Терминология
Что понимается под термином "микросостояния" в электроэнцефалографии?
"Микросостояния" — это потенциалы на поверхности головы, которые остаются относительно стабильными (менее 150 мс), прежде чем быстро перейти к другому потенциалу на поверхности головы, отражающему другое микросостояние (Michel, C. M., & Koenig, T., 2018). Микросостояния характеризуются и называются по их дипольным паттернам (например, микросостояние 1 может быть от правого лобного к левому заднему, 2 — от левого лобного к правому заднему и 3 — от лобного к затылочному). Эти отчетливые дипольные паттерны могут быть связаны с функциональными когнитивными сетями, аналогичными тем, которые были выявлены с помощью функциональной магнитно- резонасной томографии (Custo, A., et.al., 2017).
Анализ микросостояний
Каким образом можно характеризовать и оценить микросостояния?
Микросостояния характеризуются как пространственным топографическим рисунком, так и специфическими временными свойствами, включая частоту возникновения, длительность, охват и глобальную объясненную дисперсию (GEV). "Частота возникновения" — это количество раз, когда одно микросостояние встречается в секунду. "Длительность" - это среднее время (мс), в течение которого микросостояние находится в одной стадии, прежде чем перейти к другой топографии. "Охват"— это время, в течение которого определенное микросостояние доминирует во время записи электроэнцефалограммы. "GEV" — это общая дисперсия данных, объясняемая каждым классом микросостояний для отдельного человека (Bagdasarov, A., et.al., 2024). Еще одной характеристикой микросостояний является "вероятность перехода", или последовательность активаций микросостояний. Эта характеристика предоставляет большой объем информации (например, число микросостояний * [число микросостояний −1] вероятностей перехода).
Как обозначается топография микросостояний?
Исторически сложилось так, что топографии микросостояний или дипольные паттерны обозначались с использованием числовой или алфавитной классификации. Топографии каждого микросостояния уникальны, и количество микросостояний в популяции лучше всего объясняется с помощью заданного числа микросостояний, причем наиболее распространенным является решение с 4-7 микросостояниями.
Как вычисляются микросостояния?
Микросостояния вычисляются путем оценки глобальной мощности поля или равномерности электрической активности по всей поверхности головы в каждый момент времени. Для конкретного набора данных на групповом уровне выбирается набор микросостояний, которые затем подгоняются к каждому временному ряду на индивидуальном уровне. Каждому моменту в записи электроэнцефалограммы отдельного человека присваивается наиболее подходящий класс микросостояний или паттерн топографии скальпа. Затем временной ряд суммируется на основе временных паттернов активации каждого микросостояния.
Общие закономерности изменения параметров микросостояний на протяжении жизни
Какие факторы оказывают влияние на траекторнии развития микросостояний?
Закономерности развития, по-видимому, различаются у мужчин и женщин. Например, у детей в возрасте 4–8 лет охват, частота возникновения и GEV для микросостояния с задне-центральным максимумом уменьшались с возрастом только у мальчиков. В другом исследовании детей и взрослых (возрастной диапазон 6–87 лет) длительность микросостояния с центральной передне-задней ориентацией увеличивалась на протяжении всей жизни женщин, но эта же закономерность не была выявлена у мужчин Каждый класс микросостояний имеет свою собственную траекторию развития, то есть микросостояние А может увеличиваться по определенной характеристике в процессе развития, тогда как микросостояние В может уменьшаться (Tomescu, M., et.al., 2018).
Динамика изменений параметров микросостояний на протяжении первых 2 - лет жизни
Как меняются микросостония с разным топографическим паттерном на протяжении первого года развития ребенка?
