Группа изучения мозга человека  >>  С. Шишкин  >>
Исследование синхронности резких изменений альфа-активности ЭЭГ человека. Диссертация ... канд. биол. наук  (1997)

пред.: Проблемы методологии сегментационного анализа ЭЭГ. Возможности психофизиологической интерпретации...
след.: 7. Подходы к изучению синхронности электрической активности коры головного мозга человека

Использование межсегментных переходов и моментов резких изменений в качестве единиц анализа структуры ЭЭГ

Практически во всех работах, связанных с сегментацией ЭЭГ, сегменты рассматриваются как элементарные события ЭЭГ, служащие единицами дальнейшего анализа. При этом некоторые исследователи, прежде всего Д. Леман, обращают особое внимание на возможность отражения в сегментарной структуре ЭЭГ последовательности функционально различных микроэтапов организации активности мозга, остальные же, не обсуждая данный вопрос, все же подразумевают определенные функциональные различия между сегментами ЭЭГ - в противном случае сегментация не имела бы смысла. Этим сегментационный подход отличается от традиционных подходов к количественному анализу характеристик ЭЭГ, в котором анализируемая запись ЭЭГ представляется как нечто гомогенное во времени. Принципиально важным является не только то, что сегментация позволяет учитывать нестационарность ЭЭГ, но и то, что при использовании сегментации статистическому анализу предшествует разбиение ЭЭГ во времени на компоненты, обладающие, по-видимому, функционально различным значением, тогда как при традиционном подходе производится лишь разбиение ЭЭГ на компоненты спектра, либо вообще не используется предварительное выделение функционально значимых элементов.

В методологическом плане повышенное внимание, которое уделялось различными авторами сегментам ЭЭГ, можно связать с ключевым предположением, лежащим в основе методологии Боденштайна и Преториуса. С их точки зрения, разбиение исследуемого объекта на "элементарные образы" - "общий подход к задачам распознавания: речевой сигнал делится на <...> слова или фонемы", и т.п. (Боденштайн, Преториус, 1977, с. 60).

Однако между ЭЭГ и такими объектами, как речевой сигнал, имеется существенное различие. Строение речевого сигнала определяется его информационным значением, поэтому составляющие его элементы могут варьировать лишь в достаточно узких пределах - иначе понимание речи тем, к кому она обращена, становится невозможным. Совершенно очевидно, что на ЭЭГ-сигнал, который ни к кому не обращен, подобные ограничения не накладываются. Из тех же скудных сведений о механизмах генерации ЭЭГ, которые имеются в настоящее время (см., напр., Steriade et al., 1990; Nunez, 1995), и о ее феноменологии нельзя сделать вывод о существовании "букв алфавита ЭЭГ", постулированных Ремоном (Remond, Renault, 1972), в виде реальных паттернов, достаточно устойчивых для того, чтобы их автоматическое разделение и распознавание могло бы быть успешным.

Идея "алфавита", по-видимому, оказалась чрезмерно привлекательной, поскольку позволяла расширить круг методических средств, применяемых для анализа ЭЭГ, в частности, использовать технику анализа марковских цепей (см. выше о работах по изучению вероятностей переходов между сегментами различных типов). Между тем, если даже некоторые из паттернов ЭЭГ действительно могут весьма часто повторяться у одного и того же индивидуума, следовало бы, по-видимому, попытаться прежде всего научиться выделять именно эти отдельные паттерны, а не стремиться сразу же к представлению всей ЭЭГ как последовательности легко распознаваемых элементов. При этом следует подчеркнуть, что с нашей точки зрения сама по себе методология сегментации ЭЭГ с последующей классификацией сегментов в случае, если к идее "алфавита" относится с осторожностью, представляет собой существенную альтернативу получению усредненных данных по всей записи ЭЭГ.

Если же ограничить на данном этапе задачу выделения в ЭЭГ информационно нагруженных элементов выделением лишь отдельными, наиболее четко идентифицируемыми элементами, то в качестве таких элементов в нормальной ЭЭГ удобнее использовать не сегменты - поскольку, как уже отмечалось выше, их характеристики очень сильно зависят от различных, в т.ч. трудноконтролируемых, факторов, - а границы между сегментами, т.е. моменты резких изменений характеристик ЭЭГ. В качестве основной их характеристики следует взять момент времени, в который происходит изменение.

Эффективность этого подхода может существенно зависеть от того, насколько резкими являются анализируемые изменения, однако точно оценить степень этой зависимости лишь на основе литературных данных не представляется возможным. Здесь мы лишь отметим, что подобный подход в доступной нам литературе ранее практически не встречался. Единственным исключением являются работы К.М. Скрылева (Скрылев, 1984; Силин, Скрылев, 1986), в которых было предложено изучать не только стационарные сегменты ЭЭГ, но и переходы между ними, причем была проведена классификация типов таких переходных процессов, а также сделана попытка связать время их появления с моментами предъявления внешних стимулов. В этих работах основное внимание уделялось характеристикам межсегментных переходов как процессов, имеющих определенную длительность, а не как точечных событий. Этот подход, безусловно, обладает собственной ценностью, и может вызвать лишь удивление отсутствие внимания к нему со стороны других исследователей.

Однако, с нашей точки зрения, технически и содержательно более упрощенный подход, игнорирующий длительность межсегментных переходов и рассматривающий их лишь как моменты резких изменений (моменты "разладок" случайного процесса, по терминологии, принятой в математической статистике), может оказаться более эффективным на данном этапе исследования временн(й структуры ЭЭГ, поскольку получаемые с его помощью данные особенно легко поддаются дальнейшей обработке.

Между тем функциональная интерпретация моментов резких изменений, по-видимому, может быть весьма содержательной: во-первых, если исходить из той или иной степени соответствия сегментов микросостояниям мозга или его отдельных систем, моменты изменений следует рассматривать как индикаторы моментов времени, в которые происходят "переключения" из одного микросостояния в другое; во-вторых, моменты изменений могут представлять собой реакции субстрата, генерирующего альфа-активность, на какие-либо внутренние "события". Первая линия интерпретации, как и в случае анализа сегментов, косвенно поддерживается данными о влиянии текущего уровня альфа-активности на различные психические функции. В поддержку второй линии интерпретации "смысла" моментов резких изменений можно привести данные о подавлении альфа-активности различными внешними стимулами, о возникновении вспышек альфа-ритма в ответ на стимулы в определенных условиях, а также разнообразные данные, связанные с резонансной теорией альфа-ритма, и саму эту теорию. Соответствующие литературные источники уже были рассмотрены нами выше.

Как было показано в главе "Введение", одним из основных пунктов возможного приложения данного подхода может стать проблема изучения синхронности работы различных систем мозга.


 
вверх
пред.: Проблемы методологии сегментационного анализа ЭЭГ. Возможности психофизиологической интерпретации...
след.: 7. Подходы к изучению синхронности электрической активности коры головного мозга человека