Меклер А.А

Применение методов нелинейного анализа ЭЭГ.

В психофизиологических исследованиях ЭЭГ является одним из источников информации о нейрофизиологических процессах, проходящих в тех или иных отделах головного мозга. При этом в качестве исходных данных берутся результаты математической обработки ЭЭГ как временного процесса. Следует заметить, что ЭЭГ, как правило, обрабатывают линейными методами: преобразование Фурье (частотный анализ), амплитудные характеристики, корреляционный анализ и пр.

На наш взгляд эти методы анализа ЭЭГ не вполне соответствуют объекту исследования. Известно, что ЭЭГ представляет собой совокупность результатов деятельности большого количества отдельных нейронов, связанных между собой. Однако нейроны по своей природе нелинейны, и взаимодействие между ними происходит по нелинейным законам. Это означает, что для исследуемого объекта не выполняется принцип суперпозиции (в обобщенной формулировке: реакция на сумму воздействий не равна сумме реакций на каждое воздействие по отдельности).

Существуют более адекватные способы описания процессов – реализаций поведения нелинейных систем. Например, существует т.н. фрактальный анализ временных процессов. С помощью этого формального аппарата можно вычислить различные показатели, характеризующие поведение системы: фрактальную размерность восстановленного аттрактора, показатель Ляпунова, показатель Хёрста и пр.

Все эти показатели в той или иной степени свидетельствуют о том, насколько предсказуемым является поведение исследуемого объекта. При этом можно утверждать, что чем более жёсткими являются связи между отдельными элементами исследуемой системы и чем лучше они аппроксимируются линейными законами, тем более предсказуемо она себя ведёт.

Результаты обработки ЭЭГ этими методами удобнее всего интерпретировать в терминах теории функциональных систем П.К. Анохина.

Как уже говорилось, ЭЭГ представляет собой результат суммарной электрической активности большого числа нейронов. Эти нейроны могут быть объединены в констелляции, а могут функционировать независимо друг от друга – в зависимости от функционального состояния организма. Предполагается, что в первом случае ЭЭГ представляет собой более детерминированный процесс, чем во втором.

Нами был поставлен эксперимент, который в какой-то степени подтвердил данной предположение.

Процедура эксперимента заключалась в том, что у испытуемого регистрировалась ЭЭГ – в состоянии покоя, а так же во время ритмической стимуляции (удары метронома) В процессе одних измерений выбиралась наиболее приятная для испытуемого частота ударов, а в процессе других – наименее приятная.

Известно, что ритмические воздействия на биологический объект могут активировать древнейшие генетические программы, характерной особенностью которых является генерализованный характер реализации. Следовательно, при данном способе стимуляции можно предположить усиление связей между отдельными нейронами.

Результаты анализа ЭЭГ нелинейными методами подтвердили это предположение для случая «неприятной» частоты ударов метронома. В этом случае ЭЭГ приобретала более детерминированный характер. Анализ поводился при помощи т.н. IFS-clumpiness теста (один из блоков компьютерной программы CDA, автор - Julien C. Sprott, University of Wisconsin).

Если говорить о результатах обработки ЭЭГ обычными методами, то здесь имеющиеся данные весьма противоречивы, хотя чаще «отрицательные состояния проявляются десинхронизацией ЭЭГ» (Симонов, 1975). Это противоречит полученным нами результатам; причина противоречия кроется, на наш взгляд, в принципиальной разнице между способами обработки ЭЭГ.

© Меклер А.А.

Опубликовано в сб.

Психология XXI века: материалы международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Психология XXI века».

П/ред. Чеснокова В.Б., С.-Пб, изд-во СПбГУ, 2003.

Стр. 345-346.