Использование энтропии вейвлета для демонстрации того, как практика осознанности увеличивает координацию между нерегулярными церебральными и сердечными действиями

Общая цель этого эксперимента на ЭЭГ — использовать вейвлет-энтропийный индекс для анализа данных ЭЭГ и ЭКГ высокой плотности. Мы показываем, что нерегулярность мозговой и сердечной деятельности стала более скоординированной во время практики снижения стресса, основанной на осознанности. Этот метод может помочь ответить на вопросы нейробиологии и психологии о том, как измерять и сравнивать хаотичную деятельность ума и сердца во время практики осознанности.

Уникальность этого метода заключается в создании общего индекса с помощью вейвлет-энтропийного анализа для измерения хаотической активности мозга и сердца, чтобы можно было эффективно анализировать и сравнивать их взаимосвязь. Различные религиозные и духовные традиции верят, что тело и разум каким-то образом координируются. Тем не менее, ученые изо всех сил пытались доказать это, потому что они не могли найти общий индекс для сравнения этих двух показателей.

Этот метод также может дать представление о механизме работы того, как осознанность и другие умственные тренировки могут модулировать деятельность мозга и сердца. Впервые у нас появилась идея использовать вейвлет-энтропию для изучения корреляции между мозгом и сердцем, когда мы обнаружили, что вейвлет-энтропия чувствительна к действиям на различные психические состояния. В дополнение к Цзюньлину и Цзиконгу, Ханг Кин из моей лаборатории будет помогать в демонстрации этих процедур.

Он также будет нашим объектом во время демонстраций. Начните с сопровождения участника в тихую комнату электроэнцефалографии или ЭЭГ. Для проведения записи необходимо собрать 128-канальную ЭЭГ-систему, состоящую из ЭЭГ-шапочки, усилителя, насадки и настольного компьютера.

Далее с помощью спиртовых тампонов очищают область лица и сосцевидный отросток участника. Измерьте окружность головы участника с помощью измерительной ленты, а затем выберите шапочку подходящего размера. Сделайте одно измерение от насиона до подростка, а другое — по верхней части ушей и по коже головы.

Отметьте мягким маркером макушку, точку на среднем расстоянии между насионом и инионом на среднем расстоянии между двумя ушами. Далее установите положения электродов в соответствии с системой 10-5 электродов. Расположите колпачок таким образом, чтобы электрод Cz находился над вершиной, электрод Nz — на вершине, электрод Lz — на инионе, электрод RM — на правом сосцевидном отростке, а электрод LM — на левом сосцеобразном отростке.

Наполните электрододержатели гелем с помощью шприца с тупым концом. Затем поместите электроды ЭКГ в левую и правую надключичные ямки. Поддерживайте импеданс не более 20 килоом для каждого электрода.

Уменьшите импеданс, отрегулировав расположение электродов для увеличения контакта с кожей головы, и при необходимости добавьте больше геля. Затем запишите данные ЭЭГ в начале курса по снижению стресса на основе осознанности, или MBSR. Попросите участника выполнить краткое сканирование тела, чтобы расслабить все тело, попросив его обратить внимание на свое дыхание во время вдоха и выдоха.

Наконец, пусть каждый участник выполнит 10 минут осознанного дыхания MBSR и 10 минут обычного отдыха во время сбора данных ЭЭГ, чтобы создать набор данных для обучения перед MBSR с двумя условиями. Затем повторите эту процедуру ЭЭГ через два месяца, чтобы создать набор данных для обучения после MBSR с двумя условиями. Начните с открытия программного обеспечения ЭЭГ и загрузки набора данных, а затем выберите «Инструменты» и «Изменить частоту выборки», чтобы повторно взять данные на повторную выборку.

Затем выберите Инструменты, Фильтрация данных и Базовый фильтр КИХ, чтобы использовать фильтр с конечным импульсным откликом для полосовой фильтрации с полосой пропускания от 0,5 до 100 Гц. Чтобы уменьшить шум из-за переменного тока от сети, выберите «Инструменты», «Фильтрация данных» и «Короткий нелинейный фильтр БИХ», чтобы использовать короткий нелинейный фильтр бесконечной импульсной характеристики для режекторной фильтрации с полосой остановки от 47 до 53 Гц. Затем выберите «График и данные канала» в программном обеспечении ЭЭГ, чтобы визуально прокрутить и изучить сигнал ЭЭГ.

Затем щелкните левой кнопкой мыши и проведите мышью по плохим сегментам, чтобы выделить и удалить сегменты ЭЭГ, которые содержат очевидный мышечный шум и любые другие странные события. После удаления плохих сегментов определите, есть ли плохие каналы. Восстановите каждый поврежденный канал с помощью метода сферической интерполяции, выбрав «Инструменты» и «Интерполяция канала».

Затем выберите «Инструменты» и «Запустить ICA», чтобы выполнить анализ независимых компонентов данных. Затем визуально определите исправные компоненты и отбросьте компоненты движения глаз и моргания, движения мышц и другие возможные шумы, выбрав «Инструменты», «Отклонить данные с помощью ICA», затем «Отклонить компоненты по карте», затем «Инструменты» и «Удалить компоненты». Наконец, выберите «Инструменты» и «Повторная ссылка», чтобы повторно сопоставить данные со средним значением по всем каналам перед дальнейшим анализом.

Затем используйте приведенную здесь формулу для вычисления вейвлет-коэффициентов, определения относительной энергии и вычисления вейвлет-энтропии. При спектральном анализе данных ЭЭГ, по сравнению с нормальным отдыхом, наблюдалось усиление альфа- и бета-волн и снижение дельта-волн во время осознанного дыхания MBSR. Кроме того, анализ источников показывает, что основными областями мозга, затронутыми тренировкой осознанности MBSR, были левая затылочная извилина, правая предклинье, средняя височная извилина и левая веретенообразная извилина.

Наконец, энтропия мозга и сердца значительно коррелировала во время осознанного дыхания MBSR, но не во время обычного отдыха. После освоения процедура может быть выполнена за одну неделю, если она выполнена правильно. Когда вы пытаетесь выполнить эту процедуру, стоит отметить, что все надлежащие шаги сенсорики необходимы для достижения ожидаемых результатов.

Следуя этой процедуре, мы можем выяснить, могут ли другие умственные тренировки и практики, такие как пение, молитва, йога, тай-чи и подобные созерцательные упражнения, улучшить синхронизацию тела и ума. После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как использовать вейвлет-энтропию для измерения и изучения взаимосвязи между электрической активностью мозга и сердца во время медитаций осознанности.