bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2020-18-4-53-61bsuir-2632Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSОценка депрессивного состояния оператора мобильных технических систем под воздействием электромагнитного шумового излученияEvaluation of the depressive state of mobile technical systems operator subjected to electromagnetic noise radiationСидоренкоА. В.SidorenkoA. V.

Сидоренко Алевтина Васильевна, д.т.н., профессор кафедры физики и аэрокосмических технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий

220030, Минск, пр-т Независимости, 4, тел. +375-29-339-14-30

Sidorenko Alevtina Vasiljevna, D.Sci., Рrofessor of Physics and aerospace technology Department of Radiophysics and computer technologies faculty

220030, Minsk, Nezavisimosty ave., 4, tel. +375-29-339-14-30

sidorenkoA@yandex.ruСолодухоН. А.SaladukhaM. A.

м.ф.-м.н., старший преподаватель кафедры телекоммуникаций и информационных технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий

master of physics and mathematics, Senior Teacher of Telecommunication and Information Technology Department of Radiophysics and computer technologies faculty

Белорусский государственный университетBelarusian State University2020230620201845361Copyright © Сидоренко А.В., Солодухо Н.А., 20202020Сидоренко А.В., Солодухо Н.А.Sidorenko A.V., Saladukha M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2632

Цель работы, результаты которой приведены в рамках статьи, заключалась в исследовании закономерностей изменений нелинейных параметров электроэнцефалограмм (ЭЭГ), представленных фрактальной размерностью, экспонентой самоподобия при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением. Вместе с вышеуказанными нелинейными параметрами исследовалось изменение спектральной плотности мощности ритмических составляющих ЭЭГ: дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов. Изучение фрактальной размерности, экспоненты самоподобия и спектральной плотности мощности ЭЭГ при облучении было связано с возможным изменением данных параметров при депрессии и малой депрессии оператора. В качестве облучателя использовался генератор электромагнитного шумового излучения на транзисторах мощностью 30 мВт в диапазоне частот 5 ГГц. В работе приведено описание методов для расчета нелинейных параметров ЭЭГ, представленных фрактальной размерностью и экспонентой самоподобия. Для определения параметров ЭЭГ: фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности ритмических составляющих при достижении поставленной цели было разработано программное обеспечение на языке Java. Проведено изучение научной литературы, связанной с изменением фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов при депрессии и малой депрессии человека. Регистрация электроэнцефалограмм осуществлялась по схеме «10/20» c использванием электроэнцефалографа «Нейрокартограф» фирмы МБН. Анализируемые отведения ЭЭГ: Fp1, Fp2, T3, T4, Р3, Р4, О1, О2, F3, F4, C3, C4. Результаты работы показали отсутствие четкого депрессивного состояния у оператора при воздействии электромагнитным шумовым излучением, если руководствоваться изменением экспоненты самоподобия, фрактальной размерности и спектральной плотности мощности. Однако при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением наблюдалась тенденция изменения параметров, характерная для малой депрессии.

This paper presents the results of the work aimed at a study of the patterns of changes in the nonlinear electroencephalogram (EEG) parameters, including fractal dimension and self-similarity exponent, when the operator is irradiated with electromagnetic noise radiation. Together with the above-mentioned nonlinear parameters, a change in the spectral power density of the rhythmic components in EEG (delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms) has been studied. Investigation of the fractal dimension, self-similarity exponent, and spectral power density during irradiation was associated with possible changes of the parameters in the case of operator’s depression or minor depression. The radiation source was represented by a transistor electromagnetic-noise generator with the power of 30 mW operating over the frequency range of 5 GHz. The methods for calculation of the nonlinear parameters including fractal dimension and self-similarity exponent have been described. To realize the principal objectives of the work, the Java-based software was developed. The relevant literature demonstrating the changes in fractal dimension, self-similarity exponent, spectral power density of the delta-, theta-, alpha-, beta-rhythms in the case of depression and minor depression has been reviewed. Electroencephalograms were registered according to the “10/20” scheme using the MBN Neurocartograph electroencephalograph. The analyzed leads were Fp1, Fp2, T3, T4, P3, P4, O1, O2, F3, F4, C3, C4. As shown by the results of this work, there is no distinct depressive state of the operator exposed to electromagnetic noise radiation, judging by changes in the self-similarity exponent, fractal dimension, and spectral power density. However, when the operator was irradiated with electromagnetic noise radiation, the observed tendency in variation of the parameters was characteristic for minor depression.

