Исследование пространственной синхронности вызванной биоэлектрической активности мозга человека на акустические стимулы методом вейвлет-анализа

• Автор: Романов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 03.03.01, 03.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение.

Актуальность проблемы

Цели и задачи исследования.

Научная новизна

Теоретическая и практическая значимость.

Апробация работы

Публикации

Объем и структура диссертации.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Вызванные потенциалы мозга человека.

1.1.1 Сущность метода синхронного накопления и усреднения.

1.1.2 Классификации ВП
1.1.3 Акустические слуховые ВП или АВП
1.1.4 Эндогенные ВП.
1.1.5 Когнитивные ВП, методика ii i, выделение ВП на значимые опознаваемые события.
1.1.6 Пассивная модификация методики i.
1.1.7 Компонент
1.1.8 Компонент
1.1.9 Компонент РЗ .
1.1. Локализация источника компонента РЗОО
1.2 Традиционные методы оценки ВП.
1.2.1 Амплитудновременной анализ ВП
1.2.2 Топографическое картирование
1.2.3 Синхронность биопотенциалов.
1.2.4 Корреляционный анализ.
1.2.5 Фазовая синхронизация
1.2.5 Когерентный анализ
1.3 Применение вейвлет анализа в оценке характеристик биопотенциаловЗЗ
1.3 Основы вейвлетанализа и его преимущества в оценке коротких реактивный изменений биопотенциалов.
1.3.1 Основные положения вейвлетанализа
1.3.2 Примеры базисных вейвлетов
1.3.3 Вейвлет Морле.
1.3.4 Интегральный коэффициент вейвлетсинхронности.
1.3.5 Вейвлетмощность
1.3.6 Вейвлеткогерентность.
1.4 Обоснование целей задачи
Глава 2. Материалы и методы исследования
2.1 Характеристика испытуемых.
2.2 Разработка методов оценки и анализа АБП на простые звуковые стимулы.
2.2.1 Предобработка сигналов. Улучшение соотношения сигналшум.
2.2.2 Определение временных интервалов для покомпонентного анализа АБП на простые звуковые стимулы.
2.2.3 Расчет и отображение ИКВС.
2.2.4 Модификация метода расчета ИКВС и его суть
2.2.5 Сравнение показателя ИКВС со стандартными методами оценки сходства сигналов.
2.2.6 Определение случайной величины синхронности.
2.2.7 Статистические внутри и межгрупповые сопоставления ИКВС
2.2.8 икритерий МаннаУитни
2.2.9 Множественная проверка гипотез
2.3 Разработка методики расчета ИКВС фона.
2.4 Методы оценки и анализа компонентов АБП в исследованиях эффектов
ритмической транскраниальной магнитной стимуляции в норме.
2.5 Оценки и анализ биоэлектрических ответов на простые звуковые стимулы при малом числе усреднений
2.6 Методы оценки и анализа биоэлектрических ответов на сложные звуковые стимулы
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО АЛГОРИТМА К ИССЛЕДОВАНИЮ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И ИХ
ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 3. Анализ синхронности усредненных АВП на простые стимулы.
3.1 Покомпонентная оценка ИКВС АВП у здоровых испытуемых
3.2 Покомпонентная оценка ИКВС АВП у пациентов с посттравматическим угнетением сознания.
Глава 4. Анализ возможных перспективных направлений применения разработанною метода в изучении биоэлектрических реакций головного мозга.1.
4.1 Использование ИКВС длиннолатентных компонентов АВП в исслсдиьаниях эффектов ритмической трапскрамиальнсй магнитной стимуляции
4.2 Анализ синхронности вызванной биоэлектрической активности при малом числе усреднений
4.3 Идентификация топографических паттернов синхронизации, специфичных для определенных видов церебральной деятельности.
Заключение.
Выводы.
Список литературы


Разработка, отладка и применение программного аппарата для количественной оценки и визуализации величин показателя вейвлетсинхронности отдельных длиннолатентных компонентов АВП методическая задача. Разработка методических подходов к статистическому сопоставлению показателей вейвлетсинхронности АВП с фоновыми характеристиками, а также вейвлетсинхронности АВП при разных состояниях внимания методическая задача. Покомпонентный анализ синхронности АВП в норме и при посттравматическом угнетении сознания на основе разработанного программного аппарата ее визуализации и количественной оценки. Применение разработанного подхода к анализу синхронности реактивных изменений ЭЭГ на простые и сложные акустические стимулы при малом числе усреднений. В настоящей работе пространственная синхронность оценивается на сравнительно коротких интервалах времени 0 мс, что стало возможным благодаря привлечению метода вейвлетанализа. Новизна предлагаемого подхода заключается в адаптации существующего метода вейвлетанализа для оценки столь малых изменений в сигналах, как сдвиги фазы отдельных пиков. Это достигается при помощи усовершенствования формулы расчета вейвлетфазы сигнала, что является принципиальной новизной настоящей работы. Впервые такой подход применен к покомпонентному анализу усредненных АВП. Принципиальные методические новации работы заключаются также 1 в сопоставлении показателей синхронности ВП с реализациями фона, усредненными в случайном порядке как развитие идеи И. Н. Пигарева vii . V. , iv I. А.Я. Каплана Каплан А. Я., , А. Уа. Работа вносит значимый вклад в изучение характеристики синхронности коротких реализаций биопотенциалов как информативного показателя интегративной деятельности головного мозга. Применение разработанного в настоящей работе подхода к покомпонентному анализу синхронности АВП позволило выявить ряд новых фактов, касающихся системной организации мозга на разных этапах переработки слуховой информации в норме. Выявленные различия покомпонентной топографии паттерна синхронности при прослушивании звуков и счете значимых отражают специфику типа внимания непроизвольное или произвольное и могут выступать в качестве их маркеров. Выявлены выраженные и статистически значимые отличия от нормы покомпонентной топографии ИКВС АВП у пациентов с посттравматическим угнетением сознания в форме мутизма. Причем, обнаруженные различия между пациентами с обратимой и хронической формами угнетенного состояния, могут иметь важное диагностическое значение. Показана также эффективность применения нашего подхода для анализа покомпонентной синхронности АВП при различных лечебных воздействиях на примере ритмической транскраниальной магнитной стимуляции. Выявленные специфические особенности топографии синхронности ЭЭГ, сопровождающие разные формы оценки информации логической или эмоциональной указывает на возможную перспективность привлечения метода к задачам интерфейс мозгкомпьютер. Результаты работы были доложены на Конференциях Молодых ученых в ИВНД и НФ РАН Москва, , и г. II Всероссийской научнопрактической конференции Количественная ЭЭГ и нейротерапия СанктПетербург, г. XXI съезде Физиологического общества им. Павлова Калуга, г. Научной сессии НИЯУ МИФИ Москва XIX международной конференции Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии Украина, Гурзуф, г. Всероссийской конференции Функциональная диагностика Москва IV Европейском Конгрессе по клинической нейрофизиологии Италия, Рим, г. IX Всемирном Конгрессе по нейротравме Великобритания, Эдинбург, г. Третьей Международной Конференции фундаментальные и прикладные аспекты ьоссчаноьления сознания после травмы мозга междисциплинарный подход Москва, на Всемирном Конгрессе по Психофизиологии ЮР, Пиза, Италия , . Основное содержание диссертации отражено в печатных работах, в их числе 5 статей в рецензируемых журналах из списка ВАК. Работа состоит из следующих основных разделов введение, обзор литературы, материаты и методы исследования, результаты применения разработанного алгоритма к исследованию биоэлектрических сигналов и их обсуждение, заключение, выводы.