WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 58 |

отдельными целевыми стимулами в режиме 6. Gibert G. et al. 4th International Brain-Computer Interface Workshop and Training Course. 2008.

с трехкратным предъявлением была 7. Sellers E.W. et al. Biol Psychol. 2006. 73(3):242-52.

недостаточно высокой, чтобы вызвать 8. Salvaris M. et al. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.

изменения точности классификации для 2010. 2010:4189-92.

соответствующих номеров стимулов.

9. Shishkin S.L., Ganin I.P., Kaplan A.Y. Neuroscience Однако классификатор в данной работе Letters. 2011. 496(2):95-99.

настраивался при значительно большем Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике О НЕКОТОРЫХ ЭЭГ КОРРЕЛЯТАХ РЕАЛЬНОЙ И ИДЕОМОТОРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Д.М. Лазуренко, В.Н. Кирой, Е.В. Асланян, О.М. Бахтин НИИ нейрокибернетики им. А.Б. Когана ЮФУ, г. Ростов-на-Дону mityasky@ya.ru, kiroy@krinc.ru The activity of the human brain during movement and Методика voluntary motor imagery was investigated. It was shown that the negative shift of the potential associated with Настоящая работа была посвящена the real and imagery movement preparation. The исследованию ЭЭГ феноменов, difference of the spatiotemporal structure of the surface-negative wave in the real and imagery формирующихся в процессе произвольной movement was not significant. Recent data suggests реальной и идеомоторной деятельности. В that there are differences between late обследованиях участвовали 8 человек (potentials of the movement and motor imagery.

мужчины и 4 женщины), средний возраст которых составлял 26 + 2 года. В процессе Введение обследования участники находились в удобном положении (в кресле), в свето- и Постоянно растущий интерес к звукоизолированной камере. Каждый из поиску в электрической активности мозга них участвовал в обучающей процедуре и человека специфических паттернов, двух тестовых обследованиях. Во время связанных с произвольной мыслительной обучения обследуемым было предложено или идеомоторной деятельностью, связан, произвольно выполнять заданное движение прежде всего, с разработкой Brain-Computer (поднятие предплечья в вертикальной Interface (BCI, [1, 2, 3]). Одной из целей плоскости при покоящемся на разработки такого рода систем является подлокотнике кресла локтевом суставе) создание невербального канала правой или левой рукой с интервалом 10 с в коммуникации и контроля для частично любой последовательности, но с тем или полностью парализованных лиц, в т.ч., условием, что после реального движения для их реабилитации [4, 5]. Наряду с этим, должно было следовать его мысленное интенсивно разрабатываются подходы к (идеомоторное) повторение. После созданию как инвазивных, так и выполнения этого комплекса ему неинвазивных BCI, способных управлять надлежало сигнализировать об окончании искусственной конечностью работы нажатием на кнопку. В процессе (нейропротезом) [6] и устройствами обучения они адаптировались к условиям передвижения (инвалидным креслом) [3].

обследования, тренировались работать в Экспериментально продемонстрировано, заданном темпе. При этом определялись что как в ЭКоГ, так и ЭЭГ человека и индивидуальные скоростные животных имеют место паттерны характеристики. Обучение проводилось без электрической активности, пригодные для регистрации ЭЭГ.

управления внешними устройствами. С В процессе тестовых обследований другой стороны, разработаны и все участники выполняли движения левой продолжают совершенствоваться или правой рукой в любой алгоритмы и методы идентификации последовательности и произвольном темпе специфических ЭЭГ-феноменов с целью с интервалом не менее 6 и не более создания BCI-систем [7, 8], что позволяет секунд. Следом за реальным движением надеяться на появление более эффективных они должны были также выполнить BCI, прежде всего, с точки зрения скорости аналогичное идеомоторное движение (в и точности управления.

течение 2-4 секунд), дополнительного сигнала об окончании которого не требовалось. Всего выполнялось по 2-Й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ «ИНТЕРФЕЙС “МОЗГ-КОМПЬЮТЕР”» таких циклов (реальное – мысленное паттернов ЭЭГ было выбрано 2 временных движение, серия Д+МД) как для левой, так окна, а именно, -500-150 мс перед и правой руки. Обследуемым также было выполнением реального движения и предложено выполнить по 30 реальных +2500+4500 мс во время его мысленного движений руками в любой повторения. Дополнительно рассчитывался последовательности и произвольном коэффициент корреляции (КК) между режиме с интервалом 6-10 секунд, но без сигналами, зарегистрированными по ЭЭГ- мысленного их повторения (серия Д). и двум вспомогательным миографическим Источником данных для анализа каналам (правой и левой руки), с тем, служили безартефактные отрезки ЭЭГ, чтобы исключить влияния миографических регистрируемой от 14 стандартных артефактов. Корреляционный анализ отведений по международной системе «10- показал, что величина КК не превышала 20», а именно: f7, f8, f3, f4, c3, c4, p3, p4, o1, ±0,16.

o2, t3, t4, t5, t6. Запись ЭЭГ осуществлялась монополярно с референтами, Результаты и обсуждение расположенными на мочках ушей.

