Версия для слабовидящих
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Разработанные учеными СГТУ методики помогут выявить новые закономерности в работе мозга

Разработанные учеными СГТУ методики помогут выявить новые закономерности в  работе мозга

Новые закономерности в работе мозга при решении различных когнитивных задач и развитии патологий поможет обнаружить новая методика, которую разработали ученые Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. совместно с зарубежными коллегами.

Результаты исследования коллектива ученых опубликованы в статье в журнале американского института физики Physical Review E.

«В настоящее время основным источником информации о процессах, протекающих в головном мозге человека, являются сигналы электрической (ЭЭГ) или магнитной (МЭГ) активности, регистрируемые с поверхности головы посредством неинвазивных электродов, — рассказывает один из авторов статьи, сотрудник НОЦ «Нелинейная динамика сложных систем» СГТУ имени Гагарина Владимир Максименко. — При этом сигнал, получаемый с каждого из электродов, представляет собой запись суммарной активности группы нейронов, находящихся в окрестности расположения электрода».

По словам исследователей, одной из основных задач, стоящих перед нейрофизиологами и физиками, является разработка методик, которые позволят анализировать процессы взаимодействия между отдельными нейронами, а также между группами нейронов, расположенных в удаленных друг от друга отделах мозга на основании рассмотрения характеристик сигналов ЭЭГ и МЭГ.

Коллектив исследователей НОЦ «Нелинейная динамика сложных систем» СГТУ имени Гагарина — Владимир Максименко, Владимир Макаров, Михаил Горемыко, Алексей Короновский, Александр Храмов, студент кафедры АУМ Владимир Недайвозов — совместно с коллегами из Вестфальского университета (Мюнстер, Германия) Анникой Лютжоханн, Университета Радбауд (Наймеген, Нидерланды) Жилем Ван Люжетааларом и Института сложных систем (Италия) Стефано Боккалетти предложили методику, основанную на рассмотрении спектральных характеристик ЭЭГ сигналов на различных областях спектра. Данная работа проводилась в рамках выполнения программы Стратегического проекта «Прорывные нейротехнологии» развития СГТУ в качестве опорного вуза.

В опубликованной статье авторы вводят понятия микроскопических и макроскопических характеристик нейронного ансамбля. Под микроскопическими характеристиками авторы подразумевают сигналы электрической активности отдельных нейронов, а в качестве макроскопических — суммарную активность целой группы (то, что регистрирует электрод). При помощи численных исследований на модельной сети нелинейных элементов авторы демонстрируют связь между спектральными характеристиками макроскопического сигнала и процессами кластерной синхронизации между элементами модельного ансамбля. Затем, рассматривая сеть нейронов головного мозга подопытных эпилептических крыс, авторы сравнивают электрическую активность отдельных нейронов, регистрируемую при помощи специальных электродов, с электрической активностью нейронных ансамблей, регистрируемую посредством ЭЭГ, и показывают, что установление режима синхронной активности нейронов может быть детектировано посредством спектрального анализа сигнала ЭЭГ.

Основываясь на полученных закономерностях, авторы статьи исследуют взаимодействие между различными частями головного мозга. В данном случае в качестве микроскопических сигналов выступают уже сигналы ЭЭГ, снимаемые из различных участков мозга. Анализируя различные типы активности крыс (сон, бодрствование, эпилептические приступы), авторы показывают, что, в зависимости от типа активности, различные участки головного мозга взаимодействуют между собой в разных частотных диапазонах с разной степенью интенсивности. Например, в режиме сна наблюдается увеличение взаимодействия в области низких частот дельта-ритма, а эпилептическая активность характеризуется сильным взаимодействием между нейронами коры мозга и ядрами таламуса в области 8-12 Гц.

Пресс-служба по материалам ИнЭТМ


17.08.2017

Новости СГТУ

все новости...