Skip to Main Content

Experimental Psychology (Russia)
2025. Vol. 18, no. 3, 45–66
doi:10.17759/exppsy.2025180304
ISSN: 2072-7593 / 2311-7036 (online)

fMRI research in the information concealment paradigm: data on cerebellar activity

 
Audio is AI-generated
20

, , , , ,

PDF (RUS)
Online translation in english
GS
Information
in Google Scholar
Metrics

Abstract

Context and relevance. The article continues a series of publications on the topic of forensic psychophysiology, in particular, in the field of neurocriminology. During the first cycle of studies, based on the obtained fMRI data, an analysis of the functional connectivity of various brain areas was undertaken, which resulted in the discovery of activity in a number of cerebellar areas when diagnosing the presence of concealed information (DPCI) about past events in a person. Objective. It is necessary to consider in more detail the dynamics of cerebellar activity at the individual level during DPCI. Hypothesis. Cerebellar activity is associated with the personal significance of the updated information. Methods and materials. The study presents data on a male sample of 23 people, technical university students aged 21—23. The data were obtained in experiments with the simultaneous use of fMRI and an MRI compatible polygraph MRIcP, modeling a person's concealment of personally significant information. Results. Experimental studies have confirmed the involvement of the cerebellum in neurocognitive processes that provide DPCI, and have also shown the relative autonomy of this structure's participation in the differentiated assessment of perceived stimuli by their significance under the conditions of the study. Conclusions. Cerebellar activity potentially can be used as an independent and relatively self-sufficient “marker” used to assess human brain activity at an individual level, suitable for DPCI.

General Information

Keywords: fMRI, evaluation of fMRI-data, individual level, conceal information paradigm, forensic diagnostics

Journal rubric: Psychophysiology

Article type: scientific article

DOI: https://doi.org/10.17759/exppsy.2025180304

Funding. The research was performed within the framework of the state task of the Kurchatov Institute Research Center using the computing resources of the Federal Center for Collective Use “Complex of modeling and data processing of research facilities of the mega-class of the Kurchatov Institute Research Center”.

Received 04.04.2025

Revised 25.04.2025

Accepted

Published

For citation: Orlov, V.A., Kartashov, S.I., Malakhov, D.G., Kovalchuk, M.V., Alexandrov, Y.I., Kholodny, Y.I. (2025). fMRI research in the information concealment paradigm: data on cerebellar activity. Experimental Psychology (Russia), 18(3), 45–66. (In Russ.). https://doi.org/10.17759/exppsy.2025180304

© Orlov V.A., Kartashov S.I., Malakhov D.G., Kovalchuk M.V., Alexandrov Y.I., Kholodny Y.I., 2025

