I.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityI.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityЖурнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова0044-46773034-5316The Russian Academy of Sciences69256510.31857/S0044467725050054ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (КОГНИТИВНОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКАФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (КОГНИТИВНОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКАResearch ArticleCognitive control in elite athletes: event-related potentials studyОсобенности когнитивного контроля у элитных спортсменов: исследование потенциалов, связанных с событиямиDidurM. D.ДидурМ. Д.kropotov@ihb.spb.ruMitinI. N.МитинИ. Н.kropotov@ihb.spb.ruProninaM. V.ПронинаМ. В.kropotov@ihb.spb.ruNazarovK. S.НазаровК. С.kropotov@ihb.spb.ruKropotovJ. D.КропотовЮ. Д.yurikropotov@yahoo.comN.P. Bechtereva Institute of the Human Brain of RASФГБУН Институт мозга человека им. Н. П. Бехтеревой РАНFederal Scientific and Clinical Center for Sports Medicine and Rehabilitation of the Federal Medical and Biological AgencyФГБУ Федеральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации Федерального медико-биологического агентства15102025755VOL 75, NO5 (2025)ТОМ 75, №5 (2025)56257108102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0044-4677/article/view/692565

The aim of this study was to apply a blinded source separation algorithm to the event-related potentials in the GO/NOGO test to isolate latent components reflected cognitive control brain processes in humans and to identify its features in elite athletes. For this purpose, 19-channel EEG was recorded in two groups of participants: students and highly skilled athletes. The greatest differences between the groups were observed in two latent components and were associated with greater neural activity in athletes. The first component was generated in the premotor cortex and reflected the process of preparing a motor response. The second component was generated in the anterior cingulate gyrus and was associated with the process of action monitoring. The use of neuromodulation methods to enhance cognitive control in athletes is discussed.

Целью данного исследования являлось использование алгоритма слепого разделения источников потенциалов, связанных с событиями, в GO/NOGO тесте для выделения скрытых компонент когнитивного контроля у человека и выявления его особенностей у элитных спортсменов. С этой целью 19-канальная ЭЭГ регистрировалась у двух групп участников: студентов и спортсменов высокой квалификации. Наибольшие различия между группами наблюдались в двух скрытых компонентах и были связаны с большей нейронной активностью у спортсменов. Первая компонента генерировалась в премоторной коре и была ответственна за подготовку к моторному ответу. Вторая компонента генерировалась в передней поясной извилине и была связана с процессом мониторинга действий. Обсуждается использование методов нейромодуляции для усиления когнитивного контроля у спортсменов.

