Сотрудники Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН разработали революционный метод анализа электроэнцефалограмм (ЭЭГ), который позволяет «увидеть» скрытые ритмы и волновые процессы мозга с помощью необычного математического инструмента — системы функций Уолша. Раньше эти подходы успешно применялись для расшифровки генетических последовательностей ДНК, но теперь исследователи адаптировали их для изучения мозговой активности.
Суть метода заключается в том, что сложный сигнал ЭЭГ преобразуется в символьную последовательность из четырёх букв — A, G, T, C, подобно тому, как записана ДНК. Затем с помощью специальных алгоритмов строятся наглядные графики и трёхмерные карты, которые визуализируют структуру сигналов мозга в состоянии покоя и во время умственной нагрузки — например, при решении арифметических задач в уме.
На таких картах хорошо видны различия: в спокойном состоянии паттерны выглядят более упорядоченно, а при нагрузке появляются новые «кластеры» активности, особенно в лобных долях мозга. Это открытие может помочь в диагностике когнитивных состояний, утомления, стресса и, возможно, некоторых неврологических расстройств.
Метод не только нагляден, но и эффективен: он позволяет выявлять скрытые циклы и хаотические компоненты в сигналах ЭЭГ, что раньше было трудноразличимо. Для работы с данными было разработано специальное программное обеспечение, способное обрабатывать сигналы в реальном времени.
Эта работа открывает новые горизонты в нейронауке и биомедицинской визуализации, предлагая инструмент, который может сделать анализ энцефалограмм более точным, информативным и доступным для врачей и исследователей.
Исследование опубликовано в журнале «Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
