Энцефалография реального времени

Исследовательская работа по направлению “Энцефалографии реального времени” посвящена развитию математических методов обработки сигналов с целью повышения эффективности реализаций парадигм биологической обратной связи (БОС), нейро-обратной связи (НОС), контура Интерфейс мозг компьютер (ИМК), а также других парадигм, в которых возникает задача анализа многоканальных биологических измерений в режиме реального времени. Перечесленные парадигмы являются замкнутыми системами, работающие в режиме реального времени, и как правило состоящей из трех основных этапов.

Первым этапом является измерение биологической активности человека с помощью различного рода устройств, записывающие электромиографические (ЭМГ), элекортикографические (ЭКоГ), электро- и магнитоэнцефалографические (ЭЭГ-МЭГ) сигналы, характеризующие активность нервно-мышечного аппарата и центральной нервной системы. В контексте БОС и ИМК парадигм данные устройства регистрируют показания массива сенсоров расположенных на коже (ЭМГ), скальпе (ЭЭГ) или в непосредственной близости к поверхности головы человека (МЭГ). Полученный многоканальный сигнал усиливается, оцифровывается и поступает в вычислительное устройство (компьютер) для последующей обработки. 

Второй этап заключается в обработке поступающих многоканальных данных в режиме реального времени и выделении целевых сигналов отражающих различные аспекты биологической активности человека. Как правило задача выделения целевого сигнала разбивается на две последовательные стадии обработки: пространственная и временная фильтрация. В случае пространственной фильтрации многоканальные сигналы комбинируются в один виртуальный канал, имеющий хорошо очерченную физиологическую интерпретацию. Далее, во время второй стадии обработки (временная фильтрация), сигнал виртуального отведения используется для частотного анализа, в котором выделяются осцилляторные компоненты биологической активности. Дополнительными этапами обработки могут быть выделение огибающей узкополосного сигнала, для оценки мощности той или иной осцилляторной активности, а также классификация состояния испытуемого.

Специфика третьего этапа парадигмы энцефалографии реального времени варьируется от в зависимости от приложения. В случае БОС выделенный целевой сигнал предъявляется в качестве обратной связи через одну из сенсорных модальностей человека (визуальная, тактильная, слуховая). В случае ИМК целевые сигналы используются в управлении некоторой компьютерной программой или внешним устройством. Другим интересным применением парадигмы является различного рода стимуляция, привязанная к моменту возникновения некоторого события в мозге.

Основными направлениями исследований лаборатории в данном проекте является развитие методов повышения эффективности реализаций парадигм энцефалографии реального времени,путем увеличения пространственно-временной специфичности обработки сигналов биоэлектрических сигналов. Кроме того исследуются методики прогнозирования эффективности НОС терапии, а также возможность настройки эргономических  параметров предъявления сигнала обратной связи на основе каких либо объективных параметров, отражающих эффективность.