WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 58 |
SOUTHERN FEDERAL UNIVERSITY R N N S I.P.Pavlov's Physiological Society XVI 24-28, 2012 Proceedings XVI International Conference on Neurocybernetics 24-28 September, 2012 2.

2- « “-”», 4- Volume 2.

The Second International Symposium “Brain-Computer” Interface (BCI), The Fourth International Symposium on Neuroinformatics and Neurocomputers -2012 2012 год – год 100-летия со дня рождения профессора Александра Борисовича Когана выдающегося отечественного нейрофизиолога, автора метода хронического вживления электродов (аналоги которого широко используются в настоящее время в ведущих мировых научных центрах при исследовании активности мозга), лауреата премий им. И.П.Павлова (1960) и им. И.М.Сеченова (1980) АН СССР, основателя НИИ нейрокибернетики РГУ (1971) и инициатора конференций по нейрокибернетике (с 1962).

Министерство образования и науки РФ Российский фонд фундаментальных исследований Российский гуманитарный научный фонд Европейский фонд ТЕМПУС Южный научный центр РАН Российское Физиологическое общество им. И.П. Павлова Межрегиональная ассоциация когнитивных исследований Российская ассоциация нейроинформатики Южный федеральный университет (ЮФУ) НИИ нейрокибернетики им. А.Б. Когана ЮФУ (НИИ НК ЮФУ) The Ministry of Education and Science of the Russian Federation Russian Foundation for Basic Research Russian Foundation for Humanities European Commission TEMPUS Southern Scientific Center of Russian Academy of Sciences I.P. Pavlov’s Russian Physiological Society The Interregional Association for Cognitive Studies Russian Neural Network Society Southern Federal University (SFedU) A.B. Kogan Research Institute for Neurocybernetics SFedU Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике 24-28 сентября, 2012 Proceedings XVI International Conference on Neurocybernetics 24-28 September, 2012 Том 2.

2-й Международный Симпозиум «Интерфейс “Мозг-Компьютер”», 4-й Международный Симпозиум по Нейроинформатике и Нейрокомпьютерам Volume 2.

The Second International Symposium “Brain-Computer” Interface (BCI), The Fourth International Symposium on Neuroinformatics and Neurocomputers Ростов-на-Дону УДК ББК 28.071+32.М Редакционная коллегия: Кирой В.Н. (отв. редактор), Шапошников Д.Г. (зам. отв. редактора), Петровский В.В. (отв. секретарь), Бутенко В.С., Подладчикова Л.Н., Самарин А.И., Сухов А.Г., Федоренко Г.М., Узденский А.Б., Хренкова В.В., Фокин В.Ф.

Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике. Том 2. Ростов-на-Дону.

Издательство ЮФУ 2012. 265 с.

ISBN 978-5-9275-0999-7 (т. 2) В настоящем сборнике представлены доклады, включенные в программу XVI Международной конференции по нейрокибернетике, посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.Б. Когана и 50-летию конференций по нейрокибернетике. В программе конференции 3 пленарных заседания, работа 5 секций и 2 международных симпозиумов с широким участием студентов и аспирантов. Доклады охватывают широкий спектр проблем - от суббклеточного и нейронного уровня до аппаратно-программных разработок в области человеко-машинных интерфейсов и нейрокомпютеров. Большое внимание уделено работам, связанным с изучением нейрофизиологическим механизмов перцептивных и когнитивных процессов, в т.ч., зрительного и слухового восприятия, сенсомоторной интеграции, навигационного поведения, когнитивных функций.

Возобновлена работа секции по вопросам функциональной межполушарной ассиметрии мозга.

