 | 3D КРОСС-КОРРЕЛЯТОРЫ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРО-МАГНИТОЭНЦЕФАЛОГРАММ В ДИАГНОСТИКЕ И ТЕРАПИИ ЭПИЛЕПСИИ Исследование частично выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№ 12-02-31044) |
Эпилепсия является одним из наиболее распространенных хронических неврологических заболеваний человека и состоит в предрасположенности организма к внезапному возникновению судорожных приступов. Поскольку судорожные припадки могут возникать при различных патологиях головного мозга и центральной нервной системы, точная диагностика эпилепсии представляет достаточно сложную задачу.
Цель настоящего исследования состояла в разработке принципов ранней диагностики эпилепсии, в том числе фоточувствительной (ФЧЭ), на основе МЭГ и ЭЭГ оцифрованных данных коры головного мозга человека.
Для этого был проведен анализ двумерных и трехмерных изображений кросс-корреляторов сигналов-откликов электро- и магнитоэнцефалограмм. Основанием для выполнения работ по проекту стала рабочая гипотеза о связи неврологических (ФЧЭ) заболеваний и психиатрических (склонность к шизофрении у детей/подростков) расстройств с нарушениями частотно-фазовой синхронизации между определенными для каждой патологии участками коры головного мозга человека. Для извлечения информации о характере нарушений частотно-фазовой синхронизации применялись методы фликкер-шумовой спектроскопии (ФШС) и формализма функций памяти (ФФП) с двухпараметрическими кросс-корреляторами, рассчитываемыми на основе оцифрованных сигналов на разных отведениях.
 |  |
| РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА | |
| 1 | Разработаны компьютерные приложения для построения 2D и 3D двухпараметрических кросс-корреляционных зависимостей записей ЭЭГ- и МЭГ-сигналов, рассчитываемых в рамках ФШС и ФФП. (Свидетельство о государственной регистрации в Реестре Федеральной службы по интеллектуальной собственности программы для ЭВМ «Программный аналитический комплекс для многомерных последовательностей измерений параметров сложных объектов разнообразной природы» № 2012618860 от 28.09.2012). |
| 2 | Проведено исследование ЭЭГ- и МЭГ-сигналов здоровых испытуемых с целью выработки объективных количественных оценок нарушений частотно-фазовой синхронизации при эпилепсии/фоточувствительной эпилепсии и шизофрении. |
| 3 | Выполнено обобщение полученных результатов о механизмах нарушения динамических взаимосвязей между отдельными областями коры головного мозга человека при фоточувствительной эпилепсии. |
| 4 | Установлены пары электродов, для которых анализ двухпараметрических зависимостей кросс-корреляторов измеряемых потенциалов, оказывается наиболее информативным для диагностирования эпилепсии. |
| 5 | Найдены диагностические признаки предрасположенности к шизофрении у детей/подростков на основе исследования перекрестных корреляций и установления нарушений частотно-фазовой синхронизации ЭЭГ-сигналов, фиксируемых электродами с различных областей кожной поверхности головы здоровых волонтеров и испытуемых с психиатрическими расстройствами шизофренического ряда. |
| 6 | Проверена состоятельность гипотезы о связи неврологических (эпилепсия, фоточувствительная эпилепсия) и психиатрических расстройств (предрасположенность к шизофрении у детей/подростков) с нарушениями частотно-фазовой синхронизации в активности специфических для каждой патологии участков коры головного мозга. Представленные результаты способствовали разработке принципов анализа 2D и 3D изображений кросс-корреляторов электро- и магнитоэнцефалограмм для диагностики и терапии эпилепсии/фоточувствительной эпилепсии и шизофрении. |
В проекте были использованы данные, предоставленные Prof. J. Bhattacharya (Goldsmiths College, University of London, UK), по регистрации МЭГ-сигналов при помощи СКВИД-сенсоров.
Ключевые публикации
- Timashev, S.F. Analysis of biomedical signals by flicker-noise spectroscopy: Identification of photosensitive epilepsy using magnetoencephalograms / S.F. Timashev, Yu.S. Polyakov, R.M. Yulmetyev, S.A. Demin, O.Yu. Panischev, S. Shimojo, J. Bhattacharya // Laser Physics. – 2009. – Vol. 19, № 4. – P. 836–854.
- Panischev, O.Yu. Cross-correlation markers in stochastic dynamics of complex systems / O.Yu. Panischev, S.A. Demin, J. Bhattacharya // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. – 2010. – Vol. 389. – P. 4958–4969.
- Timashev, S.F. Frequency and Phase Synchronization in Neuromagnetic Cortical Responses to Flickering-Color Stimuli / S.F. Timashev, Yu.S. Polyakov, R.M. Yulmetyev, S.A. Demin, O.Yu. Panischev, S. Shimojo, J. Bhattacharya // Laser Physics. – 2010. – Vol. 20, № 3. – P. 604–617.
- Timashev, S.F. Analysis of cross-correlations in electroencephalogram signals as an approach to proactive diagnosis of schizophrenia / S.F. Timashev, O.Yu. Panischev, Yu.S. Polyakov, S.A. Demin, A.Ya. Kaplan // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. – 2012. – Vol. 391, № 4. – P. 1179–1194.
- Панищев, О.Ю. Фазовая синхронизация в сигналах магнитоэнцефалограмм при фоточувствительной эпилепсии / О.Ю. Панищев, С.А. Дёмин, М.Р. Идиятова // Нелинейный мир. – 2012. – Т. 10, № 7. – С. 448–453.
- Тимашев, С.Ф. Фликкер-шумовая спектроскопия как «прибор» для индивидуальной медицины будущего / С.Ф. Тимашев, С.А. Дёмин, О.Ю. Панищев, Ю.С. Поляков, А.Я. Каплан, Ю.А. Нефедьев // Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки. – 2012. – Т. 154, Кн. 4. – С. 161–177.
- Panischev, O.Yu. Use of Cross-Correlation Analysis of EEG Signals for Detecting Risk Level for Development of Schizophrenia / O.Yu. Panischev, S.A. Demin, A.Ya. Kaplan, N.Yu. Varaksina // Biomedical Engineering. – 2013. – Vol. 47, № 3. – P. 153–156.
- Панищев, О.Ю. Исследование свойств патологической мозговой активности человека при световой стимуляции, вызывающей фоточувствительную эпилепсию / О.Ю. Панищев, С.А. Дёмин, И.А. Русанова // Медицинская техника. – 2015. – № 4. – C. 36–39.