Исследование младенцев в состоянии покоя показало увеличение охвата одного микросостояния (топографический паттерн с ориентацией от левой затылочной области к правой лобной) в возрасте от 6 до 10 месяцев, но не выявило различий в охвате других микросостояний (топографические паттерны с симметричной ориентацией от затылочной области к префронтальной и от правой затылочной области к левой лобной) (Brown KL, & Gartstein MA, 2023). Длительность нахождения в определенном микросостоянии положительно коррелирует с ключевыми способностями к вниманию, такими как устойчивое внимание и инициирование совместного внимания. Выявлена отрицательная корреляция между импульсивным поведением и частотой возникновения и длительностью нахождения в одном микросостоянии, а поведение, характеризующееся волевым контролем, отрицательно коррелирует с охватом и частотой возникновения другого микросостояния. Эти результаты подчеркивают важность раннего развития микросостояний для формирования регуляторных способностей.
Как меняется пиродолжительность микросостояний на протяжении первых двух лет жизни?
В младенчестве поступление информации из окружающей среды ограничено формирующимися сенсомоторными способностями. По мере того, как младенцы обретают большую автономию и свободу в исследовании мира, требования к нервной системе возрастают; следовательно, мозгу необходимо обрабатывать больший объем информации более эффективно. Это подтверждается значительным сокращением продолжительности всех микросостояний, наблюдаемых в младенчестве в течение 2–30 месяцев, при этом наиболее резкое сокращение происходит в первый год жизни (Ghosh, P.et.al., 2025).
Изменения параметров микросостояний в детском и подростковом возрасте
Как меняются свойства миикросостояний электроэнцефалограммы на протяжении жизни?
У нейротипичных людей свойства микросостояний электроэнцефалограммы меняются на протяжении всей жизни и, вероятно, отражают необходимую нейронную адаптацию к окружающей среде. Изучение микросостояний электроэнцефалограммы в младенческом и среднем детском возрасте может пролить свет на то, как развиваются нейронные паттерны и начинают синхронизироваться друг с другом, образуя скоординированные единицы. Кроме того, анализ микросостояний позволяет получить представление о быстродействующих нейронных процессах, которые часто игнорируются при усреднении или использовании методов с низким временным разрешением.
Какие факторы влияют на характеристики микросостояний в детском возрасте?
Точные закономерности развития каждой из характеристик микросостояний в детском возрасте неоднозначны, при этом в ряде исследований сообщается, что эффекты могут различаться между микросостояниями и модифицироваться полом. В парадигме состояния покоя с открытыми глазами у детей в возрасте 4–12 лет возраст не был связан с четырьмя микросостояниями, но он был положительно связан с возникновением и продолжительностью одного из микросостояний с топографическим паттерном слева направо
Литература
Bagdasarov, A., Brunet, D., Michel, C. M., & Gaffrey, M. S. (2024). Microstate analysis of continuous infant EEG: tutorial and reliability. Brain Topography, 37(4), 496-513.
Brown KL, & Gartstein MA (2023). Microstate analysis in infancy. Infant Behavior and Development, 70, 101785.
Custo, A., Van De Ville, D., Wells, W. M., Tomescu, M. I., Brunet, D., & Michel, C. M. (2017). Electroencephalographic resting-state networks: source localization of microstates. Brain connectivity, 7(10), 671-682.
Ghosh, P., Donald, K. A., Polanczyk, G. V., Rodriguez, J. P., Germina Project Team, Khula Project Team, ... & Gabard-Durnam, L. J. (2025). Spatiotemporal dynamics of EEG microstate networks over the first two years of life: A multi-cohort longitudinal study. Imaging Neuroscience, 3, IMAG-a.
Michel, C. M., & Koenig, T. (2018). EEG microstates as a tool for studying the temporal dynamics of whole-brain neuronal networks: a review. Neuroimage, 180, 577-593.
Tomescu, M. I., Rihs, T. A., Rochas, V., Hardmeier, M., Britz, J., Allali, G., ... & Michel, C. M. (2018). From swing to cane: Sex differences of EEG resting-state temporal patterns during maturation and aging. Developmental cognitive neuroscience, 31, 58-66.
Добавить комментарий