Самоподобие в нейромагнитной активности коры головного мозга человека при фоточувствительной эпилепсии

САМОПОДОБИЕ

В НЕЙРОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ

КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА

ПРИ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ЭПИЛЕПСИИ

, ,

Казанский (Приволжский) федеральный университет

E-mail: *****@***ru

Фоточувствительная эпилепсия (ФЧЭ) представляет собой разновидность эпилепсии, при которой приступы провоцируются световыми вспышками определенной частоты [1]. Широкую известность данное заболевание получило после случаев массовых приступов в Японии при демонстрации мультсериала «Покемон» [2]. Изучение проявлений и свойств фоточувствительной эпилепсии приобретает все большую актуальность, поскольку, с развитием современных технологий увеличивается степень внешнего воздействия на зрительный аппарат человека.

Одним из перспективных направлений изучения ФЧЭ является анализ записей электромагнитной активности коры головного мозга [3]. В данной работе представлены результаты сравнительного анализа значений фрактальной размерности для магнитоэлектрических (МЭГ) сигналов, зарегистрированных при воздействии на испытуемых красно-голубого зрительного мерцающего стимула. Сигналы были зарегистрированы с помощью 61 СКВИД-сенсора с частотой дискретизации 500 Гц у группы здоровых людей и пациента с фоточувствительной эпилепсией [3]. Каждый временной ряд имеет 1095 точек, первые 200 из которых соответствуют интервалу времени, когда на испытуемого не воздействует мерцающий стимул.

Алгоритм вычисления фрактальной размерности основан на общеизвестном соотношении Б. Мандельброта, имеющего вид:

,

где b - размер одинаковых частей, N - количество одинаковых частей в масштабе [4, 5]. Для того, чтобы покрыть структуру временного ряда в - мерном фазовом пространстве, подсчитывается - мерных ячеек со стороной b, так чтобы выполнялось условие Хаусдорфоровой размерности

, при .

На рис.1. представлены зависимости фрактальной размерности от номера сенсора для пациента с ФЧЭ и для группы здоровых испытуемых (среднее по группе), полученные для всей длины временных рядов (1-1095), а также по отдельности для промежутков времени, когда зрительный стимул включен () и выключен (1-200). Сигналы мозга здоровых людей имеют меньший показатель фрактальности, нежели у пациента с ФЧЭ. При этом у него наблюдается больший разброс значений показателя между сенсорами, чем у представителей контрольной группы. Этот разброс увеличивается при отсутствии зрительного стимула. Также обращает на себя внимание то, что отсутствие стимула не приводит к значительному изменению фрактальной размерности как для пациента, так и для группы здоровых испытуемых.

Рис. 1. Фрактальная размерность для сигналов МЭГ пациента с ФЧЭ и контрольной группы испытуемых.

Таким образом, фрактальный анализ позволяет выявить различия в характере динамики сигналов МЭГ при фоточувствительной эпилепсии, а также исследовать реакцию на зрительный мерцающий стимул. Представленный метод может быть использован при проведении клинических исследований патологий центральной нервной системы человека.

Библиографический список

1.  Harding G. F.A., Jeavons P. M. Photosensitive Epilepsy. – London: MacKeith Press, 1994.

2.  Radford B., The Pokémon Panic of 1997 // Skeptical Inquirer. 2001. V. 25(3).

3.  Watanabe K.,Imada T.,Nihei K., Shimojo S., Neuromagnetic responses to chromatic flicker: implications for photosensitivity // Neurorep. 2002. V. 13(16). P. 1-4.

4.  , Исследование фрактальной структуры изображений ногтевого ложа и околоногтевого эпителия // Медицинская техника. 2013. №2. C. 24-26.

5.  , Структурный анализ динамики процессов, протекающих в крови при остром лейкозе // Медицинская физика. 2013. №1.(57). C. 59-64.

Сведения об авторах

– старший преподаватель, , e-mail: [e-mail]

– старший преподаватель, научный сотрудник,

– старший преподаватель, научный сотрудник,

Вид доклада: устный (/ стендовый)