Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках отчетного периода был проведен анализ современных исследований в области состояния концентрации внимания человека и смежных с ним состояний с использованием данных ЭЭГ. Приоритет отдавался современным исследованиям, выполненных в последние 5 лет; была разработана методология сбора данных ЭЭГ в состоянии свободного блуждания ума человека и в различных типах концентрации внимания; были проработаны требования к участнику эксперимента, определено необходимое количество участников эксперимента; была осуществлена запись набора данных в соответствии с разработанной методологией, а также выполнена обработка и первичный анализ полученных данных; были подготовлены две публикации по результатам работ, одна из которых была представлена на ведущей международной IEEE конференции ассоциации открытых инноваций FRUCT (труды которой индексируются в Scopus и WoS), а вторая опубликована в журнале Вестник ЮУрГУ, серия «Математическое моделирование и программирование», который индексируется в белом списке научных изданий, RSCI и Scopus. Был выполнен анализ современных исследований в области состояния концентрации внимания человека и смежных с ним состояний с использованием электроэнцефалографических данных. В большинстве рассмотренных исследований для распознавания состояний концентрации внимания извлекается набор признаков с использованием спектральных и энтропийных метрик, например, мощности сигнала в различных диапазонах частот. При этом кросс‑спектральные метрики в среднем более значимы, чем спектральные, что с точки зрения интерпретации мозговой активности указывает на то, что процесс характеризуется скорее взаимодействиями между различными участками мозга, чем показателями отдельных областей. Также есть работы, в которых предложено использование нелинейных мер (например, фрактальная размерность Хигучи, сложность Лемпеля—Зива и выборочная энтропия) и демонстрируются преимущества их использования по сравнению со спектральными и кросс‑спектральными метриками. Была предложена методология сбора электроэнцефалографических данных в состоянии свободного блуждания ума человека и при концентрации внимания. В соответствии с результатами анализа литературы в области исследования концентрации внимания человека было предложено делать записи электроэнцефалограммы, электрокардиограммы и видео человека для получения наиболее полной картины о состоянии человека. На основе анализа литературы в области состояния концентрации внимания человека и смежных с ним состояний с использованием электроэнцефалографических данных, а также анализа поставленной в рамках проекта задачи и разработанной методологии проведения эксперимента были выделены следующие требования к участникам эксперимента: (1) в эксперименте должны принимать участие как мужчины, так и женщины и не должно быть значительного дисбаланса между количеством участников женского пола и количеством участников мужского пола; (2) возраст участников должен быть строго от 18 лет и по возможности участники должны быть подобраны таким образом, чтобы покрыть максимальный диапазон возрастов; (3) должно быть записано две группы участников: экспериментальная и контрольная (экспериментальная группа – это участники с опытом выполнения упражнений для развития навыков концентрации внимания от 1 года, а контрольная группа – это все остальные участники, которые не имеют опыта выполнения упражнений для развития навыков управления вниманием); (4) общее число участников эксперимента должно быть от 20 человек (по аналогии с похожими работами из анализа литературы); (5) количество записей сессий каждого участника должно быть от 1 до 3. Желательно записывать несколько сессий каждого участника для исключения случайных явлений, которые могут быть отфильтрованы при анализе нескольких записей участника. Были проведены эксперименты в соответствии с разработанной методологией, а также осуществлена обработка и первичный анализ полученных данных. В исследовании приняли участие 33 человека, включая 15 участников с опытом выполнения упражнений, направленных на развитие концентрации внимания более одного года (37 ± 10 лет, из них 11 женщин). Остальные 18 участников, не имевшие такого опыта, составили контрольную группу (36 ± 17 лет, из них 10 женщин). Разработанный в рамках отчетного периода математический аппарат ориентирован на обработку и первичный анализ полученных данных, нацеленный на распознавание состояния концентрации внимания человека в сравнении с состоянием свободного блуждания ума. Результаты проведенных экспериментов показали, что различия между состояниями наиболее выражены в префронтальных каналах, что соответствует результатам предыдущих исследований. Хотя значения корреляции метрик в префронтальных каналах значительно выше для некоторых отдельных записей по сравнению с соответствующими значениями по всем отведениям, средние значения не демонстрируют существенных различий. Различия между классами в центральных каналах являются наименее значимыми среди всех рассмотренных. Для затылочно-теменных отведений наблюдается относительное увеличение значимости метрики мощности в α-диапазоне, что подтверждает основные выводы, сделанные другими исследователями. Созданный в рамках первого этапа проекта задел позволит разработать на втором этапе выполнения проекта метод анализа данных для классификации состояний свободного блуждания мыслей человека, концентрации внимания решении задачи и концентрация на внутреннем состоянии, на основе которого будет осуществлена обработка собранного набора данных и сгенерированы новые знания о состояниях свободного блуждания мыслей человека и концентрации внимания.