Устройство для оценки способностей человека к концентрации энергии мозга

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ СПОСОБНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА К КОНЦЕНТРАЦИИ ЭНЕРГИИ МОЗГА
Полезная модель относится к области медицины, в частности, к области исследования электрических процессов мозга, и может быть использована для оценки способностей индуктора- человека к управляемой мыслью концентрации энергии мозга для воздействия на активную среду, или к управлению состоянием сознания, например, медитации.
Известно устройство для оценки способности человека к управлению состоянием сознания - медитации по параметрам вызванных потенциалов мозга (см. Автореферат диссертации к.м.н. Любимова С. Н. «Структурно-функциональная организация и реорганизация соматосенсорных афферентных проекций у человека в норме и при повреждении центральной нервной системы, М, 1997 г.).
Недостаток известного устройства заключается в том, что его использование не обеспечивает раскрытия физической реальности свойств сознания, т.к. сознательная деятельность человека определялась опосредованно через нейронную активность, формирующую вызванные потенциалы на поверхности головы.
По технической сущности наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для оценки изменений в системной деятельности мозга, содержащее N датчиков, где N - целое число, для измерения различных процессов жизнедеятельности мозга, выходы которых подключены к соответствующим N каналам усилителя сигналов, выходы которого соединены с входами блока преобразования сигналов, например, преобразования сигналов из непрерывной формы в дискретную, запоминающее устройство, связанное с блоком вычисления координат, выход которого подключен к блоку визуализации, и блок
,... -..-- - J™ i ,5. 45 А ъ
синхронизации (см. патент РФ №2177716, кл. А61В 5/0476, от 14. 04.
2000).
Однако и это известное устройство не обеспечивает реальной картины способности человека к концентрации энергии мозга, управляемой мыслью, а обеспечивает лишь оценку патологических изменений.
Техническим результатом является повышение точности при оценки способностей человека к концентрации энергии мозга.
Достигается это тем, что в устройство для оценки способностей человека к концентрации энергии мозга, содержащее N датчиков, где N целое число, для измерения различных процессов жизнедеятельности мозга, выходы которых подключены к соответствующим N каналам усилителя сигналов, выходы которого соединены с входами блока преобразования сигналов, например, преобразования сигналов из непрерывной формы в дискретную, запоминающее устройство, связанное с блоком вычисления координат, выход которого подключен к блоку визуализации, и блок синхронизации, согласно техническому решению, введены N-канальный коммутатор, М-канальный блок цифровых частотных фильтров, где М - целое число, и анализатор координат, причем входы N-канального коммутатора подключены к соответствующим выходам блока преобразования сигналов, а выход его подключен к входу М-канального блока цифровых частотных фильтров, взаимосвязанного с запоминающим устройством, а анализатор координат взаимосвязан с запоминающим устройством, с блоком вычисления координат и с блоком визуализации.
Сущность полезной модели заключается в том, что выполнение предлагаемого устройства вышеописанным образом позволяет обеспечить полную картину реальных нейрофизиологических процессов, происходящих в мозге человека.
Сравнение заявляемого технического решения с ближайшим
аналогом позволяет судить о соответствии критерию «новизна, а проведенные испытания говорят о возможности широкого промышленного использования.
На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - вид трехмерной локализации источников энергии мозга, а на фиг. 3 - диаграмма оценки.
Устройство для оценки способностей человека к концентрации энергии мозга содержит набор из N датчиков - 1, где N - целое число, для измерения различных процессов жизнедеятельности мозга, выходы которых подключены к соответствующим N каналам многоканального усилителя 2 сигналов, например, электроэнцефалографа, выходы которого соединены с входами блока 3 преобразования сигналов, отображающих процессы жизнедеятельности мозга, например, блока преобразования непрерывной формы в дискретную. В качестве блока 3 может быть использован, например, аналого-цифровой преобразователь.
Кроме того, устройство содержит блок 4 синхронизации, связанный с основными логическими узлами, блок 5 вычисления координат, запоминающее устройство 6, блок 7 визуализации, Nканальный коммутатор 8, М-канальный блок 9 цифровых частотных фильтров, где М - целое число, и анализатор 10 координат.
N-канальный коммутатор 8 связывает выходы блока 3 преобразования сигналов с входом блока 9 цифровых частотных фильтров, связанного с запоминающим устройством 6, которое взаимосвязано с блоком 5 вычисления координат и анализатором 10. Последний связан с блоком 5 и блоком 7 визуализации, к которому подключен блок 5.
реализующих разные методы факторного и компонентного анализов, т.е. может быть выполнен как в прототипе, а также метода экстраполяции.
Блок 7 визуализации может быть реализован в виде монитора, графопостроителя, графического дисплея, представляющего информацию в трехкоординатной системе с помощью стереометрических методов.
N-канальный коммутатор 8 может быть выполнен на программируемом БИСе типа ALTERA или XILINX.
Блок 4 синхронизации формирует меандр и импульсы циклов работы устройства.
Анализатор 10 координат может быть выполнен в виде микросхемы типа ALTERA или XILINX, которая «прошивается по заданному алгоритму.
Блок 9 цифровых частотных фильтров выполнен в виде М однотипных матричных кристаллов типа ALTERA, каждый из которых подготовлен к фильтрации различной частоты.
Устройство работает следующим образом.
