Институт математических проблем биологии РАН – филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, Пущино, Россия

Аннотация. Связанные с полом различия в старении человеческого мозга изучались с использованием большого массива экспериментальных данных. В качестве источника данных использовался открытый архив CamCan: магнитные энцефалограммы, зарегистрированные совместно с магнитно-резонансными изображениями головы, были получены для каждого из 434 испытуемых (в возрасте 18–87 лет, средний возраст 54.7 ± 18.4 года): 217 женщин (в возрасте 18–87 лет, средний возраст 54.5 ± 18.4 года) и 217 мужчин (в возрасте от 18 до 84 лет, средний возраст 54.8 ± 18.3 года). Записи были разделены на 10-летние возрастные группы, каждая из которых состояла из равного числа мужчин и женщин, чтобы правильно рассчитать средние интерсексуальные характеристики. Путем массового решения обратной задачи были рассчитаны функциональные томограммы - пространственные распределения элементарных спектральных составляющих. Физиологический шум был устранен путем совместного анализа функциональной томограммы на основе МЭГ и магнитно-резонансного изображения для каждого испытуемого. Затем многоканальные спектры были преобразованы во временные ряды мощности элементарных токовых диполей. Суммарная электрическая мощность была рассчитана в шести стандартных диапазонах частот (1–4 Гц – дельта; 4–8 Гц – тета; 8–13 Гц – альфа; 13–21 Гц – бета-1; 21–30 Гц – бета-2; 30–48 Гц – гамма), и были изучены половые различия в возрастных изменениях. Было обнаружено, что в самой молодой возрастной группе (18–29 лет) суммарная электрическая мощность мозга у мужчин в 1.5 раза превышает аналогичную мощность у женщин. У взрослых мужчин и женщин (30–69 лет) мощности примерно равны, в то время как в более старших группах (70–87 лет) общая мощность мозга мужчин выше. Возрастные зависимости в различных частотных диапазонах, как правило, различны для мужчин и женщин, за исключением более высоких частот 21–48 Гц. Можно сделать основной вывод, что после интерсексуального усреднения общая электрическая мощность человеческого мозга остается неизменной на протяжении всей жизни от 18 до 87 лет. Предложенный метод совместного анализа МЭГ и МРТ может быть использован для дальнейшего изучения особенностей строения головного мозга, связанных с полом, в их связи с возрастными изменениями.

Ключевые слова: магнитная энцефалография, многоканальное преобразование Фурье, массовое решение обратной задачи, токовые диполи, половые различия в возрастных изменениях мозговых ритмов, интерсексуальное усреднение