Бегущая волна ЭЭГ (1113522), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рис.1. А. Расположение активных электродов на голове испытуемого (белые кружки). Индифферентный - на мочках ушей. Электродное поле разбито на треугольники двумя вариантами - сплошными и прерывистыми диагоналями. Векторы "бегущей волны" ЭЭГ откладываются из центров всех треугольников (чёрные точки).
Б. Выделенные 8 направлений на голове в пределах электродного поля. Для каждого направления подсчитывались векторы, попавшие в соответствующий сектор. По этим данным строились диаграммы, показанные на рис.5.

Всё квадратное поле из 16 электродов (светлые кружки на рис.1А) было разбито на локальные треугольные сегменты числом 36, т.е. вдвое больше, чем в работе [3]. Каждый квадрат можно поделить на треугольники по любой из диагоналей (сплошные и пунктирные диагонали на рис.1А), оба варианта равноценны. В той работе использовали только один вариант - разбиение по сплошным линиям, а в этой работе - оба варианта, что позволило вдвое увеличить пространственное разрешение метода.
В качестве опорной точки в каждом треугольнике электродов служила вершина прямого угла; относительно этого пункта измерялись отставания (или опережения) колебаний в двух других пунктах - через отыскание максимума соответствующей кросскорреляционной функции. Единица измерения - условный квант АЦП (0.53 мс), т.к. к реальным отсчётам добавились сплайн-интерполированные. По получившимся двум ортогональным сдвигам (катеты прямоугольного треугольника) строился вектор, характеризующий, по нашей идее, направление "бегущей волны" ЭЭГ в пределах данного треугольника. Вектор, пролагаемый на экране, показывает, куда движется фронт волны в этом месте (вектор перпендикулярен фронту). На экране векторы откладывались из точек, примерно соответствующих геометрическим центрам треугольных сегментов (чёрные точки на рис.1А). Каждый сегмент обсчитывался независимо; получающиеся векторные структуры упорядочены в той мере, в которой упорядочена единая "бегущая волна" ЭЭГ (см. рис.2,3,4).
Чем быстрее движется воображаемая волна под электродами, тем короче межэлектродные фазовые сдвиги. Исходя из этого, длина вектора вычислялась обратно пропорциональной двум измеренным ортогональным сдвигам и символизировала скорость волны.
Оценка фазовых соотношений осуществлялась в последовательных неперекрывающихся эпохах анализа, длительностью, примерно равной альфа-периоду, - т.е. 0.1 секунды или 189 отсчётов (с учётом сплайн-интерполяции). Каждая эпоха анализа служила в качестве одного кадра мультипликации. При реальном времени отображения сменялось 10 кадров в секунду, можно пустить запись ускоренно или замедленно. Пример одного кадра мультипликации (с контуром затылка) - на рис.2.
Отдельные измерения, будучи независимыми оценками, также представляют ценность. Они необходимы для анализа траекторий волны методами вариационной статистики и объективного контроля выявляемых визуально закономерностей, о чём говорилось во Введении. Для каждого испытуемого вычислялась доля векторов каждого из 8-и выделенных направлений - два продольных (вперёд и назад по голове), два поперечных (вправо и влево) и 4 диагональных (см. рис.1Б). Если очередной вектор попадал в пределы соответствующего сектора, то счётчик этого направления увеличивался на единицу. Затем доля каждого сектора вычислялась в процентах от общего числа эпох. По этим данным строились лепестковые диаграммы (рис.5). Для каждого направления (рис.1Б) велась отдельная статистика длины векторов, она же - по нашей модели - скорость движения волны в данном направлении. Все статистические параметры накапливались локально по каждому из 36-треугольников, а также проводилось усреднение по всему электродному полю.

Рис.2. Пример отдельного кадра мультипликации. Контур окна, тестируемого электродами, наложен на контур затылка.