Дополнительно регистрировали Поскольку длительность электромиограмму поверхностных мышц обследования составляла более часа, обеих рук, сгибающих предплечье в прежде всего, было проведено сравнение локтевом суставе (m. brachioradialis) и спектральных характеристик ЭЭГ электроокулограмму (горизонтальную и обследуемых, зарегистрированной в вертикальную) для удаления артефактов, состоянии покоя с открытыми и закрытыми связанных с движением глаз и морганием. глазами до начала и после окончания Частота дискретизации сигнала по каждому работы. Сравнение не выявило из каналов регистрации составляла 256 Гц. достоверных различий между данными Энцефалографические сигналы состояниями ни в одном частотном подвергались предварительной обработке диапазоне. Последнее позволяет полосовым фильтром с полосой утверждать, что наблюдаемые изменения пропускания 1-70 Гц и режекторным пространственно-временной организации фильтром 50 Гц. Все обследования ЭЭГ были связаны не с изменением проводились с помощью усилителя функционального состояния мозга, а со биопотенциалов «Энцефалан» (элитная спецификой выполняемой деятельности.

версия, «Медиком-МТД», г. Таганрог). Время выполнения реальных Для обнаружения потенциалов, движений как правой, так и левой рукой у связанных с реальными и мысленными всех обследуемых составляло, в среднем, движениями, и определения временного 1629 мс (St_Dv +146,12; -146,12).

окна для классификации применялась Достоверных отличий во временных процедура суперпозиции и обратного характеристиках при выполнении усреднения сигналов относительно меток движений между правой и левой руками инициации движений. Метки обнаружено не было. В процессе работы устанавливались offline после фильтрации время, затрачиваемое на выполнение дополнительных миографических каналов реальных движений, также достоверно не полосовым фильтром (0,1-4 Гц). После изменялось, что свидетельствовало в фильтрации для каналов миограммы был пользу сохранения у обследуемых установлен условный порог 10 мкВ, по состояния оптимальной достижении которого выставлялась метка, работоспособности.

соответствующая началу движения. Такой Определение времени, подход позволил выделить ряд затрачиваемого на выполнение мысленного компонентов, связанных как с движения, производилось в рамках выполнением реальных (ПСД), так обучающей процедуры и заключалось в мысленных (ПСМД) движений. Для измерении интервала между реальным детального анализа и классификации движением и нажатием на кнопку, Материалы XVI Международной конференции по нейрокибернетике сигнализирующим об окончании максимально и локально выражен идеомоторного акта. Данный интервал примерно за 50 мс до начала движения над практически во всех анализируемых зоной моторного представительства случаях составлял около 2550 мс (St_Dv - работающей руки и имел амплитуду до -119,254; +119,256). Учитывая феномен мкВ.

последвигательной -синхронизации, Завершался вышеописанный комплекс продолжительность которого, по данным потенциалов через 800 мс после начала зарубежных авторов [9], составляет до 500 движения положительным компонентом мс, а также время на формирование (волной реафферентации) с амплитудой моторного ответа (не более 300 мс), чистое мкВ (St_Dv -1,131; +1,143), характерной время, затрачиваемое на мысленное для баллистических движений. Компонент представление движения, составляло около Р800 приходился точно на середину 1750 мс (St_Dv -119; +119). выполняемого движения и соответствовал Анализ усредненных положению руки в наивысшей точке после индуцированных потенциалов (Рис.1) поднятия. Возврат конечности в исходное позволил выделить три предшествующих состояние сопровождался появлением еще реальному движению компонента как в одного негативного компонента во серии Д, так и Д+МД. Ранний негативный временном интервале +750 +1500 мс с потенциал, выраженный билатерально с амплитудой от 4 до -12 мкВ (Mean 5,амплитудой до -5 мкВ (St_Dv -1,734; мкВ, St_Dv -7,554; +7,556), который также +1,779), развивался во временном окне - оканчивался быстрым позитивным 1,2-0,5 с. Поздний негативный потенциал реафферентным компонентом с – латерализованный компонент во амплитудой до 7 мкВ (St_Dv -1,012;

временном окне -0.5 -150 мс с +1,011). В течение следующих 500 мс амплитудой до -9 мкВ (St_Dv -2,669; позитивный потенциал полностью угасал, а +2,647). Его амплитудная карта для амплитуда ЭЭГ возвращалась к фоновым отведений C3 и C4 представлена на рис.1. значениям, что совпадало с фактическим окончанием движения и завершением миографической активности.

Комплекс потенциалов (в серии Д+МД), связанных с мысленным воспроизведением движения, представлял собой негативно-позитивное колебание во временном окне +2500 +4500 мс.

