Программирование

Поиск оптимальных метрик для оценки различий функциональных состояний человека на основе сигнала ЭЭГ

Э. В. Глеклер, А. М. Кашевник

Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Аннотация: В работе представлена оценка оптимальности различных метрик сигнала ЭЭГ для использования с целью поиска отличий сигнала ЭЭГ человека в состоянии концентрации и состоянии свободного блуждания ума. Метрики выбраны на основе приведенного анализа работ по теме распознавания и оценки состояния различных состояний человека, подобных состоянию концентрации. Приведены практические способы вычисления выбранных метрик мощности и энтропии сигнала в различных частотных диапазонах. В работе используется уникальный набор данных, содержащий записи ЭЭГ для функциональных состояний концентрации на точке в центре лба и фонового состояния свободного блуждания ума, включающий в себя записи 17 участников. Оценка оптимальности метрик осуществлена на основе коэффициента точечной бисериальный корреляции значений метрик с функциональными состояниями, а также аналогичного показателя, основанного на разности межквартильных расстояний значений метрик. Показано, что оптимальными являются метрики мощности в $\alpha$, $\theta$ и SMR-диапазонах, а также метрика энтропии сигнала в диапазоне от 0,3 до 30 Гц. Данные метрики показывают значимые, но разнонаправленные изменения между функциональными состояниями практически для всех опытных участников в выборке.

Ключевые слова: метрики ЭЭГ, концентрация, спектральный анализ, энтропия, функциональные состояния.

УДК: 004.89

MSC: 92C55

Поступила в редакцию: 21.01.2025

DOI: 10.14529/mmp250305