Разработка российских ученых поможет быстро выявить болезни головного мозга

Новый математический метод обработки данных о состоянии головного мозга позволяет быстро и точно диагностировать неврологические проблемы даже на основе небольшого объема данных без длительных тестов, которые могут быть затруднительны для людей пожилого возраста. Разработку представили ученые Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ им. И. Канта) и Университета Иннополис. По словам ученых, предложенный метод обработки показателей электроэнцефалографии (ЭЭГ) является вариацией вейвлет-анализа — математического подхода, позволяющего изучать различные частотные компоненты данных во временном распределении.

«Вейвлет-анализ – мощное средство диагностики поведения живых систем, включая мозг человека, требующий довольно большого массива данных, то есть длительных разнообразных тестов. В медицине же часто необходимо соблюдать ограничения на нагрузку пациентов, особенно когда мы имеем дело с пожилыми людьми», — объяснил руководитель Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис, главный научный сотрудник Балтийского центра нейротехнологий и искусственного интеллекта Александр Храмов.

Исследователи работали с двумя группами взрослых добровольцев молодого и пожилого возраста, регистрируя сигналы ЭЭГ при выполнении задач на мелкую моторику. Ограничив себя этими данными, ученые усовершенствовали алгоритм обработки так, чтобы получить эффективный результат.

«Мы предложили использовать новый метод – кумулянтный анализ в вейвлет-пространстве. Для диагностики мы используем параметры двумерных распределений высокого порядка, асимметрию и эксцесс. Анализ ограниченных данных новым методом повысил точность и детализацию описания процессов старения в нейронах головного мозга, связанных с моторной функцией», — рассказал Александр Храмов.

Ученые полагают, что полученные в ходе исследования данные о возрастной динамике изменений нейронов могут также выступать маркерами некоторых неврологических заболеваний. На следующем этапе планируется разработка методов ранней диагностики нейродегенеративных заболеваний у пожилых людей по результатам простых тестов. Исследование ведется в рамках стратегического проекта БФУ им. И. Канта «Когнитивное долголетие» при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).

Результаты опубликованы в журнале Chaos, Solitons & Fractals (https://doi.org/10.1016/j.chaos.2022.112038).