cognitive controlevent-related potentials (ERPs)latent componentsblind source separationelite athletesкогнитивный контрольпотенциалысвязанные с событиями (ПСС)скрытые компонентыслепое разделение источниковэлитные спортсменыИсследования проводились в течение 2021–2023 гг. в рамках совместной работы ФБМА и ИМЧ РАН по разработке методических рекомендаций для повышения стрессоустойчивости спортсменов, а также технологий применения неинвазивных методов модуляции высших психических, психомоторных и нейрорегуляторных функций в практике восстановительных мероприятий медико-биологического обеспечения спортсменов спортивных сборных команд Российской Федерации. Финансирование исследования проводилось по совместным научно-исследовательским работам (регистрационные номера AAAA-A20-120021990059-0, 121060700163-9, 123020300056-0).Величковский Б.М. Когнитивная наука. Основы психологии познания. 2006. М.: Академия. Т. 1–2.Иваницкий А.М. Мозговые механизмы оценки сигналов. М., Медицина. 1976. 298 с.Сергиенко Е.А. Контроль поведения: индивидуальные ресурсы субъектной регуляции [Электронный ресурс]. Психологические исследования: электрон. науч. журн. 2009. № 5 (7). http://psystudy.ruAlbaladejo-Garcia C., Garcia-Aguilar F., Moreno F.J. The Role of Inhibitory Control in Sport Performance: Systematic Review and Meta-Analysis in Stop-Signal Paradigm. Neuroscience, Biobehavioral Reviews. 2023. 147 p.Badre D. Cognitive Control. Annu Rev Psychol. 2025. 76 (1): 167–195.Bokura H., Yamaguchi S., Kobayashi S. Electrophysiological correlates for response inhibition in a Go/NoGo task. Clin Neurophysiol. 2001. 112 (12): 2224–2232.Braver T.S. The variable nature of cognitive control: a dual mechanisms framework. Trends Cogn Sci. 2012. 16 (2): 106–113.Brunia C.H., van Boxtel G.J. Wait and see. Int J Psychophysiol. 2001. 43 (1): 59–75.Brunner J.F., Olsen A., Aasen I.E., Løhaugen G.C., Håberg A.K., Kropotov J. Neuropsychological parameters indexing executive processes are associated with independent components of ERPs. Neuropsychologia. 2015. 66: 144–156.Budde H., Wegner M., Soya H., Voelcker-Rehage C., McMorris T. Neuroscience of Exercise: Neuroplasticity and Its Behavioral Consequences. Neural Plast. 2016; 2016: 3643879.Cipolotti L., Mole J., Ruffle J.K., Nelson A., Gray R., Nachev P. Cognitive control, the anterior cingulate cortex: Necessity, coherence. Cortex. 2025 182: 87–99.Dayan E., Cohen L.G. Neuroplasticity subserving motor skill learning. Neuron. 2011. 72: 443–454.Di Russo F., Taddei F., Apnile T., Spinelli D. Neural correlates of fast stimulus discrimination and response selection in top-level fencers. Neurosci Lett. 2006. 408 (2): 113–118.Folstein J.R., Van Petten C. Influence of cognitive control and mismatch on the N2 component of the ERP: a review. Psychophysiology. 2008. 45 (1): 152–170.Fontani G., Maffei D., Cameli S., Polidori F. Reactivity and event-related potentials during attentional tests in athletes. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1999. 80 (4): 308–317.Fukuo M., Kamagata K., Kuramochi M., Andica C., Tomita H., Waki H. et al. Regional brain gray matter volume in world-class artistic gymnasts. J Physiol Sci. 2020. 70 (1): 43.Holroyd C.B., Verguts T. The Best Laid Plans: Computational Principles of Anterior Cingulate Cortex. Trends Cogn Sci. 2021. 25 (4): 316–329.Iwadate M., Mori A., Ashizuka T., Takayose M., Ozawa T. Long-term physical exercise and somatosensory event-related potentials. Exp Brain Res. 2005. 160 (4): 528–532.Jin H., Xu G., Zhang J.X., Gao H., Ye Z., Wang P. et al. Event-related potential effects of superior action anticipation in professional badminton players. Neurosci Lett. 2011. 492 (3): 139–144.Jung T.P., Makeig S., Westerfield M., Townsend J., Courchesne E., Sejnowski T.J. Removal of eye activity artifacts from visual event-related potentials in normal and clinical subjects. Clin Neurophysiol. 2000. 111 (10): 1745–1758.Kappenman E.S., Farrens J.L, Zhang W., Stewart A.X., Luck S.J. ERP CORE: An open resource for human event-related potential research. Neuroimage. 2021. 225: 117465.Kropotov J.D. Functional neuromarkers for psychiatry: applications for diagnosis and treatment. Amsterdam, London, New York, Jxford, Paris? Singapore, Sydney, Tokyo, Academic Press, Elsevier, 2016. 461 p.Kropotov J.D., Ponomarev V.A., Hollup S., Mueller A. Dissociating action inhibition, conflict monitoring and sensory mismatch into independent components of event related potentials in GO/NOGO task. Neuroimage. 2011. 57 (2): 565–575.Kropotov J.D., Ponomarev V.A., Pronina M., Jäncke L. Functional indexes of reactive cognitive control: ERPs in cued go/no-go tasks. Psychophysiology. 2017. 54 (12): 1899–1915.Kropotov J.D., Ponomarev V.A. Decomposing N2 NOGO wave of event-related potentials into independent components. Neuroreport. 2009. 20 (18): 1592–1596.Kropotov J.D., Ponomarev V.A. Differentiation of neuronal operations in latent components of event-related potentials in delayed match-to-sample tasks. Psychophysiology. 2015. 52 (6): 826–838.Maris E., Oostenveld R. Nonparametric statistical testing of EEG- and MEG-data. J Neurosci Methods. 2007. 164 (1): 177–190.Metsomaa J., Sarvas J., Ilmoniemi R.J. Blind Source Separation of Event-Related EEG/MEG. IEEE Trans Biomed Eng. 2017. 64 (9): 2054–2064.Nakamoto H., Mori S. Effects of stimulus-response compatibility in mediating expert performance in baseball players. Brain Res. 2008. 1189: 179–188.Nakata H., Yoshie M., Miura A., Kudo K. Characteristics of the athletes’ brain: evidence from neurophysiology and neuroimaging. Brain Res Rev. 2010. 62: 197–211.Nuwer M.R. Recording electrode site nomenclature. J Clin Neurophysiol. 1987. 4 (2): 121–133.Pascual-Marqui R.D. Standardized low-resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details. Methods Find Exp Clin Pharmacol. 2002. 24 Suppl D: 5–12.Pascual-Marqui R.D., Michel C.M., Lehmann D. Low resolution electromagnetic tomography: a new method for localizing electrical activity in the brain. International Journal of psychophysiology, 1994. 18 (1): 49–65.Polich J., Kok A. Cognitive and biological determinants of P300: an integrative review. Biol Psychol. 1995. 41 (2): 103–146.Ponomarev V.A., Kropotov J.D. Second Order Blind Identification of Event Related Potentials Sources. Brain Topogr. 2023. 36 (6): 797–815.Ren S., Shi P., Feng X., Zhang K., Wang W. Executive Function Strengths in Athletes: a Systematic Review and Meta-Analysis. Brain Behav. 2025. 15 (1): e70212.Tang H., Zhao Z., Lin L., Chen S., Han H., Jin X. Tennis experience impacts time estimation within different timing processes: An ERP study. Neuropsychologia. 2025. 207: 109059.Tereshchenko E.P., Ponomarev V.A., Kropotov J.D., Muller A. Comparative efficiencies of different methods for removing blink artifacts in analyzing quantitative electroencephalogram and event-related potentials. Fiziol Cheloveka. 2009. 35 (2): 124–131.Walter W.G. The analysis, synthesis and identification of evoked responses and contigent negative variation (CNV). Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1967. 23 (5): 489.Yang J. The influence of motor expertise on the brain activity of motor task performance: A meta analysis of functional magnetic resonance imaging studies. Cognitive, Affective, Behavioral Neuroscience. 2015. 15 (2): 381–394.Yarrow K., Brown P., Krakauer J.W. Inside the brain of an elite athlete: the neural processes that support high achievement in sports. Nat Rev Neurosci. 2009. 10: 585–596.Yeredor A. Blind separation of Gaussian sources with general covariance structures: Bounds and optimal estimation. IEEE Transactions on Signal Processing. 2010. 58 (10): 5057–5068.Zhang M., Peng Y. Anterior insula and dorsal anterior cingulate cortex as a hub of self-regulation: combining activation likelihood estimation meta-analysis and meta-analytic connectivity modeling analysis. Brain Struct Funct. 2023. 228 (5): 1329–1345.