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SO385

EEG से व्युत्पन्न तंत्रिका समष्टि मॉडल के मापदंडों के गतिक तंत्र विश्लेषण द्वारा मनोदशा विकार की अवस्था में होने वाले संक्रमणों का पता लगाना

DETECTING MOOD DISORDER STATE TRANSITIONS THROUGH DYNAMICAL SYSTEMS ANALYSIS OF EEG-DERIVED NEURAL MASS MODEL PARAMETERS

Freeman KII तंत्रिका समष्टि मॉडल मनोदशा प्रकरण के संक्रमण को किसी अपारदर्शी स्कोर की सीमा के बजाय ऐसे द्विभाजन के रूप में परिभाषित करना संभव बनाता है जिसकी स्थिति निर्धारित की जा सकती है। हालाँकि, चार समष्टियों वाला मॉडल संरचनात्मक रूप से T³ टोरस तक नहीं पहुँच सकता, इसलिए यह कठोर Newhouse-Ruelle-Takens मार्ग के बजाय अर्ध-आवर्ती टोरस विघटन मार्ग का समर्थन करता है।

EEG जैवचिह्नों के नैदानिक उपयोग तक न पहुँच पाने की समस्या को देखते हुए, उद्देश्य एक ऐसा गतिक तंत्र ढाँचा तैयार करना था जिसकी व्याख्या अंतर्निहित क्रियाविधि के आधार पर की जा सके और जो मनोदशा प्रकरण की शुरुआत को किसी स्थिर विशेषता की सीमा के रूप में नहीं, बल्कि सिनैप्टिक युग्मन गेन के समष्टि-स्थान में एक द्विभाजन (bifurcation) के रूप में समझे। पद्धति के रूप में, Freeman KII मॉडल चार समष्टियों को आठ-आयामी अवस्था-स्थान में युग्मित करता है (a = 0,22, b = 0,72 ms⁻¹), चार गेन (KEE, KEI, KIE, KII) का स्कैन किया जाता है, विश्लेषणात्मक Jacobian के साथ आवर्ती QR पुनः लांबिक-सामान्यीकरण (QR re-orthonormalisation) के माध्यम से Lyapunov स्पेक्ट्रम की गणना की जाती है, और आकर्षकों (attractors) को शून्य होने वाले घातांकों की संख्या के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है (सहनशीलता ε = 3/T_मापन); पोस्टर के सभी पैनल अवकल समीकरणों के गुण दर्शाते हैं, केवल एक पैनल में 34 व्यक्तियों की 123 रिकॉर्डिंग से प्राप्त सत्रों के बीच के प्रक्षेपपथ मानचित्र पर अध्यारोपित किए गए हैं (केवल समूह लेबल, नैदानिक अवस्था का कोई डेटा नहीं)। गेन तल में स्थिर बिंदु, सीमा चक्र, अर्ध-आवर्ती टोरस और विचित्र आकर्षक (strange attractor) का क्रम एक संकीर्ण पट्टी में दिखाई देता है, लेकिन यह क्रम T² के स्तर पर रुक जाता है और कोई भी प्रतिभागी टोरस या कैओटिक पट्टी तक नहीं पहुँचता। दो संरचनात्मक सीमाएँ प्रदर्शित की गई हैं: एकसमान दर-अनुपातों के साथ KII में अधिकतम दो स्वतंत्र आवृत्तियाँ होती हैं; भिन्न AMPA और GABA_A गतिकियाँ जोड़ने पर 16 x 16 x 10 के गेन ग्रिड में 48% बिंदुओं में तीन या अधिक भिन्न आवृत्तियाँ होती हैं, जबकि एकसमान दरों पर यह अनुपात 0% होता है; दूसरी ओर, अस्थिर युग्मों की अधिकतम सीमा 1,4 x 10⁴ गेन बिंदुओं, आठ उत्तेजक/निरोधात्मक गतिकी अनुपातों और W सममिति को भंग करने के छह तरीकों में अपरिवर्तित रही है (चार समष्टियों और dim J = 8 के लिए अधिकतम 2 अस्थिर युग्म, छह समष्टियों के लिए 3 और आठ समष्टियों के लिए 4)। इससे निष्कर्ष निकाला गया कि गतिकियाँ कैसी भी हों, चार समष्टियों वाला मॉडल T³ तक और इसलिए कठोर Newhouse-Ruelle-Takens मार्ग तक नहीं पहुँच सकता, तथा देखा गया क्रम Afraimovich-Shilnikov टोरस विघटन मार्ग है, जिसके लिए केवल T² आवश्यक है। निरोधात्मक गेन KIE के स्कैन से कैओटिक अवस्था के भीतर स्थित संकीर्ण आवर्ती खिड़कियाँ मिलीं, और KIE = 5,0 पर किए गए KEE स्कैन ने भी KEE ≈ 2,30 के आसपास ऐसी ही एक खिड़की दिखाई; असंसाधित EEG से λ₁ के आकलन की अविश्वसनीयता दर्शाने के लिए, Lorenz के x घटक पर Rosenstein आकलक ने केवल स्केलिंग क्षेत्र की स्थिति के आधार पर 0,813 से 1,650 तक की ढालें उत्पन्न कीं (वास्तविक मान 0,906)। सीमाओं में KEI और KII को स्थिर रखना, KEI ∈ [0,5, 4,0] का स्कैन करने पर एकाधिक सत्रों वाले 34 व्यक्तियों में से 19 (56%) का वास्तविक गतिक अवस्था-सीमा पार करना लेकिन इस अनुपात का निदान के अनुसार अलग न होना (Fisher सटीक परीक्षण p = 1,00), KEI के लिए समान रूप से तर्कसंगत एक वैकल्पिक मान द्वारा कोहोर्ट के 29% का पुनर्वर्गीकरण, और एक ही रिकॉर्डिंग के विश्राम-अवस्था स्पेक्ट्रम से चारों गेन का संयुक्त आकलन करने पर तीन परस्पर असंगत समाधानों की ओर अभिसरण शामिल हैं। निष्कर्षतः, इस ढाँचे को संख्यात्मक रूप से सत्यापित किया गया है और इसने अपने मॉडल वर्ग की सीमाएँ निर्धारित की हैं; अवस्था-संक्रमण को ऐसे द्विभाजन में बदलना जिसकी स्थिति निर्धारित की जा सके, और विशिष्ट जनसमूह के प्रशिक्षण डेटा के बजाय सार्वभौमिक तंत्रिका-गतिक सिद्धांतों पर आधारित होना इसके नैदानिक महत्व की दृष्टि से आशाजनक है। फिर भी, पोस्टर में मॉडल और नैदानिक अवस्थाओं के बीच के संबंधों को निष्कर्ष के रूप में नहीं, बल्कि परीक्षण की आवश्यकता वाली परिकल्पनाओं के रूप में प्रस्तुत किया गया है; इसके लिए अवस्था लेबल और उपचार से पहले/बाद के युग्मित सत्र आवश्यक हैं।

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