МАКРОСТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РИТМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ЭЭГ ЧЕЛОВЕКА ВО ВРЕМЯ НОЧНОГО СНА

Онтологические трактовки механизмов и функционального предназначения ночного сна во многом основываются на экспериментальных данных о существованиии нескольких гетерогенных стадий этого естественного состояния человека. В этой связи следует с особым вниманием подходить к системам классификации стадий сна. Наиболее распространенная в настоящее время классификация по Rechtschaffen and Kales (1968) учитывает полисомнографические данные, включающие несколько физиологических показателей (ЭЭГ, ЭОГ, ЭМГ). В настоящем сообщении делается попытка автоматической классификации стадий сна с использованием только основных ритмических компонентов ЭЭГ. Наша гипотеза состоит в том, что феноменологически стадии сна могут определяться как периоды относительной стабилизации вектора, компонентами которого являются четыре основных ритмических составляющих ЭЭГ: дельта-, тета-, альфа- и сигма-активность.

В исследовании на 18 практически здоровых испытуемых регистрировали ЭЭГ во время ночного сна. В сообщении представлены результаты анализа ЭЭГ в отведении C4. Все записи были предварительно классифицированы по Rechtschaffen and Kales двумя независимыми экспертами. После удаления артефактов ЭЭГ фильтровали в четырех частотных диапазонах: 1 - 3.5 Гц (дельта), 4 - 7.5 Гц (тета), 8 – 12.5 Гц (альфа), 13 – 17 Гц (сигма), возводили в квадрат, усредняли во временном окне, шириной 5с, и сегментировали на квазистационарные участки (Каплан, 1998). Последняя процедура была необходима для корректного усреднения амплитудных значений ЭЭГ в рамках квазистационарных сегментов. Таким образом, для каждой записи ЭЭГ получали 4 ступенчатые функции от времени, совокупность отсчетов которых составляли последовательность 4-х мерных векторов. Эти векторные последовательности подвергали кластеризации (k-means) с фиксированным числом кластеров от 2 до 6.

Было показано, во-первых, что только сегментное представление ЭЭГ позволяет выделить кластерную структуру, хорошо соответствующую экспертной классификации; во-вторых, наиболее четко выделяется три кластера участков ЭЭГ, соответствующих классическим стадиям сна: 2, 3-4, и REM; и, в третьих, - увеличение числа фиксированных кластеров от 3 до 6 приводило к тому, что некоторые из классических стадий сна подразделялись на дополнительные субстадии. Анализ последней группы данных позволяет полагать, что одни и те же классические стадии сна, например, стадия REM, не являются гомогенными и взятые в разных фазах ночного цикла могут существенно различаться между собой по совместной динамике базовых частотных компонентов ЭЭГ.