Исследование и анализ нативных электроэнцефалографических данных методами нелинейной динамики

• Автор: Борисова, Ольга Сергеевна
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МОЗГА: ФИЗИОЛОГИЯ,
МОДЕЛИ, МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ И ОБРАБОТКИ
1.1. Общие сведения об электрической активности мозга и ее регистрации
1.2. Модели электроэнцефалограммы
1.3. Методы нелинейной динамики в исследованиях электрической активности мозга
1.4. Аппаратно-программные комплексы для снятия электроэнцефалограмм с возможностью нелинейно-динамической обработки
1.5. Выводы по разделу
2. АНАЛИЗ МЕЗОСКОПИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА МЕТОДАМИ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ
2.1. Мезоскопическая модель электрической активности мозга
2.2. Анализ модели электроэнцефалограммы во временной и частотной областях. Реконструкция фазового пространства
2.3. Расчет количественных показателей нелинейной динамики модельной электроэнцефалограммы
2.4: Выводы по главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ МЕТОДАМИ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ
3.1. Создание экспериментальной базы записей ЭЭГ и предварительный анализ
3.2. Тест на нелинейность. Теория замещения данных. Расчет мгновенной корреляционной размерности для реального сигнала и суррогатных данных
3.3. Реконструкция динамики системы в фазовом пространстве
3.4. Расчет корреляционной размерности восстановленного аттрактора
3.5. Расчет характеристических показателей Ляпунова
3.6. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА БАЗЫ НАТИВНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАММ И БЛОКА НЕЛИНЕЙНО-ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В СРЕДЕ LAB VIEW
4.1. Общие сведения о LabVIEW
4.2. Разработка функционально-структурной схемы блока сбора нативных ЭЭГ данных в среде Labview
4.3. Создание базы данных электроэнцефалографических сигналов в среде Labview
4.4. Блок визуального анализа электроэнцефалографического сигнала
4.5. Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ

Электроэнцефалография - метод регистрации электрической активности головного мозга. Впервые изучать "волны головного мозга" начал в 30-е годы прошлого столетия немецкий исследователь Ганс Бергер. Им же был предложен метод электроэнцефалографии.
Электрическая активность головного мозга, регистрируемая на поверхности кожных покровов головы пациента, разделяется на несколько частотных и амплитудных категорий, которые соотносятся с состояниями возбуждения, сна и бодрствования.
Кроме того, характер биоэлектрической активности головного мозга характерным образом меняется при определенных патологических состояниях.
Электроэнцефалография играет существенную роль в диагностике эпилепсии, сосудистых, воспалительных и дегенеративных заболеваний головного мозга, нарушений сна и бодрствования. Широко используется при исследовании функционирования центральной нервной системы. По данным электроэнцефалограммы можно определить тяжесть, локализацию и характер поражения головного мозга.
С помощью элекгроэнцефалографа регистрируется суммарная электрическая активность клеток мозга. Графическим выражением этого процесса является электроэнцефалограмма (ЭЭГ).
В настоящее время активно развивается новое направление анализа в электроэнцефалографии - исследование ЭЭГ с позиций теории динамического хаоса [34, 35, 37]. Основоположниками и выдающимися исследователями в области динамического хаоса являются французский физик и философ Анри Пуанкаре, советские математики А. Н. Колмогоров и В. И. Арнольд, Мозер Ю.К., построившие теорию хаоса, называемую KAM (теория Колмогорова-Арнольда-Мозера), а также И.Р. Пригожин, А.М. Ляпунов, B.C. Анищенко, А.А. Колесников и др.

Таблица 2.1.
Переменные безразмерной модели
Переменные Формула нормировки Описание
е,і КЛПГ‘ Мембранный потенциал/ потенциал покоя
*ее,іе Іее,іеУеКОе<Ж р(1)5™аї) Входные токи для клеток возбуждения
/сі, і і /е,,і7,/(СіЄхр(1)У'“) Входные токи для клеток торможения
Фе, і феЛ1$'иа Мощность сигнала
/ Время
X х/{ту) Координата
Таблица 2.2.
Значения констант безразмерной модели
Обозначение Формула нормировки Описание Типичные значения
е, і Индексы, обозначающие нейроны возбуждения (е) или торможения (/)
Ге,і ОехрСОЭТ Уе,,КГ-к‘ Влияние мощности на значение мембранного потенциала 1,42-10'3, 0,0774
К/ к,гиг1 Обратный потенциал -0,643;- 1
Те.і тУе.і Константа 12,0; 2
Г,і тЛ4 сс, г/ Безразмерная характеристика в инверсной шкале 11,2; 18