Ученые кафедры МиМ опубликовали статью в единственном журнале в РФ по биомеханике

Ученые кафедры «Математика и моделирование» Физико-технического института СГТУ имени Гагарина Ю.А. опубликовали статью в единственном в России журнале по биомеханике.

Авторы статьи «Анализ временных рядов ЭЭГ пациентов с алкогольной зависимостью с помощью нейронных сетей» – докторант, доцент кафедры «Математика и моделирование» Татьяна Яковлева (индекс Хирша 10 по РИНЦ, 8 по Scopus, 5 по WOS) и профессор кафедры «Прикладная математика и системный анализ» Антон Крысько (индекс Хирша 23 по РИНЦ, 23 по Scopus, 20 по WOS), который является научным руководителем докторанта Татьяны Владимировна.

Определение состояния активности мозга по ЭЭГ остается проблемой из-за плохой интерпретируемости сигнала и межсубъектной вариабельности. В статье впервые предлагается методология анализа сигналов ЭЭГ пациентов, страдающих алкогольной зависимостью.

Методика основана на интегрированном подходе временных рядов, который сочетает в себе методы нелинейной динамики и машинного обучения. Для достижения этой цели было использовано несколько методов, включая алгоритмы машинного обучения, модели глубокого обучения и методы нелинейной динамики. В алгоритмах машинного обучения для преобразования сигналов использовались быстрое преобразование Фурье и вейвлет-анализ (для получения достоверных результатов использовались вейвлет-преобразования Морле, Гаусса 32, dwt). В исследовании авторы применяют кодирование сигнала в виде 16-канального изображения, которое далее подается на обучение в модель ResNet50 и GoogLeNet.

Результаты проведенного исследования показали высокую эффективность применения данных характеристик для анализа сигналов ЭЭГ, как при выявлении патологической активности головного мозга (разделение на группы здоровых и больных), так и с учетом возрастных особенностей (разделение на подгруппы молодых и взрослых).

Это исследование подчеркивает потенциал сочетания глубокого обучения с методами нелинейной динамики для улучшения диагностики и понимания алкогольной зависимости посредством анализа сигналов ЭЭГ.

Научные исследования проведены в рамках выполнения работ по гранту Российского научного фонда (проект № 22-71-10083), научным руководителем которого является докторант, доцент, кандидат физико-математических наук Татьяна Яковлева.

Справка:

Российский журнал биомеханики - международный рецензируемый журнал, основанный в 1997 году, в котором исследователи из России и других стран могут опубликовать свои новые и инновационные результаты в области биомеханики, демонстрирующие новые решения сложных современных задач, стоящих перед биомеханиками, с применением принципов механики для изучения биологических проблем.

Российский журнал биомеханики входит в Перечень ВАК РФ, индексируется в Scopus и RSCI.