Метод анализа временной организации поведенческих реакций у животных при моделировании болевого стресса

В настоящее время структура ритмов различных физиологических показателей рассматривается в качестве меры адаптации и прогностического критерия. Особенностью рядов измерений физиологических показателей (продолжительности поведенческих болевых и неболевых реакций) в данном исследовании является их относительно небольшая длина (40 – 90 точек). При этом такие методы исследования спектральных характеристик, как Фурье-преобразование, Вейвлет-анализ или спектрально-временной анализ неприменимы, поскольку для получения точных значений они требуют значительно большей длины временного ряда. Поэтому в исследовании продолжительность периодов и амлитудно-фазовые характеристики длительности поведенческих болевых и неболевых реакций рассчитаны с помощью косинор-анализа, который является методом исследования спектральных характеристик временных рядов небольшой длины, но при этом дает полное представление о структуре физиологических ритмов и обеспечивает сопоставимость с другими методами (Halberg et al., 1965; Емельянов, 1976).

Применение косинор-анализа позволяет выявлять периодические составляющие в числовых рядах, а также получать амплитуду и фазу колебания любого из периодов, составляющих ритмику данного показателя.

Алгоритм и программа косинор-анализа, написанная на языке программирования “Delphi 4.1”, разработаны В. С. Мартынюком, Н. Н. Зуевым на базе Крымского научного центра Национальной академии наук Украины и Министерства образования и науки Украины. Функциональная схема программы косинор-анализа с пояснениями приведена на рис. 3.6.

Представленный набор функций и дружественный интерфейс программы обеспечивают полноту возможностей спектрального анализа временных рядов показателей и удобство в работе пользователя.

Рис. 3.6. Функциональная схема программы косинор-анализа.

С целью выявления ультрадианной, циркадианной и инфрадианной ритмики поведенческих болевых и неболевых реакций индивидуально для каждого животного строили периодограммы (спектры) в пределах от 1,0 до 90,0 минут, от 1,0 до 24,0 часов или от 1,0 до 40,0 суток с шагом (точностью) 0,2 минуты (часа, суток), после чего выделяли периоды (локальные максимумы), вносящие основной вклад в ритмику поведенческих реакций животных из соответствующей группы.

Результаты работы алгоритма вписывания косинусоид в исходный временной ряд могут быть выведены на монитор персонального компьютера (рис. 3.7) или записаны в текстовый файл в виде таблицы, состоящей из значений амплитуды Ai, фазы φi, обратной ошибки вписывания 1/Оmini для каждого из периода Pi, где i=1,2..n. С помощью описанного программного блока в данном исследовании получали периодограммы для каждого из показателей.

Рис. 3.7. Вывод периодограммы на монитор в процедуре вписывания косинусоид в программе косинор-анализа: сверху – исходный временной ряд; внизу – спектр ряда показателя с периодами, которые вносят основной вклад в его ритмику.

Функциональная схема алгоритма построения эллипсов ошибок интегрального ритма с заданным периодом для группы временных рядов с вычислением амплитуды, фазы и ее рассеяния представлена на рис. 3.8. Значения фаз и амплитуд для каждого временного ряда из группы попадают внутрь эллипса с вероятностью 95% (Емельянов, 1976).

Рис. 3.8. Вывод эллипсов ошибок на монитор в программе косинор-анализа: на легенде – амплитуды, периоды и фазы колебаний в двух группах временных рядов.

Автор —  Джелдубаева Эльвиза Рашидовна

Метки: