Ученые: приближение приступа эпилепсии можно распознать по теории экстремальных событий

Группа ученых из Университета Иннополис (Татарстан) при сотрудничестве с зарубежными коллегами разработала алгоритм, позволяющий распознать приближение приступа абсанс-эпилепсии, за пять-семь секунд до их начала, метод основан на теории экстремальных событий, сообщил в пятницу  руководитель Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Центра технологий компонентов робототехники и мехатроники Университета Иннополис Александр Храмов.

«Мы впервые показали на большом объеме экспериментальных данных, связанных с абсанс-эпилепсией, что эпилептические события обладают всеми атрибутами экстремального события. Абсанс-эпилепсия — это одна из неконвульсивных форм эпилепсии, которая часто наблюдается у детей», — сказал он.

Исследователи-нейрофизиологи из Москвы и Мюнстера (ФРГ) работали с крысами, у которых есть генетическая предрасположенность к абсанс-эпилепсии. Физики из Университета Иннополис построили теорию экстремальных событий для эпилептического состояния мозга, а также разработали алгоритмы, позволяющие заблаговременно предсказывать эпилептические приступы.

По словам Храмова, это открывает возможности для предсказания приступов за пять-семь секунд до их начала. Этого достаточно для их предотвращения как с использованием лекарств, так и транскринальной электрической или магнитной стимуляции мозга, отметил он.

Сначала ученые обработали записи электрической активности мозга крыс и показали, что характеристики активности мозга перед эпилептическим разрядом схожи с теми, которые наблюдаются, например, в климатических данных перед тайфуном. Затем они математически выявили основные параметры для прогноза эпилепсии. На третьем этапе была создана программа, позволяющая в реальном времени предсказывать эпилептические события с высокой степенью точности.

По словам Храмова, для абсанс-эпилепсии не всегда эффективна медикаментозная терапия, около трети пациентов оказываются резистентными к ней. Он отметил, что только в работах группы ученых совместно с коллегами из Нидерландов и Германии «наметились первые подходы к предсказанию данных событий», они выявили специфические маркеры активности мозга, которые предшествовали возникновению приступов.

Проблема была в низкой точности предсказания, удавалось предсказать не более 60% приступов из-за сложной формы соответствующих структур в сигналах активности мозга. Новый метод, который основан на теории экстремальных событий, проще. Он также включает в себя оценку шума на сигналах мозга. Как только шум начинает расти, специалисты понимают, что появляется предвестник эпилептического приступа.

О теории экстремальных событий

Теория экстремальных событий получила развитие, когда ученые выяснили, что множество редких событий в динамике природных и социальных систем не случайны, они подчиняются сложным и зачастую неочевидным закономерностям. К примеру, цунами или ураганы в климатической системе Земли возникают редко, но, тем не менее, это следствие большого числа факторов, пояснил Храмов. Можно найти определенные маркеры в поведении системы, которые подскажут, что скоро в системе может возникнуть редкое событие разрушительной силы.