Электроэнцефалографический комплекс НЕЙРОКОМ. Томограф.

Еще одна интересная область обработки ЭЭГ данных - томография, или пространственная локализация источников ЭЭГ активности. Здесь, как правило, возникают особые сложности, что связано с невозможностью регистрации неискаженной ЭЭГ (проблема референтрого электрода) и неоднозначностью решения "обратной задачи ЭЭГ.

Когда определенная область мозговой ткани активизируется каким-либо синхронизирующим воздействием, отдельные нейроны объединяются в большие или меньшие синхронизированные группы, которые начинают работать как бы в резонансном режиме. В данной области начинают генерироваться достаточно большие экстраклеточные токи, протекающие в объеме мозга и создающие некоторую разность потенциалов на поверхности скальпа.

Подобная область активности мозга может моделироваться некоторым токовым диполем, способным создавать токи, аналогичные реально протекающим токам, а, значит, создавать распределение потенциалов на поверхности скальпа, аналогичное реально существующему распределению.

Если нам известны положение и ориентация подобного диполя и имеется адекватная модель среды распространения токов, то мы можем рассчитать распределение потенциалов на поверхности скальпа. Как известно, подобная задача получила название "прямой задачи".

Наоборот, если мы знаем распределение потенциалов только на поверхности скальпа, мы можем попытаться отыскать положение и ориентацию диполя - источника тока. Эта задача называется "обратной".

"Обратная" задача, как правило, оказывается куда более сложной и, обычно, не имеет единственного решения. Необходима дополнительная информация, которая в некоторых случаях и позволяет прийти к истинному решению.

Проблема локализации источников активности по данным распределения потенциалов на поверхности скальпа, как правило, сводится к оценке наиболее вероятного положения и ориентации дипольных источников, и может быть достаточно успешно решена для единственного источника активности, или источника, мощность которого существенно выше мощности других имеющихся источников. Именно так решалась задача локализации источника активности в предыдущей версии нашей программы и так она решается в большинстве существующих сегодня компьютерных комплексах.

Если же существует несколько сравнимых по мощности источников, генерирующих электрическую активность одновременно, результирующее распределение потенциалов становится слишком сложным, и может создаваться множеством возможных комбинаций расположения источников. В данном случае задача локализации источников активности становится неразрешимой.

Заметим, однако, что каждым электродом регистрируется смесь изменяющейся во времени активности каждого источника, и, если мы преуспеем в разделении сигналов источников, то проблема локализации многих источников может быть сведена к проблеме локализации одного источника и, т.о., может быть решена. Совершенно ясно, что проблема локализации многих источников активности тесно связана с проблемой разделения сигналов источников и технология ICA и в этом случае оказывается чрезвычайно полезной.

В комплексе НЕЙРОКОМ имеется возможность локализации источников любых конкретных ЭЭГ феноменов - компонентов ICA разложения.

Технология пространственной локализации источников достаточно проста:

Томография компонент ICA разложения (23 kb)

выбор временного участка ЭЭГ с интересующим (ими) феноменом (ами);

разложение ЭЭГ сигналов на компоненты с использованием ICA преобразования;

автоматический поиск координат, ориентации и параметров диполя для каждой компоненты разложения, наилучшим образом моделирующим реально существующее распределение потенциалов на поверхности скальпа для этой компоненты;

отображение пространственной локализации источников на двух проекциях мозга с указанием сферических координат активного источника и его положения на трех ближайших к нему томографических срезах.

Как уже упоминалось, использование ICA технологии для разделения ЭЭГ сигналов требует выполнения двух условий:

ЭЭГ данные, регистрируемые поверхностными скальповыми электродами, есть линейная смесь сигналов независимых, пространственно фиксированных, разделенных или перекрывающихся источников, количество которых не превосходит количества используемых отведений;

временные задержки, возникающие при распространении сигналов источников в объеме мозга, малы.

С одной стороны, приведенные условия ограничивают количество ЭЭГ феноменов, локализация источников которых может быть выполнена программой - меньше количества активных электродов.

С другой стороны, поскольку реальное количество независимых источников ЭЭГ активности в каждом конкретном случае неизвестно, при длинных анализируемых временных интервалах, может сложиться ситуация, когда их количество будет больше, чем количество используемых отведений и в этом случае результаты ICA обработки будут не вполне корректны. С этой точки зрения, при выборе временного участка ЭЭГ, следует ограничиваться не очень длинными отрезками записи. В этом случае лучше будет выполняться и требование пространственной фиксированности положения источников активности в период наблюдения.

Поскольку ICA технология может быть использована для исследования вызванных потенциалов, рассмотренная процедура пространственной локализации источников активности может быть применена и к исследованию ВП.

Эта же процедура может использоваться при локализации центров возбуждения в пробе РУР или пробе с триггерной стимуляцией.

<<... Стимуляция

...>> ВП