DOI:

Опис-посилання

ISSN 1812-7231 Klin.inform.telemed. Volume 5, Issue 6, 2009, Pages 10-17

Автор(и)

О. Ю. Майоров ^{1, 2, 3}, В. Н. Фенченко ^{1, 3, 4}

Установа(ви)

¹Інститут медичної інформатики і Телемедицини, Харків

²Харківська медична академія післядипломної освіти МОЗ України, Харків

³Інститут охорони здоров'я дітей і підлітків АМН України, Харків

⁴Інститут низьких температур НАН України, Харків

Назва статті

Підвищення надійності досліджень детермінованного хаосу в біоелектричній активності (ЕЕГ, ЕКГ і варіабельності серцевого ритму) методами нелінейного анализу

Анотація (резюме)

Проаналізовани можливі заподії виникнення погрішностей при дослідженні детерминорованного хаосу в біоелектричній активності організму людини і тварин (ЕЕГ, ЕКГ, ВСР і ін.) методами нелінійного аналізу. Запропоновано комплексний підхід, що дозволяє підвищити точність і вірогідність одержуваних результатів при правильному виборі стаціонарних ділянок сигналу, параметрів затримки і масштабу розгляду, використанні адекватних параметрів у процесі реконструкції аттрактора (оцінці розмірності реконструкції і розмірності вкладення), для оцінки ентропії процесу і старшого показника Ляпунова. Створено відповідне програмне забезпечення NeuroResearcher®, робота якого проілюстрована прикладами розрахунків "параметрів хаосу" типових ЕЕГ і ЕКГ сигналів.

Ключові слова

біоелектрична активність організму, аналіз ЭЭГ, аналіз ЭКГ, аналіз варіабельности серцевого ритму, детерминированный хаос, реконструкція, аттрактор, розмірність аттрактора, затримка, ентропія процесу, старший показник Ляпунова

Список літератури

1. Хакен Г. Принципы работы головного мозга. М., ПЕР СЭ, 2001.

2. Pritchard, W. S., Duke, D. W., Coburn, K. L., Moore. N. C. and Tucker, K. A. In: B. H. Jansen and M. E. Brandt (Eds), Nonlinear Dynamical Analysis of the EEC. World Scientific, Singapore, 1993.

3. Jensen B. H. Nonlinear dynamics and quantitative EEC analysis. EEG clin. Neurophysiol., 1996. suppl. 45. p. 39–56.

4. Aftanas L. I., Lotova N. V., Koshkarov V. I., Pokrovskaja V. L., Popov S. V., Makhnev V. P. Non–linear analysis of emotion EEG: calculation of Kolmogorov entropy and the principal Lyapunov exponent. Neuroscience Letters. 1997. V. 226. Р. 13–16.

5. Kantz H., J. Kurths, G. Mayer–Kress. eds. Nonlinear Analysis of Physiological Data. Springer (1998).

6. Mayorov O. Yu., Fritzsche M., Kosidubova S. M., Glukhov A. B., Prognimak A. B., Timschenko L. N. New neurodiagnostics technology for brain research on the basis of multivariate and nonlinear (deterministic chaos) analysis of EEG. Proceedings of 2nd European Congress "Achievements in space medicine into health care practice and industry". Pabst Science Publishers, Berlin, 2003. р. 157–167.

7. Chae J., Jeong J., Peterson B. S., Kim D., Bahk W., Jun T., Kim S., Kim K. Dimensional complexity of the EEG in patients with posttraumatic stress disorder. Psychiatry Research: Neuroimaging. 2004. V. 131. Р. 79–89.

8. Natarajan K., Acharaya U. R., Alias F., Tiboleng T., Puthusserypady S. K. Nonlinear analysis of EEG signals at different mental states. BioMedical Engineering OnLine. 2004. vol. 3. Р. 7.

9. Fritzche M., Mayorov O. Yu., Gluchov A. В., Sleduk D. W., Kosidubova S. M., Timchenko L. N. Molecular and non–linear electroencephalographic basis underlying the interaction between dopaminergic and cannabinoid transmission — the missing link between cannabis psychosis and schizophrenia. Abstracts from XXIV Congress of Collegium Internacionale Neuro–psychopharmacologicum (CINP). Paris. 2004. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 2004. vol. 7. suppl. 1. Cambrige University Press. S121.

10. Mayorov O. Yu., Fritzsche M., Glukchov A. and oth. Disfunctional information processing during acute psychosis. 12th AEP Congress. Association of European Psychiatrists. Geneva. Switzerland. 2004. р. 78.

11. Майоров О. Ю., Вязовская О. В. Влияние острого и хронического эмоционального стресса на уровень энтропии Колмогорова-Синая ЭЭГ крыс условиях иммобилизации. Ж. Експериментальна і клінічна медицина. №4, 2006 с. 32–37.

12. Майоров О. Ю., Фрицше Л. Н., Фрицше М., Шуцкая Л. В., Прогнимак А. Б. и др. Оценка динамических систем мозга в состоянии спокойного бодрствования и при интеллектуальной нагрузке на основе энтропии Колмогорова–Синая по ЭЭГ. Ж. Експериментальна і клінічна медицина. №3. 2006. с.143–148.

