臨床および実験薬理学ジャーナル

概要

振戦時系列のスペクトルおよび高次スペクトル解析

マレンカ・マーダー *、ジュリアン・クラット、フロリアン・アムタージュ、ベルンハルト・ヘルヴィッヒ、ヴォルフガング・マーダー、リンダ・サマーレード、ビョルン・シェルター

目的: 本研究の目的は、振戦時系列の線形および非線形特性を調査することです。この目的のために、7 人の本態性振戦患者と 5 人のパーキンソン病振戦患者の 58 の脳波 (EEG) および筋電図 (EMG) 振戦記録に線形 (2 次) および非線形 (高次) スペクトルおよびクロススペクトル解析を適用しました。方法: 2 種類のデータに対して 2 次および 3 次スペクトル解析を実行しました。最初に、振戦時系列の非線形特性を模倣したモデルからデータをシミュレートしました。これらのシミュレーションでは、線形 2 次スペクトル解析の限界が示されています。これらの限界は、非線形 3 次スペクトル解析によって克服できます。次に、振戦患者の震える手と脳の反対側の運動野からの振戦記録を、2 次および 3 次スペクトル解析の両方で分析しました。結果: 線形スペクトル解析は、EEG と EMG によって測定されたプロセスのダイナミクスと相互作用の非線形性を示唆しました。バイスペクトル解析を適用して、これらの非線形性を調査しました。バイスペクトルに基づく非線形性の尺度は、ほとんどの EMG 記録、および EEG と EMG の相互作用に重要であることがわかりました。結論: 線形スペクトル解析は、時系列のスペクトル特性を評価する際に強力なツールです。ただし、線形手法では非線形結合を明らかにすることができません。非線形スペクトル解析を振戦時系列に適用することで、手の筋肉のダイナミクスと手の筋肉と脳の相互作用は非線形性によって制御されていることが示されました。