我们要告诉你什么?哦!!关于多发性硬化症患者脑电信号复杂性的研究，这种疾病主要与信息处理减慢和运动协调缺乏有关。根据克拉科夫波兰科学院核物理研究所参与的一项科学项目，这些信号开始显示出多重分形的痕迹。

多发性硬化症是一种无法治愈的疾病，会导致中枢神经系统退化，表现为运动和感觉障碍。越早发现疾病，其病程就越有效。早期检测这种神经系统疾病严重程度的一个有前途的工具似乎是对大脑中流动的电信号进行多重分形分析，正如波兰科学基金会“受生物启发的神经网络”项目的研究人员刚刚证明的那样，由欧洲区域发展基金资助。该成果是来自四个科研机构的研究人员合作的成果：雅盖隆大学 (UJ)、克拉科夫理工大学、卡托维兹 SWPS 大学 (USWPS) 和波兰科学院核物理研究所 (IFJ PAN)克拉科夫，进行多重分形分析。

“对多重分形关系的搜索对计算要求很高，并且随着计算机计算能力的增强和软件的开发，在过去十年左右才开始变得更加普遍。因此，在科学活动的许多领域，多重分形仅处于“迈出第一步”的阶段。其中一个领域是分析人脑发出的电信号的复杂性，特别是在大脑发生退行性变化的情况下，”IFJ PAN 复杂系统理论系的 Pawel Oswiecimka 博士说。

构成该项目基础的研究患者是由 UJ 医学院神经内科和 UJ 医院神经内科的研究人员和医生严格挑选的。诊断出的早期多发性硬化症组最终减少到 38 名受试者，对照组减少到 27 名。在两年的时间内多次收集脑电图 (EEG) 数据，每次都让受试者参与不同的任务。使用 256 个电极测量大脑的电活动，每个电极每秒采样 1000 次。在实际分析之前，信号会被清理，例如去除眨眼引起的伪影，并根据普遍接受的惯例，将其组合成与 20 个大脑区域相对应的组。

“收集的数据总量如此之大，我们的团队需要数年时间才能完成全套多重分形分析。因此，我们刚刚发表在《生物医学信号处理与控制》上的论文仅讨论了在测量的最早阶段收集的读数，涉及服用两种处方药物之一的受试者在测量期间没有进行任何活动的情况”Oswiecimka 博士解释道。

“普通”分形的基本特征是它们的自相似性：通过放大它们，我们迟早会看到与最初的结构非常相似，甚至相同的结构。当我们以简单的方式组合多个分形时会发生什么?结果通常是噪音。然而，有一些数学运算可以将分形编织成保留自相似能力的复杂结构。在普通分形中，当我们用对该分形始终恒定的因子缩放任何片段时，就会出现自相似性，而多重分形的不同片段必须以不同的方式缩放。这一特征意味着，虽然使用普通分形进行分析可以发现线性相关性(例如趋势)，但多重分形可以揭示不太明显的非线性相关性的存在。

在分形分析阶段，IFJ PAN 专家注意到，健康人大脑发出的电信号显示出某些长期趋势的存在，这使得他们的电活动图在视觉上比多发性硬化症患者更平滑，而多发性硬化症患者的电活动图在视觉上比多发性硬化症患者更平滑。大脑发出更多“锯齿状”信号。但当涉及多重分形时，情况就会发生变化：健康人大脑发出的电信号的结构复杂性低于患者。

“似乎在患有早期多发性硬化症的人中，神经元之间的通信更加复杂。然而，神经元并不完全相互独立，因为它们仍然共同负责脑电图信号的形成，因此我们观察到了复杂的分形，即多重分形，”Oswiecimka 博士说，并补充道：“相比之下，在对照组中，健康组的各个分形成分更加规则，更好地结合在一起，并且多重分形结构变得更加难以看到。”

USWPS 心理学系的 Tadeusz Marek 教授对所获得的结果进行了解释：“多发性硬化症患者中复杂信号组织的存在可能表明大脑神经网络中的补偿过程。大脑试图弥补疾病造成的缺陷，并寻找绕过受损区域的方法，从而导致网络重组。这些区域的功能试图被其他仍然有效工作的神经元组接管，这表现为电活动复杂性的增加。”

在总结多重分形脑电图记录的分析结果时，Marek 教授强调，事实证明，它们是一种高度灵敏的工具，可用于检测多发性硬化症发展早期大脑神经网络中发生的代偿过程。

IFJ PAN 物理学家团队的工作成果是开发更准确的技术来评估患者多发性硬化症进展的第一步。目前，用于此目的的问卷调查本质上是高度主观的，而更客观的检查则需要使用磁共振成像，因此不仅具有侵入性，而且成本高昂。发现患者的病情与其大脑电活动的多重分形复杂性之间的关系将允许使用一种易于使用的非侵入性且对患者来说不太麻烦的测量技术进行客观评估。

报告的结果是对该科学项目期间收集的脑电图信号进行分析的第一阶段，其余脑电图数据目前正在处理中。然而，研究范围更广泛，还包括使用结构和功能磁共振技术进行脑成像。这些产生了一系列显示横截面的图像，从中可以重建大脑的结构以及各个区域的血液供应和氧合的变化。因此，对多发性硬化症多重分形预示的探索将继续下去——不再是一维，而是四维。