К методике энтропийного анализа ээг

Аннотация

Одним из информативных показателей психофизиологического состояния является уровень асимметрии фаз основного ритма ЭЭГ [1, 2 и др.]. Этот показатель может быть рассчитан как математическое ожидание знака первой производной ЭЭГ

Полный текст

Δ = (n₊ - n_- ) / n = P₊ - P_-

где п+ и п- — количество точек на ЭЭГ (при квантовании ее с шагом At), в кото­рых она возрастает и убывает, Р+ и Р- — вероятности соответствующих точек.

Если P₊ = P_-= 0,5, то асимметрии нет. Это состояние наблюдается в покое. При изменении интенсивности нервной деятельности мозга начинается расхождение вели­чин P₊ и P_- [1]. Этот факт наводит на мысль, что для анализа ЭЭГ могут быть применены методы теории информации. Можно полагать, что когда тот или иной участок коры мозга находится в покойном состоянии, то соответствующие нейроны колеблются в режиме «холостого хода». Устанавливается регулярная ритмика, и ЭЭГ приобретает упорядоченный характер. В теории информации степень неупорядочен­ности измеряется энтропией Н. Поэтому можно ожидать, что в покое энтропия долж­на быть близка к нулю. Как только анализируемый участок приходит в активное состояние, одни нейроны возбуждаются, другие затормаживаются, и суммарная ЭЭГ должна приобретать черты беспорядочности. Энтропия ее будет возрастать. Для опре­деления энтропии Н знака первой производной ЭЭГ можем воспользоваться класси­ческой формулой К. Шеннона [3]:

где Нп называется энтропией n-го порядка, a1 —знак первой производной в і-й точ­ке, H(а₁, a₂ ..., а_n ) —энтропия знаков первой производной в п точках (безусловная энтропия). Энтропия, получаемая по формуле (2), измеряется в битах.

Чем больше величина Н, тем более активен данный участок коры, и наоборот. Для проверки этого положения проводили следующий опыт. У испытуемого записывали ЭЭГ в фоне, в процессе счета от 1 до 10 и в процессе произнесения им случайных чи­сел. Оба задания связаны с деятельностью лобных отделов мозга, причем наиболее сложным является задание второе. Поэтому можно ожидать, что в процессе выполне­ния этих тестов ЭЭГ лобной области будет приобретать более беспорядочный харак­тер, и энтропия ее должна быть больше.

Расчет энтропии проводили на ЭВМ М-222 (до 8-го порядка). Он полностью подтвердил указанные ожидания. В покое энтропия в переднелобном отведении рав­нялась 0,66, в процессе счета — 0,72, в процессе произнесения случайных чисел — 0,80 битам.

Изложенный метод обработки может быть применен для исследования функцио­нальных сдвигов, проявляющихся в дизритмии корковых ритмов, а также для реше­ния проблем локализации психофизиологических функций в норме и патологии.

В последнем случае энтропия должна быть измерена по всем отведениям и усреднена. Участки мозга, энтропия которых ниже среднего уровня, имеют пониженную актив­ность, и наоборот.