Программный комплекс для анализа электроэнцефалограмм методами теории динамического хаоса
Диссертация
Данные методы обладают одним существенным недостатком. Дело в том, что все они описывают работу головного мозга в целом, практически не касаясь процессов, проходящих на уровне отдельных нейронов и их популяций. В настоящее время существует хорошо разработанная теоретическая модель, реализующая системный подход к деятельности мозга. Эта модель позволяет описывать физиологические процессы… Читать ещё >
Список литературы
- Александров Ю.И. (ред.). Психофизиология. Учебник для вузов. С.-Пб.: 2001. 496 с.
- Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. -М., 1975,447 с.
- Антомонов 10. Г. Моделирование биологических систем. Киев, Наукова думка, 1977, 260 с.
- Афтанас Л. И. Эмоциональное пространство человека: психофизиологический анализ. Новосибирск, 2000, 118 с.
- Бехтерева Н.П. Здоровый и больной мозг человека. М. 1980, 208 с.
- Вассерман Е.Л., Карташёв Н. К., Полонников Р. И. Фрактальная динамика электрической активности мозга. С.-Пб.: Наука, 2004. -208 с.
- Гавриш В., Равич-Щербо И.В., Шибаровская Г. А., Шляхта Н. Ф. Индивидуальная ЭЭГ, её онтогенетическая стабильность и генотипическая обусловленность. В сб.: Мозг и психическая деятельность. Советско-финский симпозиум, п./ред. В. Б. Швыркова и др., М., 1984.
- Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник. С.-Пб. 2001, 752 с.
- И. Гольденберг J1. М. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990.
- Горбань А.Н. Обучение нейронных сетей. М.: изд. СССР-США СП «ParaGraph», 1990. 160 с.
- Гусельников В.И. Электрофизиология головного мозга (курс лекций). М.:1976. 423 с.
- Данько С.Г., Бехтерева Н. П., Шемякина Н. В., Антонова J1.B. Электроэнцефалографические корреляты мысленного переживания эмоциональных личных и сценических ситуаций. // Физиология человека, т. 29, № 3, С. 5 15, 2003.
- Ефремова Т.Н., Куликов М. А. Хаотическая составляющая высокочастотной ЭЭГ человека в состоянии спокойного бодрствования. // Журнал высшей нервной деятельности, т. 52, № 3, С. 283−291, 2002 г.
- Кануников И.Е., Антонова Е. В. Отражение в ЭЭГ человека типа и успешности когнитивной деятельности: применение нелинейных методов в психофизиологии. // Российский Физиологический Журнал им. И. П. Сеченова, т. 46, № 8, 2000, С. 953.
- Кануников И.Е., Антонова Е. В., Белов Д. Р., Марков Ю. Г. Применение теории динамического хаоса для анализа энцефалограмм. // Вестник СПбГУ, сер. 3, вып. 1 (№ 3), 1998, С. 55−61.
- Кропотов Ю.Д., Кремень И. З., Пономарёв В. А. Моделирование зрительной системы с помощью реалистической нейронной сети и её применение в задачах инвариантного описания изображений // Оптический журнал. 1998. — Т.65, № 9. с. 40−45.
- Кропотов Ю.Д., Пахомов С. В. Математическое моделирование механизмов обработки сигналов нейронными популяциями вголовном мозге. Сообщение 1. Постановка задачи и основные свойства модели. // Физиология человека, Т. 7, № 1, 1981, С. 152 162.
- Куликов М.А. Использование методов нелинейной динамики для выявления и описания хаотической составляющей ЭЭГ. // Биофизика, т. 83, вып. 2, С. 314−320, 1993 г.
- Лазарев П.П. Современные успехи биологической физики. Вып. 1. JL, Научное химико-техническое издательство, 1927.
- Меклер А.А. Зависимость нелинейных характеристик ЭЭГ от эмоционального состояния испытуемого. // Тезисы международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Психология XXI века», ред.