ISBN 978-5-9275-0999-7 (т. 2) ISBN 978-5-9275-1000-УДК ББК 28.071+32.М © НИИ НК ЮФУ, © Издательство ЮФУ, Материалы конференции публикуются при поддержке грантов РФФИ № 12-04-06086, РГНФ № 12-06-14020, Европейского фонда ТЕМПУС PROJECT-159313-TEMPUS-I-2009-1-FITEMPUS-JPCR Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике 2-Й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ «ИНТЕРФЕЙС “МОЗГ-КОМПЬЮТЕР”» _ THE SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM “BRAIN-COMPUTER INTERFACE (BCI)” 2-Й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ «ИНТЕРФЕЙС “МОЗГ-КОМПЬЮТЕР”» ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ БОС-ТРЕНИНГА Е.В. Асланян, В.Н. Кирой, Д.М. Лазуренко, О.М. Бахтин НИИ нейрокибернетики им. А.Б. Когана ЮФУ, kiroy@krinc.ru The research was conducted on 13 relatively healthy устойчивых ЭЭГ-маркёров, которые могут subjects of both sexes (average age: 22) who were идентифицироваться системой и divided into two groups in accordance with J. Streljau использоваться для управления, а воtest results: stable and unstable with dominating вторых, разработка индивидуальных excitement processes. All of them were used the power of alpha- and beta-2- frequencies of frontal and программ тренинга, направленных на их occipital areas of cerebral cortex in order to control усиление, которые учитывают screen representation by biofeedback. Comparative индивидуальные особенности analysis has shown that the unstable subjects with пользователя.

dominating excitement processes were trained quicker, Целью данной работы было изучение but the changes of investigated EEG-frequencies had diffusional character and covered not only "trainable" влияния уравновешенности нервных brain area and frequency ranges but also the процессов на эффективность БОСneighboring ones.

тренинга.

В современной литературе имеется Методика достаточно большое число работ, указывающих на то, что способность В обследовании приняли участие произвольно управлять параметрами добровольцев (7 девушек и 6 юношей, все – биоэлектрической активности собственного студенты ЮФУ), средний возраст которых мозга – тренируемое свойство [1], а составил 22 года. При проведении эффективность управления определяется тренингов участники должны были уровнем мотивации пользователя, его научиться произвольно увеличивать функциональным состоянием [2] и мощность некоторых частот в отдельных индивидуальными особенностями [3], в областях коры. Использовали 4 БОСпервую очередь, способностью к сценария, в которых обследуемому было концентрации внимания [4]. Однако, необходимо увеличить мощность альфа- влияние других психофизиологических (О) или бета-2-частот (O2) в ЭЭГ характеристик личности на эффективность затылочных либо лобных отведений (F и БОС-тренинга, направленного на F2). В рамках каждого сценария в течение произвольную регуляцию электрической одной недели было проведено по активности мозга, изучено крайне слабо.

тренингов 3 блоками (3 дня по 4 тренинга).

Между тем, последнее становится Перед началом обследования проводили актуальным в связи с развитием т.н. систем психологическое тестирование с мозг-компьютер (BCI – Brain Computer использованием теста Я. Стреляу.

Interface), предназначенных для управления Регистрация ЭЭГ осуществлялась при техническими средствами с помощью помощи электроэнцефалографабиотоков мозга, минуя традиционные анализатора «ЭНЦЕФАЛАН» и каналы связи. Принципиальная программного комплекса «РЕАКОР» возможность создания подобного рода производства фирмы «МЕДИКОМ-МТД» систем уже неоднократно показана [5, 6, 7].

(Россия, г. Таганрог). ЭЭГ регистрировали Известно, также, что эффективность таких непрерывно в ходе всего обследования от систем в значительной степени симметричных лобных (F3, F4) и определяется способностью пользователя затылочных (О1, О2) областей коры (по произвольно генерировать или изменять системе 1020). Референтные электроды параметры биоэлектрической активности располагались на мочках ушей. Частота собственного мозга. В связи с этим, особое дискретизации сигналов составляла 250 Гц, значение приобретает, во-первых, поиск Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике полоса пропускания фильтров – 430 Гц. Таблица 1.

