Цель настоящего исследования —оценка эффективности метода анализа направленных связей между колебательными системами на тестовых моделях, воспроизводящих спектральные свойства сигналов электроэнцефалограммы (ЭЭГ) здоровых испытуемых в покое.

Методы. В качестве экспериментальных сигналов использовались записи 11 отведений ЭЭГ от 10 здоровых молодых людей в положении лежа. В спектрах большинства сигналов наблюдалось два выраженных ритма: около 0.1 Гц и в районе 10 Гц. На основе базовых уравнений теории колебаний были созданы специальные тестовые математические модели, демонстрирующие колебания на частотах 0.1 Гц и 10 Гц. Проводилось тестирование метода анализа направленных связей, основанного на эмпирическом моделировании фазовой динамики для выявления связей между 0.1 Гц колебаниями временных рядов предложенных тестовых систем. Подбирался способ фильтрации и длина временного ряда, при которых метод демонстрирует высокую чувствительность и низкий уровень ошибочных выводов.

Результаты. Показано, что метод позволяет корректно выявлять направленные связи при применении полосовых фильтров с полосами пропускания 0.02-0.5 Гц и 0.05-0.15 Гц и для временных рядов длиной не менее 70 характерных периодов. Показано, что для диагностики ситуаций возможных ошибочных выводов о направлении связи можно использовать оценку коэффициента фазовой когерентности. Применение полученных результатов проиллюстрировано на экспериментальных сигналах ЭЭГ здорового испытуемого.

Заключение. Предложены рекомендации по выбору способа фильтрации и длины ряда, при которых метод оценки направленных связей работает корректно. На реальных сигналах ЭЭГ здорового добровольца показано, что применение более широкой полосы пропускания полосового фильтра дает дополнительную информацию о связанности низкочастотных ритмов отведений ЭЭГ. Анализ связанности в скользящем окне показал, что в течение 30 минут архитектура связей между некоторыми отведениями может значительно меняться.