Русская версия English version   
Том 15   Выпуск 1   Год 2020
Реконструкция функциональной структуры мозга человека по данным электроэнцефалографии

Устинин М.Н., Рыкунов С.Д., Бойко А.И., Маслова О.А.

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, Москва, Россия

 
Аннотация. Предложен новый метод анализа данных, позволяющий преобразовать многоканальные временные ряды в пространственную структуру изучаемой системы. Метод успешно использовался для изучения биологических и физических объектов с помощью измерений магнитного поля. В данной работе выполнено обобщение развитого подхода для анализа данных экспериментов, в которых измеряется электрическое поле. При помощи электроэнцефалографа с 19 каналами, расставленными по схеме 10–20, регистрировалась активность мозга человека в состоянии с закрытыми глазами. Измерялись электроэнцефалограммы в состоянии покоя, а также при произвольных движениях рук. Было выполнено преобразование Фурье полных временных рядов, что позволило получить детальные многоканальные спектры. На всех спектрах виден широкий пик альфа-ритма в полосе частот 9–12 Гц. Для всех спектральных компонент в этой полосе была решена обратная задача и была построена трехмерная карта активности мозга – функциональная структура источников альфа-ритма. Обратная задача решалась в приближении эквивалентного токового диполя в однослойном сферическом проводнике, без каких-либо ограничений положения источника. Совместное рассмотрение магнитно-резонансной томограммы и функциональной структуры позволяет сделать вывод о разумном согласии этой структуры с существующими представлениями об альфа-ритме человека. Также была построена трехмерная карта векторного поля доминирующих направлений источников альфа ритма. Метод может быть использован для изучения пространственного распределения активности мозга в любом спектральном диапазоне данных электроэнцефалографии.
 
Ключевые слова: электроэнцефалография, преобразование Фурье, анализ данных в пространстве «частота-паттерн», обратная задача, функциональная томография, направления источников, альфа-ритм.
Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2020;15(1):106-117
doi: 10.17537/2020.15.106
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2020