Для каждого обследуемого и отведения Результаты 3-х (M.eff.) и 2-факторного рассчитывались усредненные спектры анализа эффективности тренинга двух мощности (СпМ) в частотных диапазонах, групп обследуемых (только Main effects, соответствующих тета-(4-7 Гц), альфа-(8-13 для 1 гр. df=1; 254, для 2 гр. df=1; 158) Ист. Дни тренинга Гц), бета-1-(14-19 Гц) и бета-2-(20-30 Гц) Гр. вариа- 1 – 2 1 – 3 2 – ритмам ЭЭГ. Полученные значения ции F p F p F p подвергались log-трансформации для M.eff. 3,44 0,06 15,50 0,00 5,58 0,лучшего приближения к нормальному O1 3,36 0,07 16,80 0,00 6,39 0,распределению.

O2 2,99 0,09 20,00 0,00 10,26 0,Различия оценивали с использованием F3 3,20 0,07 11,75 0,00 3,40 0,1 F4 2,88 0,09 8,91 0,00 1,90 0,многофакторного дисперсионного анализа Тета 1,10 0,30 6,47 0,01 2,38 0,ANOVA/MANOVA, реализованного в Альфа 2,53 0,11 16,02 0,00 7,07 0,рамках стандартного пакета прикладных Бета-1 1,37 0,24 7,91 0,01 3,36 0,программ Statistica 5, для двух уровней Бета-2 8,22 0,00 22,43 0,00 4,73 0,значимости: р<0,05 (достоверно) и M.eff. 18,89 0,00 69,31 0,00 22,43 0,O1 11,91 0,00 50,12 0,00 9,79 0,0,05<р<0,08 (тренд). Изменения (в %) O2 11,22 0,00 49,04 0,00 17,98 0,оценивали относительно первого состояния F3 10,68 0,00 53,69 0,00 19,91 0,в сравниваемой паре.

2 F4 9,85 0,00 44,00 0,00 15,38 0,Тета 8,08 0,01 21,32 0,00 4,42 0,Альфа 12,94 0,00 30,74 0,00 4,16 0,Результаты и их обсуждение Бета-1 4,51 0,04 49,42 0,00 22,36 0,Бета-2 8,96 0,00 41,06 0,00 16,77 0,Использование теста Я. Стреляу Обозначения: df – число степеней свободы, F позволило разделить всех участников – критерий Фишера, p – уровень значимости, жирным шрифтом выделены достоверные различия обследования на 2 группы: 1 гр. – (p<0,05), подчёркнут – тренд (0,05

уравновешенные (8 человек, 0,8<К<1,2), гр. – неуравновешенные с преобладанием Как следует из таблицы, в ЭЭГ возбуждения (5 человек, К>1,2). Анализ обследуемых 1 гр. к концу второго дня показал, что эти группы различались между тренировок наблюдались лишь собой и по показателю СпМ ЭЭГ (F1-2(1;

незначительные изменения СпМ, а именно, 622)=17,84 р=0,000). Мощность ЭЭГ-частот рост мощности бета-2-частот у обследуемых 2 группы в целом была преимущественно в отведениях левого ниже во всех анализируемых областях полушария. Достоверные изменения (по коры, а в диапазоне бета-2-частот, всем отведениям и по всем анализируемым напротив, выше (F2(1; 194)=11,частотным полосам) наблюдались только к р=0,001), чем у 1 группы, что также концу всей серии тренировок (на третий указывало на преобладание у них день), а навык произвольного управления процессов возбуждения над процессами появлялся после двух дней занятий (т.е., торможения [8, 9].

как минимум, после 8 тренингов). У Целью проводимых тренингов было обследуемых 2 гр. достоверные изменения произвольное увеличение СпМ альфа- и наблюдались уже после первого дня (бета-2-частот в ЭЭГ лобных и затылочных тренинга) занятий. Прогрессивный рост областей коры, поэтому результативность СпМ всех частотных диапазонов во всех процедуры оценивали именно по этим анализируемых областях наблюдался у них параметрам. Анализ показал, что в целом в течение всего времени обучения.

все участники достигли положительного Сравнительный анализ показал, что результата к концу обследования, однако сходная динамика была характерна для динамика эффективности тренингов в всех используемых сценариев (Табл. 2).