- B.Б. Чесноков, С-Пб., изд-во СПбГУ, 2004, С. 86−87.
- Меклер А.А. Обработка ЭЭГ методами фрактального анализа. // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. Т. 90, № 8, С. 77, 2004.
- Меклер А.А. Применение методов нелинейного анализа ЭЭГ.// «Тезисы международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Психология XXI века», ред. В. Б. Чесноков, С-Пб., изд-во СПбГУ, 2003, С. 345−346.
- Наследов А. Д. Математические методы психологического исследования. Анализ и интерпретация данных. Учебное пособие.1. C.-Пб., 2004, 392 с.
- Николис Г. Пригожин И. Познание сложного. М. 1990, 344 с.
- Оппенгейм А.В., Шафер Р. В. Цифровая обработка сигналов. М.: Связь, 1979.
- Прибрам К. Нелокальность и локализация: голографическая гипотеза о функционировании мозга в процессах восприятия и памяти. // Синергетика и психология. Тексты. Вып. 1. Методологические вопросы. Ред. Трофимова И. Н., Буданов В. Г. М.:1997, С. 156- 183.
- Рабинер JT., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.
- Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики. Перцептроны и теория механизмов мозга. М.: Мир, 1965. 480 с.
- Симонов П.В. Высшая нервная деятельность. Мотивационно-эмоциональные аспекты. М.: 1975.
- Соколов Е.Н., Вайткявичус Г. Г. Искусственный интелект: от нейрона к нейрокомпьютеру. М.: Наука, 1990. 237 с.
- Умрюхин Е.А., Судаков К. В. Теория хаоса: преобразующая роль функциональных систем. Российский физиологический журнал им. Сеченова, т.83, № 5 6, С. 90, 1997.
- Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика. М.: Мир. 1992.
- Ухтомский А.А. Доминанта. М.: 1966, 273 с.
- Хакен Г. Принципы работы головного мозга. М.: 2001.
- Швырков В.Б. Введение в объективную психологию. Нейрональные основы психики. М.:1995.
- Швырков В.Б. Изучение активности нейронов как метод психофизиологического исследования поведения. // В сб.: Нейроны в поведении. Системные аспекты, ред. В. Б. Швырков, М., 1986.
- Шустер Г. Детерминированный хаос. М.: «Мир», 1988, 240 с.
- Aks D. J., Zelinsky G. J., Sprott J.C. Memory Across Eye-Movements: 1/f Dynamic in Visual Search. // In: Nonlinear Dynamics, Psychology, and Life Sciences, Vol. 6, No. 1, 2002.
- Albano A.M., Mees A.I., de Guzman G.C., Rapp P.E. Data Requirements For Reliable Estimation of Correlation Dimension. // In: Degn H., ed., Chaos in Biological Systems., NY, 1987, p. 207.
- Anokhin, A.P., Birbaumer, N., Lutzenberger, W., Nikolaev, A., Vogel, Ф F. Age increases brain complexity. // In: Electroencephalography and
- Clinical Neurophysiology, 99, 1996, pp. 63−68. ф 43. Arvanitaki A. Chalazonitis N. Potentials d’activite du soma neuroniquegiant (Aplisia) // In: Arch. Sci. Physiol., vol. 9, 1955, p. 115.
- Babloyantz A. Strange Attractor In the Dynamics of Brain Activity. // In: Haken H. (ed.), Complex Systems Operational Approaches. -Berlin. Springer. 1985.
- Berger, H. Uber das Elektrenkephalogramm des Menschen. // Arch. Psychiat. Nervenkr. 1929- 87, pp. 527- 570.
- Damasio A.R. Emotion and Human Brain. // In: Unity of knowledge.
- The convergence of natural and human science. Ed. A.R. Damasio, A.
- Harringtone, J, Kagan, B.S. Mc Ewen, H. Mass and R. Shaikh, NY, 2001
- Das A., Das P. Characterization of Chaos Evident in EEG by Nonlinear Data Analysis. // Complexity, vol. 7, #3, 2002.
- Dvorak I., Klashka J. Modification of the Grassberger-Procaccia Algorithm for Estimating the Correlation Exponent Of Chaotic Systems With High Embedding Dimension. // In: Physics Letters A, 145, #5, 225−231, 1990.
- Ehlers C.L., Havstad J., Prichard D. and Theiler J. Low Doses of Ф Ethanol Reduce Evidence for Nonlinear Structure in Brain Activity. //1.: The Journal of Neuroscience, 18(18), pp. 7474−7486, 1998.
- Elbert Т., Ray W.Z. and others. Chaos and physiology: Deterministic in Excitable Cell Assemblies. // In: Phisiol. Rev. vol. 74, #1, 1 47, 1994.
- Elul R. The genesis of the EEG // Internat. Rev. Neurobiol. 1972. — V. 15.-pp. 227−272.
- Essex, C. and Nerenberg, M.A.H. Comment on «Deterministic Chaos: The Science and the Fiction» by D. Ruelle. // Proc. R. Soc. Lond. A, 435, pp. 287−292, 1991.
- Faure P., H. Korn. A nonrandom dynamic component in the synaptic noise of a central neuron. // In: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 94, pp. 6506−6511, 1997.
- Field A. A bluffers guide to. spherisity. // In: The British psychological society: Mathematical, Statistical & Computing Section Newsletter, vol. 6, pp. 13−22, 1998.
- Fraiser A.M., Swinney H.L. Independent Coordinates for Strange Attractors From Mutual Information. // Physical Rev. A, 33, #2, pp. 1134- 1140, 1986.
- Glass L. Synchronization and rhythmic processes in physiology. // Nature, 410, pp. 277 284, 2001.
- Goldstein J. The Tower of Babel in Nonlinear Dynamics: Towards the Clarification of Terms. // Chaos Theory in Psychology and Life Sciences. Ed. R. Robertson & A. Combs., 1995, pp. 39−47.
- Grassberger P., Procaccia I., Characterization of strange attractors. // In: Physical Review Letters, 1983, v.50, pp. 346−349.
- Grassberger P., Schreiber Т., Schaffrath C. Nonlinear time sequence analysis. In: Int. J. Bifurcat. // Chaos 1, p. 521, 1991.
- Greenhouse S.W., Geisser S. On methods in the analysis of profile data. // Psychometrika, 24, pp. 95−112, 1959.
- Hegger R., Kantz H., and Sclireiber Т., Practical Implementation of Nonlinear Time Series Methods. The TISEAN package. // In: CHAOS 9, p. 413, 1999.
- Henon, M., A Two-Dimensional Mapping with a Strange Attractor. // In: Communications in Mathematical Physics, vol. 50, pp. 69−77, 1976.
- Hoffman R.E., W.-X. Shi, B.S. Bunney, Nonlinear sequence-dependent structure of nignal dopamine neuron interspike interval firing patterns. //Biophys. J. 69 (1995) 128−137.
- Ikeda К., H. Daido, O. Akimoto, Pliys. Rev. Lett. 45 (1980) 709.
- Jasper H.H. The ten twenty electrode system of the international federation. // Electroencefalog. Clin. Neurophisiol., vol. 10, p. 371, 1958.
- Jeffrey H. J. Chaos game visualization of sequences. // Computers & Graphics, 16, pp. 25−33, 1992.
- Jeong J., B.S. Peterson, J.C. Gore, R.E. HoNman, W.-X. Shi, B.S. Bunny, Bursting as a source of nonlinear deterministic structure in interspike interval firing patterns of nigral dopamine neurons. // Soc. Neurosci. Abstr. (2000) 26.
- Jeong J., Y. Kwak, K. J. Lee. Nonlinear determinism of spiking activity recorded from rat suprachiasmatic nucleus neurons in vitro. // Neurocomputing, 52−54, (2003), pp. 813- 818.