License: CC BY-NC 4.0

References

  1. Александров, Ю.И. (1989). Психофизиологическое значение активности центральных и периферических нейронов в поведении. М.: Наука.
    Alexandrov, Yu.I. (1989). Psychophysiological significance of the activity of central and peripheral neurons in behavior. Moscow: Nauka. (In Russ.).
  2. Александров, Ю.И. (2006). От эмоций к сознанию. В: Д.В. Ушаков (ред.), Психология творчества: школа Я.А. Пономарева (с. 293—328). М.: Институт психологии РАН.
    Alexandrov, Yu.I. (2006). From emotions to consciousness. In: D.V. Ushakov (Ed.), Psychology of creativity: school of Ya. A. Ponomarev (pp. 293—328). Moscow: Institute of Psychology of the Russian Academy of Sciences. (In Russ.).
  3. Александров, Ю.И. (2022). Системная психофизиология (Глава 14). В: Ю.И. Александров (ред.), Психофизиология. Учебник для вузов (с. 290—345). 5-е издание. СПб.: Питер.
    Alexandrov, Yu.I. (2022). Systemic psychophysiology (Chapter 14). In: Yu.I. Aleksandrov (Ed.), Psychophysiology. Textbook for universities (pp. 290—345). 5th edition. St. Petersburg: Publishing house “Piter”. (In Russ.).
  4. Асмолов, А.Г. (1979). Деятельность и установка. М.: Изд. МГУ.
    Asmolov, A.G. (1979). Activity and affirmation. Moscow: Moscow State University Publishing House. (In Russ.).
  5. Бауэр, Дж., Парсонс, Л. (2003). Этот загадочный мозжечок. В: В мире науки (с. 39—45) / пер. с англ.
    Bauer, J., Parsons, L. (2003). This mysterious cerebellum. In: In the world of science (pp. 39—45) / transl. from Engl. (In Russ.).
  6. Гринченко, Ю.В., Александров, Ю.И. (1988). Активность нейронов мозжечка в пищедобывательном поведении. Сопоставление с активностью нейронов моторной коры. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 38(6), 1164—1168.
    Grinchenko, Yu.V., Aleksandrov, Yu.I. (1988). Activity of cerebellar neurons in food-procuring behavior. Comparison with the activity of motor cortex neurons. Pavlov Journal of Higher Nervous Activity, 38(6), 1164—1168. (In Russ.).
  7. Дудел, Дж., Шмидт, Р., Яниг, В. (1985). Физиология человека: в 4-х томах. Т. 1 / пер. с англ. М.: Мир.
    Dudel, J., Schmidt, R., Janig, V. (1985). Human physiology: in 4 volumes. Vol. 1 / transl. from Engl. Moscow: Mir. (In Russ.).
  8. Карнюшко, О.А., Зиматкин, С.М. (2018). Современные представления о функциях мозжечка (обзор литературы). Журнал Гродненского государственного медицинского университета, 16(3), 257—262.
    Karnyushko, O.A., Zimatkin, S.M. (2018). Modern concepts of cerebellar functions (literature review). Journal of Grodno State Medical University, 16(3), 257—262. (In Russ.).
  9. Ковальчук, М.В., Карташов, С.И., Орлов, В.А., Холодный, Ю.И. (2021). фМРТ-диагностика скрываемой информации на индивидуальном уровне. Вестник ВИТ «Эра», 2(4), 103—107.
    Kovalchuk, M.V., Kartashov, S.I., Orlov, V.A., Kholodny, Yu.I. (2021). fMRI diagnostics of hidden information at the individual level. Vestnik VIT “Era”, 2(4), 103—107. (In Russ.).
  10. Малахов, Д.Г., Орлов, В.А., Карташов, С.И., Скитева, Л.И., Ковальчук, М.В., Александров, Ю.И., Холодный, Ю.И. (2023). Оптимизация параметров обработки сигналов в психофизиологических исследованиях на примере КГР и ФПГ. Экспериментальная психология, 16(1), 62—86.
    Malakhov, D.G., Orlov, V.A., Kartashov, S.I., Skiteva, L.I., Kovalchuk, M.V., Alexandrov, Yu.I., Kholodny, Yu.I. (2023). Optimization of signal processing parameters in psychophysiological studies using the example of GSR and PPG. Experimental Psychology, 16(1), 62—86. (In Russ.).
  11. Механизмы деятельности мозга человека. Часть 1. Нейрофизиология человека (1988). Н.П. Бехтерева (ред.). Л.: Наука
    Mechanisms of human brain activity. Part 1. Human neurophysiology (1988). N.P. Bekhtereva (Ed.). Leningrad: Science. (In Russ.).
  12. Миронец, С.А. (2023). Роль мозжечка в становлении и функционировании навыка чтения. Психологические исследования, 16(87), 6—47.
    Mironets, S.A. (2023). The role of the cerebellum in the development and functioning of reading skills. Psychological studies, 16(87), 6—47. (In Russ.).
  13. Петровский, Б.В. (Ред.). (1989). Мозжечок. Краткая медицинская энциклопедия: в 3-х томах. Т. 2. М.: Советская энциклопедия.
    Petrovsky, B.V. (Ed.). (1989). Cerebellum. Brief medical encyclopedia: in 3 volumes. Vol. 2. Moscow: Soviet Encyclopedia. (In Russ.).
  14. Орлов, В.А. (2021). Построение модели когнитивного пространства человека по данным функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ): дис. ... канд. физ.-мат. наук. МГУ. М.
    Orlov, V.A. (2021). Construction of a model of human cognitive space based on functional magnetic resonance imaging (fMRI) data: Diss. Cand. Phys. and Mathematics. Moscow State University. Moscow. (In Russ.).
  15. Орлов, В.А., Карташов, С.И., Ковальчук, М.В., Холодный, Ю.И. (2023). Оценка фМРТ-данных на индивидуальном уровне. Вестник ВИТ «ЭРА», 4(3), 326—330.
    Orlov, V.A., Kartashov, S.I., Kovalchuk, M.V., Kholodny, Yu.I. (2023). Evaluation of fMRI data at the individual level. Vestnik of VIT “Era”, 4(3), 326—330. (In Russ.).
  16. Орлов, В.А., Карташов, С.И., Малахов, Д.Г., Ковальчук, М.В., Александров, Ю.И., Холодный, Ю.И. (2024). Исследования в парадигме сокрытия информации: оценка фМРТ-данных на групповом уровне. Экспериментальная психология, 17(1), 86—107.
    Orlov, V.A., Kartashov, S.I., Malakhov, D.G., Kovalchuk, M.V., Aleksandrov, Yu.I., Kholodny, Yu.I. (2024). Research in the paradigm of information concealment: evaluation of fMRI data at the group level. Experimental Psychology, 17(1), 86—107. (In Russ.).
