Е.А. Юматов1, Н.А. Каратыгин2, Е.Н. Дудник3, О.С. Глазачев4,
А.И. Филипченко5, Л.Т. Сушкова6, Р.В. Исаков7, В.А. Аль-Хайдри8, С.С. Перцов9

1,2,9 Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П.К. Анохина РАН (Москва, Россия)

3–5 Первый московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Москва, Россия)

6–8 Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых (г. Владимир, Россия)

Постановка проблемы. В последние годы получили развитие прогрессивные методы вейвлет-преобразования электроэнцефалограммы (ЭЭГ). С помощью данного метода обработки и анализа ЭЭГ ранее была установлена принципиальная возможность объективной регистрации психической деятельности мозга человека. Одним из проявлений психической деятельности является лживое или правдивое состояние мозга человека. Для выявления лживого или правдивого состояния мозга человека были разработаны экспериментальная модель и соответствующее информационно-программное обеспечение. Это позволили сравнивать по ЭЭГ-показателям два мыслительных состояния деятельности мозга, одно из которых – лживое, другое – правдивое. В проведенном ранее исследовании с помощью метода непрерывного вейвлет-преобразования и расчёта вейвлетной энергии ЭЭГ были выявлены достоверные различия при правдивом и лживом состояниях мозга в дельта- и альфа-диапазонах ЭЭГ при интегральной усредненной регистрации ЭЭГ одновременно по всем отведениям. Такое исследование не дает полной информации о тех конкретных структурах мозга, в которых проявляются различия при лживом и правдивом состояниях.

В этой связи возникла необходимость изучения участия отдельных структур коры мозга в лживых или правдивых мысленных ответах испытуемых. Для разработки практического метода тестирования и выявления критериев правдивого или лживого мыслительного состояния мозга был проведен дальнейший детальный анализ ЭЭГ отдельных корковых структур мозга, что и явилось предметом данной работы.

Цель работы – разработка принципиально новой информационной технологии для распознавания правдивого и лживого состояний мозга человека на основе регистрации электроэнцефалограммы отдельных корковых структур мозга и анализа ее с помощью вейвлет-преобразования.

Результаты. В целом можно кратко обобщить критерии оценки лживого или правдивого состояния мозга. Если во время осмысления вопроса средняя энергия вейвлет-спектра в альфа- и бета-ритмах в отведении О1 и в тета-ритме в отведении Р3 понижается, а во время мысленного ответа на вопрос средняя энергия вейвлет-спектра в тета-ритме ЭЭГ в отведении О2 повышается, то выявляется лживое состояние мозга, а если все отличия носят обратный характер, то это правдивое состояние. В проведенном исследовании показана принципиальная возможность выявления в деятельности мозга лживого или правдивого мысленного ответа на основе непрерывного вейвлет-анализа ЭЭГ отдельных корковых структур мозга человека. Установлены критерии участия разных структур мозга в формировании мыслительного лживого или правдивого состояния.

Практическая значимость. Полученные данные открывают принципиальную возможность выявления правдивого и лживого мыслительных состояний на основе непрерывного вейвлет-преобразования и расчёта вейвлетной энергии ЭЭГ в отдельных структурах мозга, что является основой для разработки устройства контроля лживого и правдивого состояний мозга человека.

1. Судаков К.В. Системные механизмы психической деятельности // Неврология и психиатрия им. С.С. Корсакова. 2010.
   Т. 110. № 2. С. 4–14.
2. Юматов Е.А. Психическая деятельность мозга – «ключ» к познанию // Вестник Международной академии наук. Русская секция. 2013. № 1. С. 35–45.
3. Юматов Е.А. Дистанционно-полевые проявления психической деятельности мозга // Биомедицинская радиоэлектроника. 2019. № 1. С. 5–13.
4. Crick F., Koch C. Why neuroscience may be able to explain consciousness // Scientific Amer. 1995. V. 273. P. 66.
5. Sperry R.W. Neurology and the mind-brain problem // Am. Sci. 1952. V. 40. P. 291–312.
6. Yumatov E.A. To knowledge of the origin of the brain mental activity // World Journal of Neuroscience. 2014. V. 4. № 2. P. 170-182.
7. Yumatov E.A. The molecularly fielding psychophysical nature of the brain mental activity // J. Neuroscience and Medicine. 2019.
   V. 10. № 2. P. 55–74.
8. Грубов В.В., Ситникова Е.Ю., Короновский А.А., Павлов А.Н., Храмов А.Е. Автоматическое выделение и анализ осцилляторных паттернов на нестационарных сигналах ЭЭГ с использованием вейвлетного преобразования и метода эмпирических мод // Известия РАН. Сер. Физическая. 2012. Т. 76(12). С. 1520–1523.
9. Короновский А.А., Макаров В.А., Павлов А.Н., Ситникова Е.Ю., Храмов А.Е. Вейвлеты в нейродинамике и нейрофизиологии. М.: Физматлит. 2013.
10. Павлов А.Н., Храмов А.Е., Короновский А.А., Ситникова Е.Ю., Макаров В.А., Овчинников А.А. Вейвлет-анализ в нейродинамике // УФН. 2012. Т. 182(9). С. 905–939.
11. Шоберг А.Г. Современные методы обработки изображений: модифицированное вейвлет-преобразование. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та. 2014. 125 с.
12. Hramov A.E., Koronovskii A.A., Makarov V.A., Pavlov A.N., Sitnikova E.Yu. Wavelets in Neuroscience. New York Dordrecht London: Springer Heidelberg. 2015. 318 p.
13. Юматов Е.А., Храмов А.Е., Грубов В.В., Глазачев О.С, Дудник Е.Н., Каратыгин Н.А. Исследование возможности распознавания психической деятельности мозга на основе вейвлетного анализа электроэнцефалограммы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2018. № 4. С. 3–12.
14. Yumatov E.A., Hramov A.E., Grubov V.V., Glazachev O.S., Dudnik E.N., Karatygin N.A. Possibility for recognition of psychic brain activity with continuous wavelet analysis of EEG // Journal of Behavioral and Brain Science (JBBS). 2019. V. 9. № 3.
15. Юматов Е.А., Потапов В.Ю., Каратыгин Н.А., Перцов С.С. Экспериментальная модель и программное обеспечение для распознания правдивых и ложных мысленных ответов на основе анализа электроэнцефалограммы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2019. Т. 22. № 5. С. 38–44.
16. Yumatov E.A., Potapov V.Yu., Karatygin N.A., Dudnik E.N., Pertsov S.S. Experimental approach to the recognition of truthful and false mental responses based on the wavelet transform of the electroencephalogram // J. Trends in Med. 2019. V. 4. 19.
17. Юматов Е.А., Каратыгин Н.А., Дудник Е.Н., Хранов А.Е., Грубов В.В., Перцов С.С. Распознание правдивого и лживого состояний мозга на основе вейвлетноrо анализа электроэнцефалограммы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т. 24. № 1. С. 60–66. DOI: 10.18127/j15604136-202101-06
18. Холодный Ю.И. Применение полиграфа при профилактике, раскрытии и расследовании преступлений (генезис и правовые аспекты). М.: Изд. Дом «Мир безопасности». 2000. 157 с.
19. Оглоблин С.И., Молчанов А.Ю. Инструментальная «детекция лжи»: академический курс. Ярославль: Нюанс. 2004. 464 с.
20. Журин С.И. Практика и теория использования детекторов лжи. 2-е Изд. стереотип. М.: Горячая линия – Телеком. 2011. 144 с.