- Jessell T.M., Kandel E.R. Synaptic transmission: a bidirectional and self-modifiable form of cell-cell communication // Cell 72/ Neuron 10. Review suppl., 1993, p. 1.
- Kennel M. В., R. Brown, and H. D. I. Abarbanel. Determining embedding dimension for phase-space reconstruction using a geometrical construction. // Phys. Rev. A, 45, 3403 (1992).
- LeBaron B. Chaos and Nonlinear Forecastability in Economics and Finance // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1994. Vol.348, pp. 397−404.
- Lehnertz K. and Elger С. E. Can Epileptic Seizures be Predicted? Evidence from Nonlinear Time Series Analysis of Brain Electrical Activity. // In: Physical Rew. Letters, 80, #22, pp. 5019 5022, 1998.
- Lempel, A., Ziv, J., On the complexity of finite sequences. // IEEE Trans. Infor. Theory, IT-22, pp. 75−81, 1976.
- Lorenz E. N. Deterministic Nonperiodic Flow. // In: J. Atmos. Sci., vol. 20, pp. 130−141, 1963.
- Lorenz, E.N., Dimension of weather and climate attractors. // Nature, 353, pp. 241−244, 1991.
- Lutzenberger W., Birbaumer N, Flor H., Rockstroh В., Elbert T. Dimensional analysis of the human EEG and intelligence // In: Neurosci Lett., vol.143, N1−2., pp. 10−40, 1992.
- Mackey M.C. & L. Glass. Oscillation and chaos in physiological control systems. // In: Science, vol. 197, pp. 287- 289, 1977.
- Mandelbrot B. Fractals: Form, Chance, Dimension. Freeman, San-Francisco, 1977.
- Mandelbrot B.B., Fractals and scaling in finance. Springer, 1997, 551 P
- Mardanov K., Yu. Pis’mak, A. Potyagailo. General properties of realistic neural network dynamics // Computers & Mathematics with Applications, Volume 34, Issues 7−8, October 1997, pp. 657−666.
- Mardanov K.A. Investigation of the Realistic Neural Networks Model with Dynamical Synaptic Connections. // 3rd. European Conference on Artificial Life (Granada, Spain, June 4−6, 1995), Abstracts book, p. 76.
- Matcharashvili, T., Chelidze, Т., Javakhishvili, Z., Nonlinear analysis of magnitude and interevent time interval sequences for earthquakes of Caucasian region. // Nonlinear Processes in Geophysics, 2000, 7, pp. 9−19.
- Mensour В., Longtin A. Chaos control in multistable delay-differential equations and their singular limit maps. // In: Physical Review E, vol. 58., #1, pp. 410−422, 1998.
- Miramontes O., Rohani P. Intrinsically generated coloured noise laboratory insect populations. // In: Proc. R. Soc. Lond. B, 265, 1998, pp. 785−792
- Montroll E., Badger W. Quantitative aspects of social phenomena. Gordon and Breach, London, 1974.
- Muller В., Reinhardt J. Neural networks. Springer-Verlag. 1990. 267 p.
- Nelson D. (ed.). The Penguin Dictionary of Mathematics. New York -London, Penguin Books, 1998.
- Palus M. Nonlinearity in normal human EEG: cycles, temporal asymmetry, nonstationarity and randomness, not chaos. // Biol. Cybern. 75, pp. 389 -396. 1996.
- Poincare H., Les methodes nouvelles de la mechanique celeste. Gauthier-Villars, Paris, 1892.
- Polonnikov R.I., Wasserman E.L., Kartashev N.K. Regular Developmental Changes in EEG Characteristics. // International Journal of Neuroscience, vol. 113, pp. 1615 1639, 2003.
- Provenzale A., Smith L. A., Vio R., and Murante G. Distinguishing Between Low-Dimensional Dynamics and Randomness in Measured Time Series. // In: Physica D, 58, p. 31, 1992.
