ОДИН ИЗ ПОДХОДОВ РАЗРАБОТКИ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ СНЯТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Работа посвящена подходу для проектирования аппаратно - программных средств, обеспечивающих снятие электрических сигналов с коры головного мозга человека. Данная работа направлена на формирование аппаратно - программных средств для снятия непрерывных сигналов, поступающих с коры головного мозга, и сбор статистических данных с целью их дальнейшей обработки для использования в интеллектуальном тренажёре по восстановлению опорно-двигательной системы человека. Исследование в данной области направлено на дальнейшее формирование управляющих сигналов для интеллектуального тренажёра по восстановлению опорно-двигательной системы человека. В статье приведены примеры основных макетов для аппаратной части разрабатываемых средств, программный код программной части для снятия непрерывного сигнала, а также выходные зависимости сигналов при описании особенностей проводимого эксперимента.

Ключевые слова:
Аппаратно-программные средства, электрические сигналы, кора головного мозга, методы анализа, исследовательская работа
Текст

I. Введение

В настоящее время существуют достаточно много аппаратов по снятию сигналов с коры головного мозга. Тем не менее все они используются для определения диагноза психических заболеваний на основе электроэнцефалографии. В этом случае у многих исследователей не имеется возможности использовать недорогие программно-аппаратные средства для съёма и анализа электрических сигналов с коры головного мозга. Так, например, это необходимо при проектировании интеллектуальных тренажёров по восстановлению опорно-двигательной системы человека. Тем не менее, в настоящее время нет удобных и мобильных средств по снятию электрических сигналов с коры головного мозга, которые могли бы быть использованы для решения научно-исследовательских задач такого рода. С этой целью данная работа направлена на один из подходов разработки программно-аппаратных средств для снятия электрических сигналов с коры головного мозга. Такого рода исследования направлены на разработку программно-аппаратных средств, обеспечивающих снятие электрических сигналов с коры головного мозга с целью сбора и хранения статистических данных, их дальнейшей обработки и анализа для выявления закономерностей.

В данной работе предлагается подход по разработке аппаратно - программных средств для снятия электрических сигналов с коры головного мозга на основе использования платы Arduino Uno, что упрощает процесс проектирования таких средств и сокращает сроки их реализации. В виду этого тема данной статьи является своевременной и актуальной.

Список литературы

1. Вейвлет-преобразование Добеши для низкочастотных сигналов, снятых с коры головного мозга человека / Д. В. Бибиков, Р. Б. Буров, В. В. Лавлинский, Ю. Г. Табаков // Моделирование систем и процессов. – 2013. – № 2. – С. 8-11.

2. Бибиков, Д. В. Модифицированный алгоритм вейвлет-преобразование Морле для анализа НЧ сигналов / Д. В. Бибиков, В. В. Лавлинский, Ю. Г. Табаков // Моделирование систем и процессов. – 2013, № 3. –С. 12-14.

3. Лавлинский, В. В. Анализ вейвлет-преобразований Добеши и Морле на малейшие изменения в НЧ сигнале / В. В. Лавлинский, Ю. Г. Табаков // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. – 2014. – № 1. – С. 56-59.

4. Бибиков, Д. В. Применение автокорреляционных методов анализа сигналов с датчиков электрэнцефалограммы для разработки интеллектуального тренажёра по восстановлению опорно-двигательных навыков / Д. В. Бибиков, В. В. Лавлинский // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2011. – Т. 7, № 6. – С. 209-214.

5. Метод проектирования схем для считывания НЧ-сигналов с коры головного мозга / Д. В. Бибиков, Р. Б. Буров, В. В. Лавлинский, Ю. Г. Табаков // Моделирование систем и процессов. – 2013. – № 2. – С. 11-14.

6. Табаков, Ю. Г. Метод и алгоритм обработки НЧ сигналов с помощью вейвлета Добеши / Ю. Г. Табаков, В. В. Лавлинский, Д. В. Бибиков // Моделирование систем и процессов. – 2014. – №3. – С. 42-45.

7. Табаков, Ю. Г. Рационализация выбора математических алгоритмов для управляющих НЧ сигналов / Ю. Г. Табаков, В. В. Лавлинский // Моделирование систем и процессов. – 2014. – №3. – С. 39-42.

8. Основные направления формирования электронной компонентной базы для интеллектуального тренажёра по восстановлению опорно-двигательной системы человека / В. В. Лавлинский, Д. В. Бибиков, Р. Б. Буров, Ю. Г. Табаков // Элементная база отечественной радиоэлектроники : сб. тр. I Российско-Белорусской конференции, посвященной 110-летию со дня рождения О.В. Лосева. – Нижний Новгород, 2013. – С. 262-266.

9. Интеллектуальный тренажёр / В. В. Лавлинский, Д. В. Бибиков, Р. Б. Буров, Ю. Г. Табаков // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2014. – Т.2, №4-3(9-3). – С. 360-367.

10. Буров, Р. Б. Разработка лабораторного стенда для отображения амплитудно-частотных характеристик электрического сигнала звуковой частоты / Р. Б. Буров, В. В. Лавлинский // Моделирование систем и процессов. – 2012. – №3. – С. 21-28.

11. Основные направления создания электронной компонентной базы для интеллектуального тренажёра / В. В. Лавлинский, Д. В. Бибиков, Р. Б. Буров, Ю. Г. Табаков // Архетип человека и будущее человечества : материалы Международной научно-практической конференции. – Воронеж : Центрально-Чернозёмное отделение Академии геополитических проблем, Воронежский государственный педагогический университет, 2013. – С. 227-234.

12. Табаков, Ю. Г. Типология НЧ сигналов по адаптации управляющих сигналов для интеллектуальных тренажёров / Ю. Г. Табаков, В. В. Лавлинский // Моделирование систем и процессов. – 2014. – №4. – С. 38-41.

