Ученые из Университета МИСИС и МГУ имени М. В. Ломоносова, в сотрудничестве со специалистами компании ООО «Нейроспутник», проанализировали влияние COVID-19 на мозговую активность людей, использовав нейронные сети и машинное обучение. В результатах исследования, которое опубликовано в научном журнале Computer Research And Modeling, отмечается, что у здоровых людей и тех, кто переболел COVID-19, активность мозга значительно отличается: у последних наблюдалось снижение активности в левой половине мозга, в области, отвечающей за речь.
Пандемия COVID-19 оказала огромное влияние на здоровье и жизнь миллионов людей по всему миру. Однако, помимо известных симптомов и последствий, таких как высокая температура, кашель и дыхательные проблемы, все больше исследований указывают на возможные негативные эффекты коронавируса на мозговую активность.
Понимание того, как коронавирус влияет на мозг, может быть ключом к разработке эффективных методов лечения и реабилитации для тех, кто переболел этим заболеванием. Однако, изучение мозга — сложная задача, которая требует точных инструментов и методов анализа.
При помощи сверточных нейронных сетей, модифицированных ResNet и DenseNet121 с блоками управляемых рекуррентных единиц (GRU), которые эффективно работают с изображениями, временными рядами и последовательностями, ученые проанализировали данные, собранные с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) — устройства, записывающего активность мозга. В исследовании приняли участие 105 взрослых добровольцев, разделенных на две группы. В одной находились люди, которые за последние полгода переболели COVID-19, а в другой те, кто ни разу не сталкивался с этим заболеванием.
В ходе эксперимента участникам предлагали произнести вслух или про себя слова, отображаемые на экране, при этом на них было установлено оборудование для записи ЭЭГ. Анализ полученных данных показал, что у здоровых людей и тех, кто переболел COVID-19, активность мозга отличается: у последних наблюдалось снижение активности в левой половине мозга, отвечающей за речь, а также изменение частоты ЭЭГ-сигналов в обоих полушариях.
«Исследование показало преобладание паттернов α-ритма в левом полушарии у здоровых людей по сравнению с лицами, которые в анамнезе написали о недавно перенесенном COVID-19 — это указывает на разницу в активности мозга между двумя группами. Более того, ЭЭГ людей недавно переболевших COVID-19 показали снижение низких частот в обоих полушариях, а также увеличение вклада высоких частот (≥50 Гц) в сигнал ЭЭГ в правом полушарии», — рассказала Александра Бернадотт, доцент кафедры инженерной кибернетики НИТУ МИСИС, генеральный директор ООО «Нейроспутник».
С помощью использованных моделей нейронных сетей ученые смогли с точностью более 63% отличить данные ЭЭГ людей после COVID-19 от данных здоровых людей. Это открывает новые возможности для выявления долгосрочных последствий COVID-19 и разработки эффективных методов нейрореабилитации для пациентов, переболевших короновирусом
Однако, несмотря на обнадеживающие результаты, ученые подчеркивают, что необходимы дальнейшие исследования для уточнения и оптимизации применяемых методов. В работе также отмечается важность использования таких методов как дискретное вейвлет-преобразование и извлечение признаков для улучшения точности анализа данных ЭЭГ.
В дальнейшем команда планирует внедрить методы нейрореабилитации при контроле состояния с помощью ЭЭГ.