- Ramon-y-Cajal S. Histologic du systeme nerveux de Phomme et des vertebras. Consejo Superior de Investigaciones Ceintificas, Institute RamonyCajal, 1952.
- Rapp P. E., Bashore Т., Martinerie J., Albano A., Zimmerman I. and Mess A. Dynamics of Brain Electrical Activity. // In: Brain topography, 2, pp. 99−118, 1989.
- Rosenstein M.T., Collins J.J., De Luca C.J. A Practical Method for Calculation Largest Lyapunov Exponents for Small Data Sets. // In: PhysicaD, 65, p. 117, 1993.
- Ruelle, D. Deterministic chaos: the science and the fiction. // In: Proc. R. Soc. Lond. A, 427, pp. 241−248, 1990.
- Sano M. Sawada J. Measurement of the Lyapunov Spectrum from a Chaotic Time Series. // In: Physical Review Letters 55, p. 1082, 1985.
- Schreiber T. Interdisciplinary application of nonlinear time series methods. // Physics Reports, vol. 308, pp. 1−64, 1999.
- Schreiber T. Is nonlinearity evident in time series of brain electrical activity? // In: K. Lehnertz, С. E. Elger, J. Arnhold, and P. Grassberger, eds., Proceedings «Chaos in Brain?», World Scientific, Singapore (2000)
- Seung H. S. How the brain keeps the eyes still. // In: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 93, pp. 13 339−13 344, 1996.
- Skinner J.E., Carpeggiani C., Landisman C.E., Fulton K.W. Correlation dimension of heartbeat intervals is reduced in conscious pigs by myocardial ischemia. // In: Circulation Research, Vol. 68, pp. 966−976, 1991.
- Skinner J.E., Lie J.T., Entman M.L. Modification of ventricular fibrillation latency following coronary artery occlusion in the conscious pig: the effects of psychological stress and beta-adrenergic blockade. // Circulation 51, pp. 656−667, 1975.
- Sprott, J. C., Rowlands, G., Chaos data analyzer- the professional version. AIP, NY, 1995.
- Takens F. Detecting strange attractors in turbulence. // In: D.A. Rand and L.S. Young, editors, Dynamical Systems and Turbulence,
- Warwick 1980, Lecture Notes in Mathematics, 898, pp. 366 381. Springer, Berlin, 1981.
- Takens, F. On the numerical determination of the dimension of an attractor. // In: Dynamical systems and bifurcations (Eds. B.L.J. Braaksma, H.W. Broer and F. Takens). Lect. Notes in Math. 1125, Springer, Heidelberg. 1985.
- Theiler J. Spurious Dimension from Correlation Algorithms Applied to Limited Time Series Data. // In: Physical Rev. A, 34, #3, p. 2427, 1986.
- Tsonis A. Chaos: from Theory to Applications. NY. Premium Press. 1992.
- Tsonis, A.A., Eisner, J.B., The weather attractor over short timescales. //Nature, 333, pp. 545−547, 1988.
- Tukey, J. W. The problem of multiple comparisons. Unpublished manuscript, Princeton University, 1953.
- Ulbikas J., A. Cenys, O.P. Sulimova. Chaos parameters for EEG Analysis. // In: Nonlinear Analysis: Modelling and Control, Vilnius, IMI, 1998, No 3.
- Webber C.L., Zbilut J.P. Dynamic Assessment of Physiological Systems and States Using Recurrence Plot Strategies. // In: J. Appl. Physiol., 76, pp. 965−973, 1994.
- Widman G., Schreiber Т., Rehberg В., Hoeft A., and Elger С. E. Quantication of Depth of Anesthesia by Nonlinear Time Series Analysis of Brain Electrical Activity. // In: Physical Rev. E, 62, p. 4898, 2000.
- Zbilut J.P., Webber C.L. Jr. Embeddings and Delays As Derived From Quantification From Recurrence Plots. // In: Physics Letters A, 171, pp. 199−203, 1992.121