多変量脳波記録における前処理手順の順序によって誘発される不可逆的な機能ネットワーク変形

概要

本研究は、多変量脳波記録において、フィルタリングより先に再基準化を行うと人工的な相互相関が生じることを示した。徐波睡眠、麻酔、発作後状態、新生児脳波、植物状態など、急峻なパワースペクトルを示す信号で影響が強く不可逆的であり、フィルタリング後に再基準化し、代理データ補正を併用する方法が推奨された。

主要発見

• 再基準化後にフィルタリングを行うと、周波数帯と信号のパワースペクトル指数に依存して増大する人工的な相互相関が生じた。
• 麻酔や徐波睡眠に関連するパワースペクトル指数β≥2の信号では、人工的相関が不可逆的であると報告された。
• β≥2の多変量信号では、フィルタリング後の再基準化と代理データ補正済み相互相関の使用が推奨された。

臨床的意義

麻酔深度評価、覚醒研究、てんかんモニタリング、意識障害の研究で機能的結合を推定する場合、前処理の順序を事前に規定し、代理データに基づく補正を用いるべきである。既存データセットについても、生物学的結論を受け入れる前に再解析が必要となる可能性がある。

限界

• 要旨にはヒト被験者数や、すべての信号条件における詳細な効果量が示されていない。
• 本研究の実証対象は脳波であり、他の記録モダリティ、取得システム、前処理実装での検証が必要である。

今後の方向性

今後は、研究コミュニティで共有できる前処理ベンチマークを整備し、麻酔および意識研究で公表されたデータセットを再解析する必要がある。また、前処理アーチファクトが臨床脳波バイオマーカーや機械学習モデルに及ぼす影響を評価すべきである。