Длительность негативного компонента достигала 1300 мс (St_Dv -115,223;

+115,222), а его амплитуда составляла до -мкВ (St_Dv -1,551; +1,546). Он регистрировался, в том числе, в лобных, прецентральных и двигательных зонах, однако максимум амплитуды наблюдался в полушарии, контрлатеральном работающей руке (см. рис. 1). Следовавший за ним положительный (реафферентный) Рис. 1. Динамика корковых потенциалов в отведениях С3 и С4 в рамках серии Д и Д+МД для компонент продолжался еще 500 мс и обследуемых. Серия Д - черная линия, серия Д+МД диффузно охватывал всю кору, после чего - серая. Черная стрелка - реальное движение, серая - амплитуда сигнала также возвращалась к мысленное. Черный круг – окончание работы.

фоновым значениям. Общая продолжительность негативно-позитивного Наряду с указанными, как в серии Д, комплекса потенциалов в рамках тестовых так и Д+МД за 120-90 мс до начала процедур составляла, в среднем, 1812 мс реальных движений формировался (St_Dv -71,556; +71,557), что совпадало с моторный потенциал, который был 2-Й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ «ИНТЕРФЕЙС “МОЗГ-КОМПЬЮТЕР”» теоретическим расчетом, сделанным при В настоящее время ведется работа по обучении обследуемых. использованию медленных негативных Обращает на себя внимание потенциалов, связанных с идеомоторной отсутствие моторного потенциала (МП) в деятельностью, в качестве маркеров для формирующемся идеомоторном паттерне задач классификация пространственноэлектрической активности мозга, на что временных паттернов ЭЭГ в рамках также указывала в своей монографии нейросетевого подхода.

М.П.Иванова [10]. Исчезновение МП при мысленном выполнении движения можно Выводы объяснить отсутствием его реального воспроизведения. В данном случае, МП 1. ЭЭГ феномены, формирующиеся в играет роль потенциала инициации и может условиях подготовки к выполнению быть связан с пусковыми командными реального движения и во время его процессами, тогда как медленная мысленного воспроизведения, достоверно негативная волна связана, скорее, с не отличались, однако имели место отличия преднастройкой и мысленным между поздними компонентами ПСД и формированием программы предстоящего ПСМД.

движения. 2. Для целей классификации Статистический анализ (ANOVA) пространственно-временных паттернов показал, что медленная негативная волна во ЭЭГ, связанных с реальной и идеомоторной время выполнения мысленного движения деятельностью, представляется не отличалась от таковой при его реальном перспективным использование выполнении по своим амплитудно- электрографических феноменов во временным характеристикам (Main Effect временных окнах -500 -150 мс и +Fд-мд (1;1468)=1,869; р=0,44), однако имело +3800 мс.

место ее отличие от фоновой ЭЭГ – покоя с открытыми глазами как в серии Д, так и Список литературы 1. Иваницкий А. М., Наумов Р. А., Роик А. О. // Д+МД (рис. 2).

Вопр. Искус. Интеллекта, 2008, № 1 с. 93-102.

2. Кирой В.Н. и др. Журнал высшей нервной деятельности им.И.П.Павлова, 2010.-N 5. С.525-533.

3. Kai J. Miller et al. PNAS. Neuroscience, February 16, (2010), doi:10.1073/ 0913697107.

4. J.P. Donoghue, Nat. Neurosci, 5 Suppl. (2002), pp.

1085–1088.

Рис. 2. Результат однофакторного ANOVA-анализа 5. Kobashi N. et. al., European Journal of ПСД и ПСМД по сравнению с покоем с открытыми Neuroscience Volume 35, Issue 9, pages 1513– глазами. ЛР-левая рука, ПР-правая рука, МЛР1521, May мысленно левая рука, МПР-мысленно правая рука.

6. Waldert S. et al. Journal of Physiology. Paris.

Серым обозначены достоверные различия.

Corrected Proof. August 2009, p. 244-254.

7. Muller K.R. and Blankertz B. IEEE Signal Proc.

Обнаружены феномены, связанные с Mag., 23: 2006. P. 125–128.

участием не только контр-, но и 8. Pfurtscheller G. et al Neuroscience. 2010. Apr. vol.

ипсилатерального полушария в реальной и 2. P. 3389-3400.

идеомоторной деятельности. Достоверные 9. C. Keinrath et al. Int. Journal of Psychophysiology 62 (2006) 321–отличия также обнаружены при сравнении 10. Иванова М.П. Монография, 1991, с.104-126.

поздних компонентов ПСД и ПСМД (Main 11. Жаворонкова Л.А. Правши-левши. М.: Наука.

Effect, Fд-мд (1;1468)=44,183; р=0,011).

2006. 223 с.

С другой стороны, в литературе 12. Pfurtscheller G. e.a. Brain Res. 2006b. 1071.

имеются указания [6, 11, 12, 13, 14] на P.145–152.

13. Leuthardt E.C., Miller K.J., Schalk G.

отсутствие достоверных различий между Neuroscience. 2007. Feb. P. 2424-2432.

потенциалами мозга, воспроизводимыми в 14. McFarland D.J., Miner L.A., Vaughan T.M., условиях реальной и идеомоторной Wolpaw J.R. // Brain Topogr. 2000a. 3. P.177–186.

деятельности, что, как нам представляется, требует дополнительной проверки.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 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.