13. Майоров О. Ю., Фрицше Л. Н., Фрицше М. Оценка энтропии Колмогорова–Синая по ЭЭГ у здоровых мужчин, с различной степенью общей тревожности. Вестник Национального университета им. В. Н. Каразина, Серия "Биология". №748. 2006. с.147–152.

14. Майоров О. Ю., Вязовская О. В. Влияние острого и хронического эмоционального стресса на уровень энтропии Колмогорова–Синая ЭЭГ крыс в условиях иммобилизации. Ж. Експериментальна і клінічна медицина. №4, 2006 с. 32–37.

15. Mayorov O. Yu., Fritzsche М. Fritzsche L., Kosidubova S., Prognymak A. Asymmetric Information — Processing in Development, Evolution and Psychopathology. Special Issue on "Brain Asymmetry in Development, Evolution and Psychopathology" of the ASCR's official journal, "Cognition, Brain, Behavior". VX. N2. 2006. р. 311–342.

16. Майоров О. Ю., Фрицше Л. Н., Фрицше М. Максимальная экспонента Ляпунова как отражение хаотической динамики во время "стресса ожидания". Четвертый международный Конгресс "Нейронаука для медицины и психологии". 2008. с.188–189

17. Майоров О. Ю., Фрицше Л. Н., Фрицше М., Прогнимак А. Б., Степанченко К. А. Оценка энтропии Колмогорова–Синая по ЭЭГ у здоровых мужчин в состоянии "стресса ожидания". Ж. Експериментальна і клінічна медицина. №1. 2008. с. 119–125.

18. Takens F. In: Rand DA and Young LS, eds. Dynamic Systems and Turbulence. Lecture Notes in Mathematics. V 8. Heidelberg, Springer–Verlag, 1981, p. 360–381.

19. Grassberger P, Procaccia I. Measuring the strangeness of strange attractors. Physica D 9, 1983, p.189–208.

20. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М., Мир, 1982.

21. Майоров О. Ю., Фенченко В. Н. О вычислении параметров детерминированного хаоса при исследовании биоэлектрической активности мозга. Ж. Клин. Информ. и Телемед. 2006, т. 3. № 4, c.37–46.

22. Kantz H. and T. Schrieber, Nonlinear Time Series Analysis. New York, Cambridge University Press. 2000, 304 р.

23. Cencini M., Falcioni M., Olbrich E., at al. Chaos or noise: Difficulties of a distinction. Phys. Rev. E., 2000, V.62, p. 427–437.

24. Webber C. L., Sbilut J. P. Dynamic Assessment of Physiological Systems and States Using Rrecurrence Plot Strategies. J. Appl. Physiol., 1994, 76, p.965–993.

25. Малинецкий Г. Г., Потапов А. Б. Современные проблемы нелинейной динамики. М., 2002.

26. Майоров О. Ю., Глухов А. Б., Прогнимак А. Б., Фенченко В. Н. Реализация метода смещения с помощью оценки размеров осей аттрактора динамической системы мозга. Труды института кибернетики. К., 2007, в.153, с.5–12.

27. Шустер Г. Детерминированный хаос. М., 1988.

28. Takens F. Detecting strange attractors in turbulence. Dinamical Systems and Turbulence. Under edit D. A. Rand and L. S. Young. Warwick 1980, Lecture Notes in Matematics, 898, Springer, Berlin, 1981, p. 366–381.

29. Колмогоров А. И. Об энтропии на единицу времени, как метрическом инварианте автоморфизмов. ДАН СССР. 1959. Т. 124. с. 754 – 755.

30. Moon, F. C. Chaotic and Fractal Dynamics, John Wiley & Sons, New York, 1992.

31. Tsonis A. Chaos: from Theory to Applications. NY. Premium Press. 1992.

32. Essex C., Nerenberg M. A. H., Comment to "Deterministic Chaos: The Science and the Fiction" by to Ruelle. Proc. R. Soc. Lond. A, 1991, V. 435, p.287–292.

33. Ruelle D. Deterministic Chaos: The Science and the Fiction. Proc. R. Soc. Lond. A, 1990, V. 427, p.241–248.

34. Elbert T., Ray W. Z. and others. Chaos and Physiology: Deterministic in Excitable Cells Assemblies. Phisiol. Rev., 1994, V.74, 1, p.1–47.

35. Das A., Das P. Characterization of Chaos Evident in EEG by Nonlinear Data Analysis. Complexity, 2002, vol.7, 3.

36. Меклер А. А., Применение аппарата нелинейного анализа динамических систем для обработки сигналов ЭЭГ. Вестник новых медицинских технологий, 2007, т. 14, № 1, с.73–76.

37. Майоров О. Ю., Фенченко В. Н. Исследование биоэлектрической активности мозга с позиций многоразмерного линейного и нелинейного анализа ЭЭГ. Ж. Клин. Информ. и Телемед. 2008, т. 4. № 5, c.12–20.

38. Семёнова Н. Ю., Захаров В. С. Фрактальный анализ и поиск детерминизма в данных ЭЭГ. Труды X межд. конф. "Новые информационные технологии в медицине и экологии" IT+ME–2002, 2002, с.462–465.

Повнотекстова версія http://kit-journal.com.ua/uk/viewer_uk.html?doc/2009_6/5.pdf