie go/nogo/go. Materiał i metody. Zadania poznawcze obejmowały określenie modalności sygnału, kształtu figur lub znaczenia słowa i szybką, bezbłędną reakcję dotyczącą lewej (gol) lub prawej (gor) ręki bądź hamowania czynności motorycznych (nogo). Szybkość prezentacji sygnału wzrastała stopniowo od 30, przez 60 i 90, aż do 120 na minutę. Autonomiczny układ nerwowy był badany zgodnie ze wskaźnikami regulacji częstości akcji serca: częstością HRV, obszarem regulacji (S), okresowymi (SD2) i nieokresowymi (SD1) oscylacjami rytmografii korelacyjnej (CR). Wyniki. Zróżnicowanie sygnałów ustnych i sygnałów wizyjnych o niskim tempie charakteryzowało się zwiększeniem aktywności w kognitywnych i neurofizjologicznych mechanizmach regulacji ANS, skoordynowaną interakcją połączenia sympatyczno-przywspółczulnego oraz usprawnieniem procesów integracyjnych. Prezentacja z wysoką częstotliwością doprowadziła do przeciwnych zmian funkcji poznawczych i ANS: zwiększyło się tętno i zmniejszyło SD2 i SD1, zwiększyła się też liczba błędów i zmniejszył czas reakcji motorycznych i S. Wnioski. Odkryto zależność od wzajemnego powiązania funkcji poznawczych i ANS przy trybie prezentacji i modalności sygnału: interakcja wzrosła przy niskim trybie, z kolei niedobór aktywacji mechanizmów neurokognitywnych i autonomiczno-poznawczych został stwierdzony przy dużej częstości sygnałów obrazowych.