отзыв официального оппонента д.ф.-м.н. Обухова Ю.В. (Парциальные спектры спонтанной активности головного мозга человека)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА заведующего лабораторией методов применения Э ВМ в научных исследованиях Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, доктора физико-математических наук Обухова Юрия Владимировича на диссертацию Рыкунова Станислава Дмитриевича «Парциальные спектры спонтанной активности головного мозга человека», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 03.01.02 — Биофизика Одним из основных направлений современной науки о мозге является изучение работы его отдельных областей, а также выявление функциональных связей между ними. Важное место в этом направлении занимает парциальный подход к исследованию функциональных систем.

В частности, методика парциальных спектров и временных рядов широко применяется в технике микроэлектродных исследований мозга. В этих исследованиях каждый из электродов регистрирует локальные процессы, происходящие в области расположения электродов. Последующий анализ спектров и расчет их взаимной когерентности позволяет выявить функциональные связи между различными областями мозга. Также существуют работы, в которых для оценки взаимодействия и коннективности между различными областями мозга посредством функциональной магниторезонансной томографии применялась техника спектральной когерентности.

В этих работах в выбранных зонах интереса измерялся ВОЬР-отклик (изменение локального кровотока) на внешнюю моторную стимуляцию — испытуемые выполняли задания, связанные с поочередными движениями пальцев левой и правой руки. Для полученных временных рядов откликов рассчитывались спектры отдельных областей интереса и производился анализ их взаимной когерентности, Использование такого подхода позволило заметно снизить влияние различий в гемодинамическом ответе, вызванных индивидуальными особенностями строения кровеносных сосудов. Такая техника анализа данных позволила выявить функциональные связи между различными областями мозга, которые оставались незамеченными при корреляционном анализе временных рядов.

Актуальность диссертационной работы Рыкунова С.Д. чрезвычайно высока, так как в ней сформулирован и апробирован метод расчета и изучения парци альных спектров активности головного мозга, измеряемой в экспериментах по энцефалографии. Этот метод позволит исследовать производить исследования функциональных связей между различными регионами головного мозга человека полностью неинвазивно. Во введении к диссертации четко поставлены цель и задачи исследования, названы используемые методы и сформулированы выносимые на защиту положения. Исследование, проведенное автором, обладает научной новизной и позволяет по-новому подойти к решению фундаментальных научных вопросов, обозначенных в первом разделе диссертации — литературном обзоре.

Это обзор касается весьма широкой области, и автор уделяет особое внимание экспериментальным методам, на которых базируется вся работа - магнитной энцефалографии и магнитно-резонансной томографии. Эти методы дают подробную информацию о функции и структуре человеческого мозга, но требуют использования дорогостоящего оборудования и проведения сложных экспериментов. Во втором разделе рассмотрены спектральные методы (преобразование Фурье), при этом автор диссертации применяет эти методы к полному временному ряду, зачастую весьма продолжительному. Важной частью работы является сравнение данных магнитной энцефалографии, получаемых на измерительных приборах разных типов, и получение неплохого согласия между результатами экспериментов. Это означает, что можно использовать для изучения отдельных функций мозга существенно более простую установку, расположенную в НИЦ «Курчатовский институт».

Верификации метода функциональной томографии посвящен третий раздел, причем эта верификация делается на компьютерной модели множественных дипольных источников, на физическом фантоме с тремя диполями, и на десяти контрольных субъектах, у которых исследовался альфа- ритм. Наконец, четвертый раздел суммирует методические достижения диссертации в методе парциальной спектроскопии, объединяющем спектральный анализ магнитоэнцефалограммы и сегментацию магнитно-резонансной томограммы. Создано программное обеспечение, реализующее этот метод, рассчитаны парциальные спектры патологической и спонтанной активности мозга.

Автором сформулированы следующие научные положения, обладающие новизной: - метод парциальной спектроскопии головного мозга человека; - алгоритмическое и программное обеспечение для вычисления парциальных спектров активности отделов головного мозга человека; - парцнальные спектры альфа-ритма и патологической активности мозга; - функциональные томограммы альфа-ритма для 10 испытуемых; - алгоритмическое и программное обеспечение для эффективного расчета функциональных томограмм; - алгоритмы и программы для оптимизации многоканальных спектров Фурье. Все теоретические выводы обоснованы, надежность методов и достоверность результатов подтверждена экспериментально. Практическая ценность результатов работы определяется возможностью их применения в фундаментальных и прикладных исследованиях мозга человека.

К настоящему времени в мире накоплен большой массив экспериментальных данных по магнитоэнцефалографии и электроэнцефалографии. Методы и программы„созданные в диссертации, позволят по-новому проанализировать эти данные, в большинстве случаевбез проведения дополнительных экспериментов. В то же время, получение парциапьных спектров по уже имеющимся временным рядам может поставить новые вопросы, которые потребуют целенаправленных исследований.

Следует отметить высокую готовность развитых методов к использованию в лабораториях и медицинских учреждениях. Созданы и отлажены компьютерные программы, реализующие метод, исследован вопрос о его вычислительных потребностях. Пакеты программ используются в нескольких лабораториях на различных компьютерах. Список замечаний 1.

В подразделе 3.5. детально рассматривается вопрос о пространственном и частотном разрешении метода. В то же время, хотелось бы иметь представление о временнбм разрешении, достижимом с помощью парциальной спектроскопии мозга. 2. Автор работы представляет элементарные источники поля как генераторы, постоянно работающие на одной частоте, в то время как в биологических системах источники работают в импульсном режиме. 3. Метод, предложенный в диссертации, может быть использован при анализе данных электроэнцефапографии.

При этом его практическое значение существенно возрастет, в силу более широкой распространенности ЭЭГ по сравнению с МЭГ. 4. В диссертации имеются опечатки, например; «слой слой» в п.2 на стр.12, «сверповодящие» в 1 абзаце стр.26, «в пространстве в пространстве» в 1 абзаце подраздела 3.2 на стр.67, «на рисунке 6 вместо 4.6» в 1-м абзаце подраздела 4.1.6 на стр.86. Отмеченные недостатки и замечания не снижают высокой научной ценности диссертации.

Оригинальность, новизна и возможность практического использования результатов данной работы не вызывают сомнений. Содержание диссертации Рыкунова С.Д. соответствует специальности 03.01.02 — «Биофизика». Автором опубликованы пять статей в научных журналах из перечня ВАК, им сделаны свыше 10 докладов на конференциях. Содержание автор еферата полностью соответствует содержанию диссертации. Методы и программы, созданные диссертантом, могут использоваться в научных и диагностических целях Институтом радиотехники н электроники РАН, МГУ имени М.В.Ломоносова, Научным центром неврологии, Институтом высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, НИЦ «Курчатовский институт»„Научноисследовательским психоневрологическим институтом имени В.М. Бехтерева и другими.

Диссертация Рыкунова С.Д. полностью соответствует требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям, п.9 «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного Постановлением Правительства РФ от 24.09.2013 г1я842 с изменениями 2016 года. Автор диссертации Рыкунов Станислав Дмитриевич заслуживает присуждения степени кандидата физико-математических наук по специальности 03.01.02 «Биофизика».

Ю.В.Обухов 4ф 22 сентября 2016 г. Обухов Юрий Владимирович Доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией методов применения ЭВМ в научных исследованиях Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН» Тел. +7 (495) 629 7285 е-та11: тельникова РАН И.И.Чусов Адрес: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН» 125009,Москва, ул.Моховая 11, корп.7 Телефон: +7 (495) 629 3574 е-та11: 1ге®ср11ге.ги .