Для цитирования:
Колоскова А. Д. Определение степени синхронности перемежающейся фазовой синхронизации по данным электроэнцефалограмм лабораторных животных // Известия вузов. ПНД. 2017. Т. 25, вып. 5. С. 26-34. DOI: 10.18500/0869-6632-2017-5-26-34
Определение степени синхронности перемежающейся фазовой синхронизации по данным электроэнцефалограмм лабораторных животных
В работе представлены результаты исследования перемежающейся фазовой синхронизации в реальной нейрофизиологической системе. Рассматриваемое явление наблюдается в системах различных областей, а также вблизи границ различных типов хаотической синхронизации. В случае электроэнцефалограмм головного мозга как исследуемой системы именно перемежающаяся фазовая синхронизация может указать на существование и развитие патологий, например, наличие эпилептических припадков. Создание и введение новейших методов для анализа различных типов динамики головного мозга являются одной из наиболее востребованных и активно развивающихся сфер в нейрофизиологии. В качестве исследуемых объектов были выбраны экспериментальные данные нейрофизиологической природы – сигналы электоэнцефалограмм, снятые с головного мозга специальной лабораторной крысы линии WAG/Rij, генетически предрасположенной к приступам эпилепсии. Исследуемая крыса рассматривалась в двух состояниях: под влиянием лекарственного препарата клонидин (способствует усилению эпилептических приступов в течение первых 6–12 часов, но не оказывает влияния на продолжительность пик-волновых разрядов) и без него. Для оценки степени перемежающегося поведения был выбран метод, основанный на расчете условного нулевого показателя Ляпунова. Найдено отношение условных показателей Ляпунова для разности фаз двух различных каналов головного мозга животного в случае воздействия лекарственных препаратов и в их отсутствие. Построены графики зависимости исследуемой величины от номера пик-волнового разряда. Обнаружено, что пик-волновые разряды лучше синхронизированы при действии лекарства. Результаты данной работы могут найти непосредственное применение в медицине для диагностики и выявлений заболеваний, связанных с патологической активностью головного мозга.
- Janson N.B., Balanov A.G., Anishchenko V.S., McClintock P.V.E. Phase synchronization between several interacting processes from univariate data // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86 (9). Pp. 1749–1752.
- Bob P., Palus M., Susta M., Glaslova K. EEG phase synchronization in patients with paranoid schizophrenia // Neuroscience Letters. 2008. Vol. 447. Pp. 73–77.
- Анищенко В.С., Постнов Д.Э. Эффект захвата базовой частоты хаотических автоколебаний. Синхронизация странных аттракторов // Письма в ЖТФ. 1988. Vol. 14 (6). Pp. 569–573.
- Rosenblum M.G., Pikovsky A.S., Kurths J. Phase synchronization of chaotic oscillators // Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 76 (11). Pp. 1804–1807.
- Pikovsky A.S., Osipov G.V., Rosenblum M.G., Zaks M., Kurths J. Attractor-repeller collision and eyelet intermittency at the transition to phase synchronization // Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 79 (1). Pp. 47–50.
- Hramov A.E., Koronovskii A.A., Kurovskaya M.K., Boccaletti S. Ring intermittency in coupled chaotic oscillators at the boundary of phase synchronization // Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 97. 114101.
- Hramov A.E., Koronovskii A.A, Kurovskaya M.K., Ovchinnikov A.A., Boccaletti S. Length distribution of laminar phases for type-I intermittency in the presence of noise // Phys.Rev. 2007. Vol. E76. 026206.
- Куровская М.К. Распределение длительностей ламинарных фаз при перемежаемости «игольное ушко» // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34 (24). С. 48–54.
- Hramov A.E., Koronovskii A.A., Kurovskaya M.K. Zero Lyapunov exponent in the vicinity of the saddle-node bifurcation point in the presence of noise // Phys. Rev. E. 2008. Vol. 78. 036212.
- Moskalenko O.I., Koronovskii A.A., Hramov A.E. Lyapunov exponent corresponding to enslaved phase dynamics: Estimation from time series // Phys. Rev. E. 2015. Vol. 92. 012913.
- Москаленко О.И., Короновский А.А., Храмов А.Е., Журавлев М.О. Оценка степени синхронности режима перемежающейся фазовой синхронизации по временному ряду: Модельные системы и нейрофизиологические данные // Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103 (8). С. 606–610.
- Москаленко О.И., Павлов А.С. Способ оценки нулевого условного показателя Ляпунова по временному ряду // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40 (12). С. 66–72.
- Колоскова А.Д., Москаленко О.И. Определение степени синхронности перемежающейся фазовой синхронизации по данным электроэнцефалограмм человека // Письма в ЖТФ. 2017. Т. 43 (10). С. 102–110.
- Moskalenko O.I., Koloskova A.D., Zhuravlev M.O., Koronovskii A.A., Hramov A.E. Intermittent phase synchronization in human epileptic brain // Proc. SPIE. 2017. Vol. 10063. 1006316
- Coenen A.M., van Luijtelaar G.L. The Wag/Rij rat model for absence epilepsy: Age and sex factors // Epilepsy Res. 1987. Vol. 1 (5). Pp. 297–301.
- Hramov A.E., Koronovskii A.A., Makarov V.A., Pavlov A.N., Sitnikova E.Yu. Wavelets in Neuroscience. Springer: Heidelberg New York, Dordrecht London, 2015.
- Sitnikova E.Yu., Hramov A.E., Koronovskii A.A., van Luijtelaar G. Sleep spindles and spike-wave discharges in EEG: Their generic features, similarities and distinctions disclosed with Fourier transform and continuous wavelet analysis // Journal of Neuroscience Methods. 2009. Vol. 180. Pp. 304–316.
- van Luijtelaar G., Hramov A.E., Sitnikova E.Yu., Koronovskii A.A. Spike-wave discharges in WAG/Rij rats are preceded by delta and theta precursor activity in cortex and thalamus // Clinical Neurophysiology. 2011. Vol. 122. Pp. 687–695.
- Hramov A.E., Koronovskii A.A. An approach to chaotic synchronization // Chaos. 2004. Vol. 14 (3). Pp. 603–610.
- 1717 просмотров