Реконструкция электрической функциональной структуры мозга человека по данным электроэнцефалографии при различных моделях головы и сравнение с данными магнитной энцефалографии

Метод функциональной томографии по данным многоканальных измерений преобразует набор временных рядов в пространственное распределение электрических или магнитных источников, и успешно используется для изучения биологических и физических объектов. В данной работе рассматривается применение метода к данным электроэнцефалографии при различных моделях головы. Обратная задача решалась в приближении эквивалентного токового диполя. Были рассмотрены однослойный и трехслойный сферический проводники в качестве приближенных моделей головы человека. В данном исследовании мы использовали данные электроэнцефалографии и магнитно-резонансной томографии, полученные из общедоступного хранилища данных OpenNEURO. Эксперименты были поставлены в Центре медицинских наук Университета Оклахомы, США. Электроэнцефалограммы длительностью 600 секунд были записаны в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами, участвовали 34 здоровых добровольца. Регистрация данных была произведена на 128-канальном электроэнцефалографе, что позволило детально рассмотреть активность мозга. Для локализации и представления источников в мозге со всех испытуемых были сняты Т1-взвешенные структурные магнитно-резонансные томограммы с разрешением в 1 мм. Нами было выполнено преобразование Фурье полных временных рядов, что позволило получить детальные многоканальные спектры. На всех спектрах виден широкий пик альфа-ритма в полосе частот от 8 до 13 Гц. Для всех источников в этой полосе обратная задача была решена в однослойной и в трехслойной моделях головы и были построены трехмерные карты активности мозга – электрические функциональные структуры источников альфа-ритма. Было найдено, что распределения источников, найденные по электроэнцефалограмме в однослойной и трехслойной моделях, находятся в разумном согласии, при этом источники в трехслойной модели распределены более широко и качественно согласуются с данными магнитной энцефалографии. Метод может быть использован для изучения пространственного распределения активности мозга по данным электроэнцефалографии при реалистических моделях головы.