Датчики 1 в количестве равном N устанавливают на поверхности головы человека в соответствии со стандартной международной схемой.
После включения устройства сигналы с датчиков 1 регистрирующих различные процессы жизнедеятельности мозга пациента поступает на входы N усилителя 2 сигналов, например, электорэнцефалографа. После усиления аналоговые сигналы поступают на блок 3 преобразования сигналов, который преобразует аналоговые сигналы в цифровые.
С N выходов блока 3 оцифрованные сигналы биоэлектрической активности попадают на соответствующие входы N-канального коммутатора 8 управляемого сигналами синхронизатора 4 с выхода
Ј которого сигналы поочередно в кодированной последовательности
поступают на М входов блока 9 цифровых частотных фильтров.
Блок 9 производит частотную фильтрацию сигналов биоэлектрической активности мозга в узкополосной области, соответствующей 0.1...7 Гц, включающей М диапазонов. При этом сигналы биоэлектрической активности в кодированной последовательности поступают из коммутатора 8 от всех используемых N датчиков по соответствующему количеству N каналов и в той же последовательности следуют после фильтрации в запоминающее устройство 6. Коммутатор запоминающего устройства 6 поочередно подключает М фильтров блока 9. Операция фильтрации повторяется столько раз, сколько задано шагов частотной дискретности в пределах частотной полосы 0.1...7 Гц, и каждый раз данные результаты фильтрации направляются в запоминающее устройство 6.
Блок 5 вычисления координат взаимодействует с запоминающим устройством 6. Последовательно в блок 5 вычисления координат поступают данные фильтрации сигналов всех N датчиков, и для отфильтрованной узкой частотной полосы сигналов в каждый момент временного отчета по количеству N каналов берется N значений сигналов. На их основе с помощью специального алгоритма аппроксимации (Гнездицкий В.В., Коптел ов Ю.М. Трехмерная локализация источников ритмов ЭЭГ на основе модели эквивалентного диполя// Материалы VIII Всесоюзной конференции по электрофизиологии ЦНС. Ереван: АН Арм.ССР, 1980 - С.256-257) вычисляются координаты локального дипольного источника электрического сигнала внутри мозга. В качестве осей координат используют:
Y - линия между центрами отверстий слуховых
проходов;
Z - вертикаль из точки пересечения осей X и Y. Далее в блоке 5 для каждой дискретной частоты сигналов производятся вычисления локализации в мозге энергетических источников происхождения биоэлектрической активности, регистрируемой с поверхности головы по координатам относительно осей X, Y, Z, соответственно, каждому моменту отчета. Затем определяется коэффициент дипольности (процент биоэлектрической активности, соответствующий описанию дипольного источника на данный момент времени для каждого источника по следующему алгоритму.
Параметры эквивалентных дипольных источников тока (пространственные координаты в объеме мозга, а также векторные моменты, характеризующие интенсивность и ориентацию источников) определяются в результате решения обратной задачи путем последовательного изменения параметров дипольной модели с целью минимизации суммы квадратов отклонений вычисляемых потенциалов на поверхности головы для дипольной модели от измеренных одномоментных значений ЭЭГ.
Поиск минимума суммы квадратов отклонений осуществляется при помощи комбинированных алгоритмов минимизации с ограничениями. Область изменения пространственных координат дипольных источников при поиске минимума ограничивается поверхностью эллипсоида, аппроксимирующего поверхность мозга.
Для вычисления потенциала дипольной модели на поверхности головы, а также для пересчета потенциалов ЭЭГ с поверхности головы на поверхность коры больших полушарий мозга используется неоднородно проводящая восьмислойная модель головы. Кроме того,
для построения потенциальных карт применяются алгоритмы сферического анализа, аналитического продолжения потенциала и линейной интерполяции.
Пример окончательного результата работы согласно вышеописанному алгоритму иллюстрируется на фиг. 2.
Данные вычисления с коэффициентом дипольности 0.90... 1.0 из блока 5 передаются в блок 7 визуализации, в запоминающее устройство бив анализатор 10 координат, в котором последовательно для источников каждой дискретной частоты сигналов вычисляется средняя величина (математическое ожидание) по ординате Y расстояний от плоскости, лежащей на осях X, Z и выделяются сигналы с той дискретной частотой, где получена минимальное математическое ожидание. А этой частоте оценка величины математического ожидания производится в отношении попадания ее в центральную зону по оси Y, равную и меньше 1/3 расстояния оси в пределах мозга. Дополнительно вычисляется общее количество локальных источников на единицу времени (секунду, минуту или другую) и плотность в единице объема мозга, например кубическом мм или кубическом см. Полученные величины - математическое ожидание расстояний по оси Y, общее количество происхождения локальных источников с коэффициентом дипольности 0,9... 1,0 в единицу времени и плотность в единице объема мозга являются показателями сравнения и оценки способности к управляемой мыслью концентрации источников энергии мозга.
Результаты испытаний устройства для различных индивидуумов представлены на фиг.З, где отображены оценочные параметры для:
А - лиц с минимально выраженной способностью к концентрации энергии мозга;
С - лиц с максимальной выраженной способностью к концентрации энергии мозга.
Таким образом, в заявляемом техническом решении достигается поставленный технический результат, а именно реализуется достоверная оценка способностей человека к концентрации энергии мозга.