INFLUENCE OF THE GEOMAGNETIC FIELD ON RECURRENCE QUANTIFICATION EEG INDEXES


Cite item

Full Text

Abstract

The effect of changes of the geomagnetic field on human electroencephalograms (EEG) has been studied. Based on the fact that the relationship between the characteristics of the geomagnetic field and the EEG was not linear, the method of recurrence quantification analysis (RQA) was used. EEGs were recorded in 16 sites of the left and right hemispheres in three background states. Subjects (10 people) participated in the multi-day studies. 9 recurrence indexes (RR, DET, L, DIV, ENTR, RATIO, LAM, TT, CLEAN) were calculated for each of the 16 EEG sites. The correlation coefficients were calculated for each index with the global and local coefficients of geomagnetic activity. Since each recurrence index showed significant individual dynamics in the course of the series, the data for all 9 indexes were averaged. All EEG recurrent indexes showed a reliable correlation with the geomagnetic activity, and the number of correlations in the left hemisphere was significantly bigger than in the right one. A significant excess in the number of correlations in the left temporal area (T3) compared to the right one (T4) has been found. It has been concluded that the geomagnetic field had the most pronounced effect on the temporal lobes.

About the authors

I E Kanunikov

Saint-Petersburg State Universit

Email: igorkan@mail.ru
кандидат биологических наук, доцент биолого-почвенного факультета

B V Kiselev

Saint-Petersburg State Universit

References

  1. Агаджанян Н. А., Петрова П. Г. Человек в условиях Севера. М. : КРУК, 1996. 208 с.
  2. Казначеев В. П. Современные аспекты адаптации. Новосибирск : Наука, 1980. 192 с.
  3. Кануников И. Е., Белов Д. Р., Гетманенко О. В. Влияние геомагнитной активности на электроэнцефалограмму человека // Экология человека. 2010. № 6. С. 6-11.
  4. Киселев В. Б. Определение стабильности траектории процесса в фазовом пространстве при помощи рекуррентного анализа // Научно-технический вестник СПбГУИТ- МО. 2007. № 40. C. 121-130.
  5. Леутин В. П., Николаева Е. И. Психофизиологические механизмы адаптации: функциональная асимметрия мозга. Новосибирск : Наука СО, 1988. 192 с.
  6. Andrade K. C, Wehrle R, Spoormaker V. I., Samann P. G, Czisch M. Statistical evaluation of recurrence quantification analysis applied on single trial evoked potential studies // Clinical Neurophysiology 2012. Vol. 123. P. 1523-1535.
  7. Babayev E. S., Allahverdiyeva A. A. Effects of geomagnetic activity variations on the physiological and psychological state of functionally healthy humans: some results of Azerbaijani studies // Advances in Space Research. 2007. N 40. P. 1941-1951.
  8. Belisheva N. K., Popov A. N, Petukhova N. V., Pavlova L. P, Osipov K. S., Tkachenko S. W, Baranova T. I. Quantitative and qualitative evaluations of the effect of geomagnetic field variations on the functional state of the human brain // Biophysics. 1995. Vol. 40. P. 1007-1014.
  9. Carrubba S., Frilot C., Chesson A. L., Webber C. L., Zbilut J. P., Marino A. A. Magnetosensory evoked potentials: consistent nonlinear phenomena // Neurosci Res. 2008. Vol. 60. P 95-105.
  10. Eckmann J.-P., Kamphorst S. O, Ruelle D. Recurrence Plots of Dynamical Systems // Europhysics Letters. 1987. N 5. P 973-977.
  11. Healey F., Persinger M. A., Koren S. A. Enhanced hypnotic suggestibility following application of burst-firing magnetic fields over the right temporoparietal lobes: a replication // International Journal of Neuroscience. 1996. Vol. 87 (3-4). P 201-207.
  12. Krystal A. D., Greenside H. S, Weiner R. D, Gassert D. A comparison of EEG signal dynamics in waking after anesthesia induction and during electroconvulsive therapy seizures // Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 1996. Vol. 99. P 129-140.
  13. Marino A. A., Nilsen E., Frilot II C. Consistent magnetic-field induced changes in brain activity detected by recurrence quantitation analysis // Brain Res. 2002. N 951. P 301-310.
  14. Marwan N. Encounters with neighbours-current development of concepts based on recurrence plots and their application. PhD thesis, Fakuktat Mathematik Und Naturwissenschaften Universitat Potsdam. 2003.
  15. Marwan N., Meinke A. Extended recurrence plot analysis and its application to ERP data // Int. J. Bifurcation Chaos. 2004. N 14. P 761-771.
  16. Marwan N. M., Romano M., Kurths T. J. Recurrence plots for the analysis of complex systems // Physics Reports. 2007. Vol. 438. P. 237-329.
  17. Micheloyannis S., Flitzanis N., Papanikolaou E., Bourkas M., Terzakis D., Arvanitis S., Stam C. J. Usefulness of non-linear EEG analysis // Acta Neurol. Scand. 1998. Vol. 97. P 13-19.
  18. Mulligan B. P., Hunter M. D., Persinger M. A. Effects of geomagnetic activity and atmospheric power variations on quantitative measures of brain activity: Replication of the Azerbaijani studies // Advances in Space Research. 2010. Vol. 45. P. 940-948.
  19. Persinger M. A., Healey F. Experimental facilitation of the sensed presence: possible interactions between the hemispheres induced by complex magnetic fields // The Journal of Nervous and Mental Diseases. 2002. Vol. 190. P 533-541.
  20. Randall W., Randall S. The solar wind and hallucinations - a possible relation due to magnetic disturbances // Bioelectromagnetism. 1991. Vol. 12. P 67-70.
  21. Saroka K. S., Caswella J. M., Lapointea, Persinger M. A. Greater electroencephalographic coherence between left and right temporal lobe structures during increased geomagnetic activity // Neurosci. Lett. 2013 (in press).
  22. Schinkel S., Marwan N., Kurths J. Brain signal analysis based on recurrences // Journal of Physiology. Paris. 2009. Vol. 103. P 315-323.
  23. Theiler J., Rapp P. E. Re-examination of the evidence for low-dimensional, nonlinear structure in the human electroencephalogram // Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 1996. Vol. 98. P 213-222.
  24. Thomasson N., Hoeppner T. J., Webber Jr. C. L., Zbilut J. P. Recurrence quantification in epileptic EEGs // Physics Letters A. 2001. 279 (1-2). P 94-101.
  25. Webber Jr. C. L., Zbilut J. P. Dynamical assessment of physiological systems and states using recurrence plot strategies // J. Appl. Physiol. 1994. Vol. 76. P 965-973.
  26. Zbilut J. P., Webber Jr. C. L. Embeddings and delays as derived from quantification of recurrence plots // Physics Letters A. 1992. Vol. 171. P 199-203.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2019 Ekologiya cheloveka (Human Ecology)


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».