13. Анализ НЧ сигналов с датчиков электроэнцефалограммы с целью формирования управляющих сигналов для интеллектуального тренажёра по восстановлению опорно-двигательных навыков / Ю. Г. Табаков, В. В. Лавлинский, Р. Б. Буров, Д. В. Бибиков // Моделирование систем и процессов. – 2014. – № 4. – С. 41-44.

14. Обработка НЧ сигнала с применением низкочастотного фильтра и вейвлета Добеши / Ю. Г. Табаков, В. В. Лавлинский, Р. Б. Буров, Д. В. Бибиков // Моделирование систем и процессов. – 2014. – №4. – С. 44-48.

15. Лавлинский, В. В. Синтез виртуальной реальности при проектировании информационных объектов в условиях нечеткого представления контролируемых параметров / В. В. Лавлинский, Е. Е. Обручникова, Ю. С. Сербулов // Моделирование систем и процессов. – 2011. – № 3. – С. 37-44.

16. Информационное обеспечение синтеза виртуальной реальности в условиях нечеткого представления контролируемых параметров при проектировании информационных объектов АСТПП / В. В. Лавлинский, Е. Е. Обручникова, Ю. С. Сербулов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 76. – С. 410-421.

17. Гусев, А. Г. Электрофизиологическое исследование и моделирование межнейронных связей коры головного мозга / А. Г. Гусев, Л. И. Анциферова // Отчет о НИР № 95-04-11275 (Российский фонд фундаментальных исследований)

18. Локализация фокуса компонента n200 вызванных потенциалов коры головного мозга при выполнении лабиринтной задачи / А. Ю. Степанян, В. Г. Григорян, А. Р. Агабабян, A. Н. Аракелян, Н. Д. Арутюнян, Л. С. Степанян // Физиология человека. – 2006. – Т. 32, № 5. – С. 47-52.

19. Электроэнцефалограмма, вызванные потенциалы в условиях избирательного внимания и уровень ряда метаболитов в префронтальной коре головного мозга / И. С. Лебедева, Н. А. Семенова, А. В. Петряйкин, А. Ю. Аграфонов, А. А. Митрофанов, Т. А. Ахадов // Физиология человека. – 2010. – Т. 36, № 6. – С. 24-31.

20. Костенко, Н. А. Энтропия биопотенциалов коры головного мозга в системе свойств индивидуальности : автореф. … канд. псих. наук: 19.00.02 / Н. А. Костенко. – Уфа, 1998. – 19 с.

21. Поручинский, А. И. Амплитудно-временные и топографические характеристики вызванных потенциалов коры головного мозга школьников : автореф. … канд. биол. наук: 03.00.13 / А.И. Поручинский. – Львов, 2000. – 22 с.

22. Сторожук, В. М. Электрические потенциалы различных уровней двигательной зоны коры головного мозга : автореф. … канд. биол. наук / В. М. Сторожук. – Киев, 1962. – 12 с.

23. Кузнецов, С. А. Электрические потенциалы одиночных нейронов моторной зоны коры больших полушарий головного мозга : автореф. … канд. биол. наук / С.А. Кузнецов. – Одесса, 1963. – 26 с.

24. Взаимные корреляции в нейромагнитных сигналах коры головного мозга человека / О. Ю. Панищев, Р. М. Юльметьев, С. А. Дёмин, Р. Р. Зарипов // Филология и культура. – 2007. – № 9-10. – С. 42-50.

25. Кросс-корреляции в живых системах: анализ нейромагнитных сигналов коры головного мозга человека / С. А. Дёмин, Р. Р. Зарипов, О. Ю. Панищев, Р. М. Юльметьев // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2007. – № 37. – С. 202-212.

26. Хилько, В. А. О функциональной значимости взаимодействия лобных и височных отделов коры головного мозга при обработке простых и сложных акустических сигналов / В. А. Хилько, В. И. Шостак, С. А. Лытаев // Сенсорные системы. – 1991. – Т. 5, № 3. – С. 47-53.

27. Кобылат, А. О. Алгоритм проведения вейвлет-преобразования данных ЭЭГ / А. О. Кобылат // Современные инновации. – 2016. – № 3 (5). – С. 22-25.

28. Двойственность природы электрических сигналов головного мозга (электрической и электрохимической), отведенных поляризуемыми электродами из инертных металлов / А. Г. Дубинин, В. П. Реутов, М. М. Свинов, Г. И. Трошин, Т. Б. Швец-Тэнэта-Гурий // Успехи физиологических наук. – 2015. – Т. 46, № 2. – С. 24-45.

29. Захарова, Т. В. Новый метод обработки магнитоэнцефалограмм / Т. В. Захарова, Е. В. Щенявская // Статистические методы оценивания и проверки гипотез : межвузовский сборник научных трудов. – Пермь, 2015. – С. 187-195.

30. Анциперов, В. Е. Метод обнаружения фазовой синхронизации ЭЭГ потенциалов коры головного мозга на основе эмпирических функций распределения вероятностей / В. Е. Анциперов, А. С. Абрамов // Журнал радиоэлектроники. – 2012. – № 12. – С. 18.

31. Сверхмедленные колебания потенциалов нейромодуляторных центров головного мозга и корковых отделов сенсорных систем / К. С. Пугачев, А. А. Кребс, И. В. Филиппов, Е. В. Зюзин // Известия Коми научного центра УрО РАН. – 2014. – № 1 (17). – С. 51-56.

32. Антипов, О. И. Устройство фиксирования момента мышечной активности на электроэнцефалограмме при анализе когнитивных вызванных потенциалов / О. И. Антипов, В. А. Мачихин // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2016. – Т. 19, № 2. – С. 43-47.