разных группах была различной (Табл. 1).

2-Й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ «ИНТЕРФЕЙС “МОЗГ-КОМПЬЮТЕР”» Таблица 2. затрагивали не только тренируемый, но и Изменения СпМ ЭЭГ двух групп соседние частотные диапазоны (Рис. 2).

обследуемых при разных сценариях БОС-тренинга (приведены только Main effects) Дни тренинга СценаГр. 1 – 2 1 – 3 2 – рии F p F p F p О 1,16 0,29 2,62 0,11 0,55 0,O2 1,10 0,30 6,35 0,01 2,42 0,F 0,69 0,41 3,96 0,05 1,71 0,F2 0,48 0,49 2,67 0,11 1,11 0,О 5,17 0,03 12,39 0,00 3,35 0,O2 6,07 0,02 76,46 0,00 34,12 0,F 8,15 0,01 25,65 0,00 3,09 0,F2 5,96 0,02 17,20 0,00 3,77 0,Примечания: для 1 гр. df=1; 62, для 2 гр. df=1; 38;

остальные обозначения как в Табл. 1.

Однофакторный анализ показал, что в ЭЭГ обследуемых 1 гр. достоверные изменения СпМ наблюдались преимущественно в тренируемых областях и в большей степени – в тренируемых Рис. 2. Динамика показателей СпМ ЭЭГ диапазонах частот (Рис.1).

обследуемых 2 гр. (неуравновешенные с преобладанием возбуждения) при разных сценариях БОС-тренинга. Обозначения как на Рис. 1.

Таким образом, было показано, что у уравновешенных лиц (1 гр.) в ходе БОСтренингов изменения СпМ ЭЭГ наступали медленнее, были менее выражены, но более чётко локализованы. У неуравновешенных лиц (2 гр.) изменения наступали быстро, были достаточно выражены, но более диффузны, т.е., в процесс вовлекались не только тренируемые области и частотные диапазоны. Последнее может быть обусловлено более высоким исходным уровнем активированности коры, отражением которого является относительно низкая СпМ тета-, альфа- и высокая – бета-2-частот [8, 9]. Благодаря преобладанию возбуждения и высокой лабильности, у этой группы лиц в условиях Рис. 1. Динамика показателей СпМ ЭЭГ БОС-тренинга в процесс динамично обследуемых 1 гр. (уравновешенные) при разных вовлекаются многие области и частотные сценариях БОС-тренинга. Обозначения: чёрные круги – повышение СпМ, серые – снижение, диапазоны, что позволяет быстро достичь большие – достоверные изменения, малые – тренд.

полезного результата. Однако, это энергоёмкий способ, хотя и даёт В ЭЭГ обследуемых 2 гр. выраженные преимущество во времени.

изменения СпМ наблюдались практически У уравновешенных лиц при во всех анализируемых отведениях и произвольном управлении электрической Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике активностью собственного мозга изменения индивидуальных программ обучения происходят только (или в основном) в тех пользователей BCI.

областях, которые в этом «заинтересованы», т.е., в тренируемых. Работа выполнена при поддержке Последнее может быть связано с тем, что в гранта РГНФ № 12-06-00034.

ЦНС указанных лиц достаточно выражены процессы торможения, которые Список литературы препятствуют вовлечению в процесс 1. Perelmouter J. & Birbaumer N. A binary spelling соседних областей и частотных диапазонов.

interface with random errors. IEEE Trans Этот более медленный способ достижения Rehabilitation Engineering, 2000. 8: 227-232.

результата при БОС-тренинге оказывается, 2. Yoon J.W, Roberts St.J., Dyson M. & Gan J.Q.

во-первых, более экономичным, а воAdaptive classification for Brain Computer Interface вторых, должен позволять формировать systems using Sequential Monte Carlo sampling. Neural более широкий алфавит паттернов ЭЭГ, Networks. In Press. Corrected Proof, 2009.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 58 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.