УДК 004.942
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ НЕЙРОФИДБЕК-ТРЕНИНГА НА ОСНОВЕ ЭЭГ ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ ПАЦИЕНТОВ С ПОСТТРАВМАТИЧЕСКИМ СТРЕССОВЫМ РАССТРОЙСТВОМ
М. С. Галушка, аспирант ИНЭП ЮФУ, Таганрог, Россия;
orcid.org/0009-0000-3550-9518, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В. Ю. Вишневецкий, к.т.н., доцент кафедры ЭГАиМТ ИНЭП ЮФУ, Таганрог, Россия;
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Целью настоящей работы являются разработка и формальное описание математических и структурных моделей ключевых компонентов системы биологической обратной связи (БОС) на основе портативной электроэнцефалографии (ЭЭГ) для реабилитации пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР). Актуальность исследования обусловлена растущей распространенностью ПТСР и необходимостью создания персонализированных, доступных и эффективных методов его коррекции. В статье решаются задачи моделирования процесса выбора стартового протокола нейрофидбек-тренинга на основе интеграции клинических и ЭЭГ-данных, алгоритма обработки одноканального ЭЭГ-сигнала для выделения релевантных нейрофизиологических маркеров, а также контура биоуправления, реализующего нейрофидбек. Представлена модель выбора протокола, основанная на системе продукционных правил, учитывающая клинический профиль пациента, определенный по PCL-5 (PTSD Checklist for DSM-5), и ЭЭГ-паттерны, выявленные при анализе индивидуальной записи покоя. Детализирована модель обработки ЭЭГ-сигнала, включающая этапы предобработки (полосовая и режекторная фильтрация, детекция и исключение артефактов), спектрального анализа по методу Уэлча и расчета мощностных характеристик альфа-, бета- и тета-ритмов. Разработана структурная и функциональная модель контура нейрофидбектренинга, описывающая взаимодействие пациента с аппаратно-программным комплексом и алгоритмы адаптации порогов обратной связи на основе целевой производительности. Полученные модели создают теоретическую основу для разработки алгоритмического и программного обеспечения персонализированных БОС-систем для лечения ПТСР, обеспечивая формализованное описание их функционирования и возможность дальнейшей верификации и оптимизации. Результаты моделиро-вания могут быть использованы при создании программного обеспечения для портативных ЭЭГ-устройств, направленных на реабилитацию пациентов с ПТСР.
Ключевые слова: посттравматическое стрессовое расстройство, биологическая обратная связь, электроэнцефалография, портативные устройства, нейрофидбек, обработка сигналов, адаптивный алгоритм, ПТСР, БОС, ЭЭГ.