  17. Пилечева, А.В., Леднева, А.С., Холодный, Ю.И. (2024). Влияние гормонального цикла женщин на результаты прикладных психофизиологических исследований. В: Актуальные проблемы использования специальных знаний в уголовном, гражданском, арбитражном процессе и делам об административных правонарушениях: материалы XIII международной научно-практической конференции НИИ проблем правового государства (с. 173—178). Уфа.
    Pilecheva, A.V., Ledneva, A.S., Kholodny, Yu.I. (2024). The influence of the hormonal cycle of women on the results of applied psychophysiological studies. In: Actual problems of using special knowledge in criminal, civil, arbitration proceedings and cases of administrative offenses: proceedings of the XIII international scientific and practical conference of Research Institute of Problems of the Rule of Law (pp. 173—178). Ufa. (In Russ.).
  18. Созинов, А.А. (2008). Эффект интерференции и реорганизация памяти при научении: Дис. ... канд. психол. наук. (спец. «психофизиология»). М.
    Sozinov, A.A. (2008). The interference effect and memory reorganization during learning: Diss. Cand. of Psychological Sciences (“psychophysiology”). Moscow. (In Russ.).
  19. Физиология поведения: нейрофизиологические закономерности. (1986). А.С. Батуев (Ред.). Л.: Наука.
    Physiology of behavior: Neurophysiological patterns. (1986). A.S. Batuev (Ed.). Leningrad: Science. (In Russ.).
  20. Холодный, Ю.И. (1995). Комплексная методика специального психофизиологического исследования с применением полиграфа (Утверждена 12.06.1995). М.: ИК ФСБ России.
    Kholodny, Yu.I. (1995). Comprehensive methodology of special psychophysiological research using a polygraph (Approved on 12.06.1995). Moscow: IR FSB of Russia. (In Russ.).
  21. Холодный, Ю.И. (2014a). Методические средства судебно-психофизиологической экспертизы с применением полиграфа. Юридическая психология, 2, 26—33.
    Kholodny, Yu.I. (2014a). Methodological tools of forensic psychophysiological examination using a polygraph. Legal Psychology, 2, 26—33. (In Russ.).
  22. Холодный, Ю.И. (2014б). Некоторые прикладные аспекты производства судебной психофизиологической экспертизы с применением полиграфа. Вестник криминалистики, 2(50), 27—36.
    Kholodny, Yu.I. (2014b). Some applied aspects of the production of forensic psychophysiological examination using a polygraph. Criminalistics Bulletin, 2(50), 27—36. (In Russ.).
  23. Холодный, Ю.И., Малахов, Д.Г., Орлов, В.А., Карташов, С.И., Александров, Ю.И., Ковальчук, М.В. (2021). Изучение нейрокогнитивных процессов в парадигме сокрытия информации. Экспериментальная психология, 14(3), 17—39. https://doi.org/10.17759/exppsy.2021140302
    Kholodny, Yu.I., Malakhov, D.G., Orlov, V.A., Kartashov, S.I., Alexandrov, Yu.I., Kovalchuk, M.V. (2021). Study of neurocognitive processes in the paradigm of information concealment. Experimental Psychology, 14(3), 17—39. (In Russ.). https://doi.org/10.17759/exppsy.2021140302
  24. Холодный, Ю.И. (2022a). Нейрокриминалистика — новое направление криминалистической диагностики. В: Теория и практика фундаментальных и прикладных исследований в сфере судебно-экспертной деятельности и ДНК-регистрации населения Российской Федерации: Матералы международной научно-практической конференции (с. 209—216). Уфа.
    Kholodny, Yu.I. (2022a). Neurocriminology — a new direction in forensic diagnostics. In: Theory and practice of fundamental and applied research in the field of forensic activities and DNA registration of the population of the Russian Federation: Proceedings of the international scientific and practical conference (pp. 209—216). Ufa. (In Russ.).
  25. Холодный, Ю.И. (2022б). Криминалистическая психофизиология (Глава 23). В: Ю.И. Александров (ред.), Психофизиология. Учебник для вузов. 5-е издание (c. 479—508). СПб.: Питер.
    Kholodny, Yu.I. (2022b). Forensic psychophysiology (Chapter 23). In: Yu.I. Alexandrov (Ed.), Psychophysiology. Textbook for universities. 5th edition (pp. 479—508). St. Petersburg: Publishing house “Piter”. (In Russ.).
  26. Alexandrov, Yu.I., Grinchenko, Yu.V., Laukka, S., Järvilehto, T., Maz, V.N., Korpusova, A.V. (1993). Effect of ethanol on hippocampal neurons depends on their behavioural specialization. Acta physiologica scandinavica, 149(1), 105—115.
  27. Alexandrov, Yu.I., Sams, M.E. (2005). Emotion and consciousness: Ends of a continuum. Cognitive Brain Research, 25, 387—405.
  28. Alexandrov, Yu.I. (2022). Chapter 3. Systemic Psychophysiology. In: C. Forsythe (Ed.), Russian Cognitive Neuroscience: Historical and Cultural Context (pp. 56—86). Leiden, The Netherlands: Brill. https://doi.org/10.1163/9789004505667_004
  29. Fastenratha, М., Spaleka, К., Coynela, D., et al. (2022). Human cerebellum and corticocerebellar connections involved in emotional memory enhancement. PNAS, 119(41), 1—9.
  30. Heck, D.H., De Zeeuw, C.I., Jaeger, D., Khodakhah, K., Person, A.L. (2013). The neuronal code(s) of the cerebellum. Journal of Neuroscience, 33(45), 17603—17609.
  31. Hull, C., Regehr, W.G. (2022). The cerebellar cortex. Annual review of neuroscience, 45(1), 151—175.
  32. Jorge Almeida, J., Martins, A.R., Amaral, L., et al. (2023). The cerebellum is causally involved in episodic memory under aging. GeroScience, 45, 2267—2287.
  33. Reeber, S.L., Otis, T.S., Sillitoe, R.V. (2013). New roles for the cerebellum in health and disease. Frontiers in Systems Neuroscience, 7:83. https://doi.org/10.3389/fnsys.2013.00083
  34. Togo, H., Rokicki, J., Yoshinaga, K., et al. (2017). Effects of Field-Map Distortion Correction on Resting State Functional Connectivity MRI. Frontiers in Neuroscience, 11:656. https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00656
  35. Tzourio-Mazoyer, N., Landeau, B., Papathanassiou, D., Crivello, F., et al. (2002). Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. Neuroimage, 15(1), 273—289.