С каждым испытуемым было проведено комплексное психологическое тестирование. В частности, использовался известный тест Айзенка на экстраверсию-интроверсию и нейротизм и батарея тестов ОСТ Русалова [18]. Кроме того, для 10-и человек была применена методика холодо-гипоксического воздействия на кожу лица или ХГВ с параллельной регистрацией ЧСС, ЭКГ и АД (вне процедуры опыта с ЭЭГ). Таким путём выявлялись индивидуальные особенности вегетативного реагирования по параметрам гемодинамики (симпато- и парасимпатотоники - см. [2,20]).
Огромный опыт клинической практики показывает, что врачи традиционно ориентируются на визуальные методы оценки и описания ЭЭГ. Что же касается статистики и математики, предлагаемой существующими программами, то она используется в лучшем случае для каких-либо углублённых обследований, или совсем не используется. Вместе с тем все новшества, так или иначе улучшающие именно визуальное представление процессов, вызывают у медиков интерес.
Визуализация "бегущей волны" ЭЭГ за счёт своей динамичности сохраняет преимущества традиционной ЭЭГ в виде кривых, представляющих собой точное временное описание процессов. Но при этом ещё делаются наглядными пространственные соотношения процессов - можно приближённо считать, что мы видим сквозь череп, как нечто распространяется по поверхности коры по переменчивой траектории и с переменчивой скоростью. Таким образом, визуализация "бегущей волны" ЭЭГ до некоторой степени совмещает преимущества традиционной ЭЭГ с преимуществами томографии. Логично предположить, что тренированный взгляд врача сможет увидеть больше по этому более точному отражению физической реальности мозговых процессов, чем по традиционной ЭЭГ.
Кроме того, на "бегущей волне" ЭЭГ тоже можно развить разнообразную объективную статистику (лепестковые диаграммы направлений, скорости и проч.) и это отчасти сделано в настоящей работе. В этом качестве, - как статистика, - бегущая волна ЭЭГ тоже представляет собой нечто новое. Ведь, как известно, в отношении анализа ЭЭГ список статистических услуг уже давно устоялся и достаточно традиционен. Как правило, в существующих сервисных программах он сводится к тому же спектральному и корреляционному анализу, что и 40 лет назад.
Однако, следует оговориться, что при всей важности объективного статистического анализа не он являлся главной задачей настоящей работы, а именно компьютерная визуализация мозговых процессов. Мы стремились сделать закономерности работы мозга видимыми простым глазом, а также, по возможности, бесспорными и всем понятными. По указанной причине, значительную часть результатов представляют собой феноменологические описания.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При просмотре записей с "бегущей волной" ЭЭГ, визуализированной описанным способом, прежде всего обращает на себя внимание чрезвычайная переменчивость и разнообразие сменяющихся на экране векторных структур. При этом совершенно очевидно, что наблюдаемые векторные структуры являются упорядоченными, т.е. отдельные векторы направлены не хаотично, а согласованно. Это однако не означает, что все они направлены в одну сторону (хотя часто бывает и такое), а образуют более сложные, но целостные, внутренне логичные картины (см. примеры на рис.3, 4). То же самое относится и к длине векторов - длинные и короткие расположены не вперемешку, а распределены по некоторой закономерности и при этом удлиняются и укорачиваются синхронно.
Описываемая динамика очень разнообразна, т.е. число наблюдаемых вариантов "поведения" векторных структур и степень их многообразия гораздо выше, чем можно было себе представить по литературным данным [1,6,12,16,19,26,27,32,33,36,40,43 и др.]. Подчас наблюдаемая картина лишь с трудом поддаётся формальному словесному описанию. В то же время в общем характере переливов чувствуется нечто одинаковое, отличающее именно этого испытуемого или данное состояние. На формальное выделение таких инвариантов и был направлен последующий анализ - как визуальный, так и статистический.
Межиндивидуальная вариабельность "бегущей волны" ЭЭГ. Прежде всего, практически у каждого испытуемого в первом из исследованных состояний (покой, глаза закрыты) обнаружилось предпочтительное направление "бегущей волны" ЭЭГ. В этом направлении большинство векторов выстраивались наиболее часто и были так расположены наибольший процент времени. Предпочтительное направление было выражено не в равной степени - у одних испытуемых оно едва чувствовалось, у других резко преобладало, т.е. векторы почти всегда были направлены в эту сторону. Визуально определяемая средняя длина векторов тоже варьировала от человека к человеку, т.е. для одних было характерно более медленное распространение ЭЭГ-волны, для других - более быстрое.
