Парциальная спектроскопия человеческого мозга на основе совместного анализа данных МЭГ и МРТ. Применение к массиву данных CamCAN
Рыкунов С.Д., Бойко А.И.
Институт математических проблем биологии РАН -филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Пущино, Россия
Аннотация. Разработана новая технология расчета спектральных характеристик различных отделов головного мозга человека. Технология объединяет два типа пространственных данных: 1) функциональную томограмму на основе МЭГ, отражающую пространственное распределение электрических источников, и 2) анатомическую структуру мозга, полученную с помощью магнитно-резонансной томографии. Многоканальные магнитоэнцефалограммы использовались для расчета функциональной томограммы путем точного анализа в пространстве частота-паттерн, разделяющего активность мозга на набор элементарных осцилляций. В функциональной томограмме каждому спектральному компоненту, генерируемому эквивалентным токовым диполем, соответствует уникальная пространственная локализация. Исходя из этого факта, были рассчитаны парциальные спектры - наборы частот, генерируемых различными анатомическими областями мозга. Индивидуальная пространственная структура отделов мозга определялась путем аннотированной сегментации магнитно-резонансной томограммы для каждого исследуемого субъекта. Парциальный спектр отдела мозга складывался из набора частот, локализованных в этом отделе. В данной работе были рассчитаны парциальные спектры 15 отделов мозга для 600 испытуемых, используя наборы данных МЭГ и МРТ, полученные из открытого архива CamCAN. Были рассчитаны средние спектры и оценено распределение спектральной мощности между отделами мозга.
Ключевые слова: магнитная энцефалография, преобразование Фурье, анализ данных в пространстве частота-паттерн, функциональная томограмма, магнитно-резонансная томография, парциальный спектр