Отслеживание изменений уровня бодрствования с помощью рассчитываемых по спектральной мощности ЭЭГ-индексов

Существует потребность в эмпирических индикаторах, позволяющих с высоким временным разрешением отслеживать тонкие изменения уровня бодрствования. Мы поставили перед собой целью оценить применимость в этом отношении нескольких индексов, основанных на средней спектральной мощности ЭЭГ-ритмов, а также БИС-индекс, применяемый в анестезиологии. 26 добровольцев приняли участие в эксперименте с форсированным пробуждением из третьей стадии дневного сна: сразу после звука будильника от них требовалось решать зрительно-моторные и арифметические задачи. Из ЭЭГ-записей выделялись безартефактные сегменты на разных уровнях бодрствования: во время сна, при пробуждении, в неполном бодрствовании (когда выполнение задачи было еще затруднено) и в полном бодрствовании (когда восстанавливалась способность правильно решать задачи). Для них рассчитывали ЭЭГ-индексы и проводили анализ способности каждого индекса дифференцировать эти состояния. Полученные результаты выявили, что наиболее показательными индексами были Гамма/Бета, Бета/Дельта, Гамма/Дельта, Комплексный индекс ((Альфа + Бета)/(Дельта + Тета)) и БИС-индекс. Затем для этих индексов провели оценку зависимости их значений от мышечных и глазодвигательных артефактов, а также насколько сильно их значения изменяются при открывании либо закрывании глаз. Мышечные артефакты оказали наибольшее влияние на индекс Гамма/Бета, а артефакты от движений глаз – на индексы Бета/Дельта, Гамма/Дельта и Комплексный индекс. Очистка артефактов фильтрацией и ICA-преобразованием значимо улучшила их показатели. В итоге наиболее информативным оказался БИС-индекс – он меньше зависел и от мышечных, и от глазодвигательных артефактов. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что ЭЭГ-индексы могут быть удобным инструментом для отслеживания тонких изменений уровня бодрствования, однако для повышения точности результата стоит использовать комбинацию из нескольких разных индексов.