Пусть вас не вводит в заблуждение слово «нечеткий»: нечеткая приблизительная энтропия (fApEn) — это метод, который предлагает лучшую чувствительность для понимания сложности зашумленных изображений, полученных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (fMRI). ФМРТ — это метод медицинской визуализации, который при применении к мозгу позволяет нам неинвазивно наблюдать нервную активность, связанную с конкретным поведением человека.
Однако простого «взгляда» на эти изображения недостаточно, чтобы понять, что происходит, и существуют различные методы, которые анализируют, фильтруют и реконструируют сигналы, чтобы позволить ученым понять сложную деятельность мозга.fApEn использовался для анализа электрокардиограмм, электроэнцефалограмм и электромиограмм, но это первый раз, когда он используется с фМРТ, поскольку вычисление 3D фМРТ является сложным. «До сих пор ученые предпочитали использовать надежный метод Sample Entropy (sampEn), который, однако, имеет несколько ограничений», — объясняет Моисей Сокунби, научный сотрудник Международной школы перспективных исследований (SISSA) в Триесте и первый автор учиться. «В этой статье мы продемонстрировали не только то, что fApEn действительно можно использовать, но и то, что по сравнению с анализом sampEn на тех же записях, он дал превосходные результаты, которые не были обнаружены SampEn».
«Преимущество fApEn в том, что это нелинейный метод», — отмечает Сокунби. «На самом деле, слишком часто данные из мозга анализируются с использованием линейных методов, но мозг представляет собой сложную систему, которая производит сигналы, которые являются нелинейными и динамическими по своей природе, и анализ с помощью этих линейных методов приводит к потере информации».Чем старше мозг, тем менее сложным он становитсяНелинейный метод fApEn был использован для проверки гипотезы относительно активности мозга. «Мы проверили данные фМРТ 86 здоровых людей в возрасте от 19 до 85 лет», — объясняет Сокунби. «Считается, что сложность мозговой деятельности с годами уменьшается: мозг молодого взрослого человека сложнее, чем мозг взрослого человека старшего возраста.
Эта гипотеза подтверждается несколькими наблюдениями, поэтому мы решили проверить ее, просканировав мозг людей разного возраста с помощью функциональная магнитно-резонансная томография и анализ данных с помощью fApEn и SampEn ».fApEn показал лучшее обнаружение сигнала по сравнению с SampEn. В случае sampEn наблюдалась тенденция в направлении, предсказанном гипотезой, но это не было значительным.
Напротив, анализ fApEn на тех же данных выявил четкую и значительную тенденцию в ожидаемом направлении ».Эта исследовательская работа проводилась в сотрудничестве с учеными из Абердинского университета и Королевского госпиталя Абердина Национальной службы здравоохранения (NHS) Грампиан, Шотландия, Соединенное Королевство.