Information About the Authors

Vyacheslav A. Orlov, Candidate of Science (Physics and Matematics), Senior Research Associate, National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4840-4499, e-mail: ptica89@bk.ru

Sergey I. Kartashov, Research Associate, National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0181-3391, e-mail: kartashov_si@nrcki.ru

Denis G. Malakhov, Candidate of Science (Psychology), Deputy Head of Laboratory of Applied and Experimental Psychophysiology, National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7073-374X, e-mail: malakhov_dg@nrcki.ru

Mikhail V. Kovalchuk, Doctor of Physics and Matematics, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, President, National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8255-7993, e-mail: koval@nrcki.ru

Yuri I. Alexandrov, Doctor of Psychology, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Education, Head of the Laboratory of Psychophysiology named after V.B. Shvyrkov, Institute of Psychology Russian Academy of Science, Head of Psychophysiology Department, State Academic University for the Humanities, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2644-3016, e-mail: yuraalexandrov@yandex.ru

Yuri I. Kholodny, Doctor of Law, Senior Research Associate, Manager of Laboratory of Experimental and Applied Psychophysiology, National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russian Federation, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5201-519X, e-mail: kholodny@yandex.ru

Contribution of the authors

Vyacheslav A. Orlov — fMRI data processing, development of the activation assessment method.

Sergey I. Kartashov — conducting the study, collecting fMRI-MRIcP data.

Denis G. Malakhov — development of MRIcP and data processing.

Mikhail V. Kovalchuk — idea of the research.

Yuri I. Alexandrov — discussion of the study results.

Yuri I. Kholodny — study planning, study supervision, formulation of the activation assessment method, interpretation of the results, writing the manuscript.

All authors participated in the discussion of the results and approved the final text of the manuscript.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Ethics statement

The study was reviewed and approved by the Ethics Committee of NRC “Kurchatov Institute” (report no. 5, 2017/04/05).

Metrics

 Web Views

Whole time: 114
Previous month: 57
Current month: 10

 PDF Downloads

Whole time: 20
Previous month: 12
Current month: 1

 Total

Whole time: 134
Previous month: 69
Current month: 11