مراحل مختلف خواب در مغز انسان مدل‌سازی شد

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا، ‌ محمود علیپور دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح مدل سازی تعاملی حالت گذاری بین مراحل مختلف خواب با استفاده از سیگنال EEG (نوار مغزی، الکتروانسفالوگرافی Electroencephalography) گفت: نبود یک مدل تکاملی به صورت جعبه سیاه از رفتار تعاملی شبکه‌های نورونی مغز، حین خواب از دلایل مهمی بود که منجر به انجام این طرح شد.

وی افزود: طرح مدل سازی تعاملی حالت گذاری بین مراحل مختلف خواب با استفاده از سیگنال EEG  اولین و تنها مدل تکاملی از رفتار متعامل شبکه‌های نورونی مغز در مراحل مختلف خواب است که با استفاده از یک تک کانال EEG به انجام رسیده است.

این محقق تصریح کرد: تاکنون مدل‌های تعاملی از رفتار مغز صرفاً به مدلسازی رفتار مغز در چرخه‌های سیرکیدین و اولترادین (چرخه‌های خواب و بیداری و چرخه‌های خواب رویا و غیر رویا) پرداخته‌اند. مدل‌های ارایه شده در این تحقیق، علاوه بر امکان استفاده در مدل‌های سیرکیدین و اولترادین، قادر به مدل سازی رفتارهای پدیدارشونده (ایمرجنت) مراحل خواب در سیستم زیستی خودسازمانده‌ی مغز است.

علیپور یادآور شد: این طرح ابتدای پیکربندی یک چارچوب برای تحقیقاتی بزرگ تر است که در آن به دنبال مدل سازی و پیش بینی رفتارهای مغز در اختلالات خواب هستیم.

وی گفت: بدین منظور نیاز بود تا ابتدا مدلسازی تکاملی مراحل خواب انسان سالم، مورد تحقیق قرار گیرد و پس از نتیجه‌بخش بودن آن، به دنبال پیاده‌سازی این ایده برای اختلالات خواب باشیم.

مجری طرح مدل سازی تعاملی حالت گذاری بین مراحل مختلف خواب با استفاده از سیگنال EEG خاطرنشان کرد: درصد صحت قابل قبول تحقیق حاضر نشان می‌دهد، مدل سازی رفتارهای واقعی مغز بر مبنای مدل‌های آشوبی و فازی و دوری از تئوری‌های احتمالاتی می‌تواند در پیش‌بینی وقوع ناهنجاری‌ها و اختلالات در مراحل مختلف خواب، کمک کننده باشد.

براساس گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، علیپور ادامه داد: در خصوص صنعتی‌سازی این طرح برای کاربردهای کلینیکی می‌توان با مدل سازی دقیق ریاضی از پدیده‌ خواب، اطلاعات موردنیاز از مغز را به واسطه لاله گوش بدست آوریم.

وی درخصوص آخرین وضعیت این طرح گفت: مراحل نیمه صنعتی آن به اتمام رسانده‌است.

این محقق به مزیت های طرح اشاره کرد و افزود: پیش بینی مراحل خواب، تشخیص مراحل خواب، پردازش‌های زمان حقیقی در نمونه‌برداری و کاهش حجم پردازش‌ها، ارایه روش‌های جدید در استخراج ویژگی‌های متمایزکننده‌ مراحل خواب از EEG، ارایه سه مدل مختلف در مدل سازی رفتار مغز در حین خواب از ویژگی های این طرح است.

علیپور با بیان این که مدل سازی انجام شده اولین و تنها مدل در زمینه‌ مدل سازی تکاملی از رفتار تعاملی مغز در حین مراحل مختلف خواب است، خاطرنشان کرد: این مدل سازی به علت حجم پایین پردازش‌ها و قابلیت بالای آن در سازگاری با سوژه‌های مختلف قادر به پیاده‌سازی سخت‌افزاری به منظور ارتباط با سیستم‌های قابل حمل نظیر گوشی‌های همراه و پایش مداوم وضعیت انسان‌های سالم و پیشبینی وقوع برخی از ناهنجاری‌ها نظیر اینرسی خواب است.

وی به کاربردهای این طرح اشاره کرد و گفت: از این مدل می‌توان در سیستم‌های قابل حمل به منظور پایش مراحل خواب انسان سالم و پیش بینی مراحل خواب به منظور کاربردهای کلینیکی در راستای افزایش کیفیت خواب و جلوگیری از وقوع برخی از ناهنجاری‌های مرتبط با خواب بهره برد.

دکتر هاشمی گلپایگانی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر استاد راهنمای این طرح بوده است.