Напомним, что для объективного контроля определяемых визуально закономерностей велась статистика векторов по выделенным направлениям - доля векторов каждого направления (рис.1Б) в процентах от общего числа векторов (эпох анализа), как описано в Методике. Эти статистические данные по каждому человеку накапливались как для отдельных треугольных сегментов электродного поля, так и общие - т.е. для всего квадратного поля в целом. По этим данным строились лепестковые диаграммы, приведённые на рис.5.
К вопросу о статистической значимости следует сказать, что характерное для данного испытуемого распределение траекторий "бегущей волны ЭЭГ", отражённое в форме его лепестковой диаграммы, является весьма индивидуально устойчивым. При неизменных условиях функционального состояния (в данном случае "покой, глаза закрыты") форма лепестковой диаграммы мало изменяется от измерения к измерению и устойчиво воспроизводится при любой эпохе анализа ЭЭГ длительнее 0.5 секунд, произвольно выбранной на 2-х минутном интервале. Более того, форма диаграммы, характерная для данного человека, воспроизводится также и от опыта к опыту. На двух испытуемых были проведены повторные регистрации ЭЭГ через несколько месяцев, на одной испытуемой - даже три опыта. Все они дали сходные, т.е. индивидуально-устойчивые результаты.
Описанные устойчивые индивидуальные черты "бегущей волны" практически совпадают с более ранними данными А.Н.Шеповальникова и соавторов, касающимися устойчивости продольных "переливов" ЭЭГ. На основании изложенного, можно заключить, что предпочтительное направление "бегущей волны" ЭЭГ "обусловлено типологическими особенностями этих испытуемых (анатомией мозговых связей -?), либо … относительно устойчивым функциональным состоянием их мозга" [26, с.60]. Таким образом, можно говорить об инди-видуальной норме для данного человека, диагностика и описание которой весьма ценны в плане валеологии.
Все 25-и испытуемых демонстрировали индивидуальные картины предпочтительных векторных структур (и характера динамики), группируясь при этом в 4-5 более или менее отчётливых групп, отличающихся как визуально, так и по объективной статистике траекторий (t-критерий). Эта типология, на наш взгляд, заслуживает отдельной статьи (один из вариантов предложен в [3]), здесь же за недостатком места имеет смысл ограничиться несколькими примерами. Для иллюстрации мы отобрали 3-х людей с отчётливо выраженной индивидуальной спецификой (рис.3). На рис.3 ради экономии места представлен только обследованный квадрат в теменно-затылочной области без контура головы; пример реального полного кадра - см. рис.2. Сторона квадрата - около 8 см.
У испытуемой Н-ной при закрытых глазах (рис.3A, верхняя строка) преобладает поперечный перелив ЭЭГ, т.е. большинство векторов наиболее часто направлены слева направо и справа налево; то же подтверждает лепестковая диаграмма на рис.5А (сплошная линия). У испытуемой А-вой преобладает продольный перелив в направлении от затылочной доли к теменной (рис.3Б - верхняя строка, и сплошная лепестковая диаграмма на рис.5Б). У испытуемой С-ко также наблюдается продольный перелив, но в обратном направлении - от темени к затылку (рис.3В - верхняя строка, и сплошная лепестковая диаграмма на рис.5В).
Интересно отметить, что в двух последних случаях перелив не вполне продольный, а диагональный, т.е. векторная структура слегка "перекошена" вдоль диагонали от левых передних областей к правым задним. Впечатление перекоса создаёт вся структура в целом (см. картинки №№ 11-13, 21-24), локальные участки обследуемого поля могут этому впечатлению противоречить. Математически этот эффект выявляется на лепестковых диаграммах, объединяющих данные всех 36-векторов (рис.5). Вдоль указанной диагонали вытянуты как индивидуальные диаграммы трёх отобранных испытуемых (5А,Б,В), так и диаграммы, усреднённые по большим группам испытуемых (5Г,Д) - причём в обоих обследованных состояниях. Это означает, что векторов, тяготеющих к диагонали от левых передних областей к правым задним среднестатистически больше, чем векторов, тяготеющих к другой диагонали (p<0.01). Интересно, что та же асимметрия имеет место и для испытуемой Н-ной, у которой преобладает не продольный, а поперечный перелив (см. картинки №№ 2,3; сплошная диаграмма на рис.5A). Вероятно, в таком асимметричном распространении "бегущей волны" ЭЭГ проявляется функциональная асимметрия полушарий ("когнитивная ось" по терминологии Н.Е. Свидерской), что соответствует многочисленным литературным данным, [5,17,21 и др.].

Характеристики

Список файлов учебной работы