излучениешумэлектроэнцефалограммадепрессиячеловекradiationnoiseelectroencephalogramdepressionhumanReferencesMarkovà E., Malmgren L.O.G., Belyaev I.Y. Microwaves from mobile phones inhibit 53BP1 focus formation in human stem cells stronger than in differentiated cells: possible mechanistic link to cancer risk. Environ. Health Perspect. 2010;118:394-399. DOI: 10.1289/ehp.0900781.Markovà E., Malmgren L.O.G., Belyaev I.Y. Microwaves from mobile phones inhibit 53BP1 focus formation in human stem cells stronger than in differentiated cells: possible mechanistic link to cancer risk. Environ. Health Perspect. 2010;118:394-399. DOI: 10.1289/ehp.0900781.Terzi M., Ozberk B., Deniz O.G., Kaplan S. The role of electromagnetic fields in neurological disorders. J Chem Neuroanat., Part B. 2016;75:77-84. DOI: 10.1016/j.jchemneu.2016.04.003.Terzi M., Ozberk B., Deniz O.G., Kaplan S. The role of electromagnetic fields in neurological disorders. J Chem Neuroanat., Part B. 2016;75:77-84. DOI: 10.1016/j.jchemneu.2016.04.003.Sidorenko A.V., Saladukha M.A. Assessing the effect of electromagnetic noise radiation on the central nervous system using non-linear parameters of the electroencephalogram. Nonlinear Dynamics and Applications. 2019;25:231-240.Sidorenko A.V., Saladukha M.A. Assessing the effect of electromagnetic noise radiation on the central nervous system using non-linear parameters of the electroencephalogram. Nonlinear Dynamics and Applications. 2019;25:231-240.Сидоренко А.В., Солодухо Н.А. Эмоциональное состояние оператора при воздействии электромагнитного шумового излучения. Доклады БГУИР. 2019;4:5-10.Sidorenko A.V., Solodyuho N.A. [Emotion state of operator subjected by electromagnetic noise radiation]. Doklady BGUIR = Doklady BGUIR. 2019;4:5-10. (In Russ.)Сидоренко А.В., Солодухо Н.А. Нелинейный анализ электроэнцефалограмм оператора при действии электромагнитного шумового излучения. Доклады БГУИР. 2017;6:69-75.Sidorenko A.V., Solodyho N.A. [Nonlinear analysis of operator electroencephalograms subjected by electromagnetic noise radiation]. Doklady BGUIR = Doklady BGUIR. 2017;6:69-75. (In Russ.)Harne B.P. Higuchi Fractal Dimension Analysis of EEG Signal before and after OM Chanting to Observe Overall Effect on Brain. IJECE. 2014;4(4):585-592. DOI: 10.11591/ijece.v4i4.5800.Harne B.P. Higuchi Fractal Dimension Analysis of EEG Signal before and after OM Chanting to Observe Overall Effect on Brain. IJECE. 2014;4(4):585-592. DOI: 10.11591/ijece.v4i4.5800.Сидоренко А.В. Нейроинтерфейс: принципы действия и реализации. Доклады БГУИР. 2016;7:106-110.Sidorenko A.V. Neurointerface: its operation principles and realizations. Doklady BGUIR = Doklady BGUIR. 2016;7:106-110. (In Russ.)Golinska A.K. Detrended Fluctuation Analysis (DFA) in biomedical signal processing: selected examples. SLGR. 2012;29(42):107-115.Golinska A.K. Detrended Fluctuation Analysis (DFA) in biomedical signal processing: selected examples. SLGR. 2012;29(42):107-115.Сидоренко А.В. Методы информационного анализа биоэлектрических сигналов. Минск: БГУ; 2003.Sidorenko A.V. [Metody informacionnogo analiza biojelektricheskih signalov]. Minsk: BGU; 2003. (in Russ.)Сидоренко А.В. Оценка состояния оператора в условиях электромагнитных шумовых излучений. Доклады БГУИР. 2018;7:118-122.Sidorenko A.V. Assessment of the operator well-being in conditions electromagnetic noise radiations. Doklady BGUIR = Doklady BGUIR. 2018;7:118-122. (In Russ.)Wajid Mumtaz. Electroencephalogram (EEG)-based computer-aided technique to diagnose major depressive disorder (MDD). Biomedical Signal Processing and Control. 2017;31:108-115. DOI: 10.1016/j.bspc.2016.07.006.Wajid Mumtaz. Electroencephalogram (EEG)-based computer-aided technique to diagnose major depressive disorder (MDD). Biomedical Signal Processing and Control. 2017;31:108-115. DOI: 10.1016/j.bspc.2016.07.006.Maie Bachmann. Spectral Asymmetry and Higuchi’s Fractal Dimension Measures of Depression Electroencephalogram. Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2013;2013(1394): 251638- 1-251638-8. DOI: 10.1155/2013/251638.Maie Bachmann. Spectral Asymmetry and Higuchi’s Fractal Dimension Measures of Depression Electroencephalogram. Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2013;2013(1394): 251638- 1-251638-8. DOI: 10.1155/2013/251638.Lee J.S. Detrended fluctuation analysis of resting EEG in depressed outpatients and healthy controls. Clinical Neurophysiology. 2007;118:2489-2496. DOI: 10.1016/j.clinph.2007.08.001.Lee J.S. Detrended fluctuation analysis of resting EEG in depressed outpatients and healthy controls. Clinical Neurophysiology. 2007;118:2489-2496. DOI: 10.1016/j.clinph.2007.08.001.Xavier Bornas. Long range temporal correlations in EEG oscillations of subclinically depressed individuals: their association with brooding and suppression. Cogn Neurodyn. 2015;9(1):53-62. DOI: 10.1007/s11571-014-9313-1.Xavier Bornas. Long range temporal correlations in EEG oscillations of subclinically depressed individuals: their association with brooding and suppression. Cogn Neurodyn. 2015;9(1):53-62. DOI: 10.1007/s11571-014-9313-1.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.