Zeitvariante multivariate Analyse und Modellierung des EEG und vegetativer Größen (Herzfrequenz, Atmung) und deren Wechselwirkungen vor, während und nach EEG-Burstaktivität.

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Mit diesem Antrag wird ein systematischer Ansatz zur Untersuchung der zeitlichen Dynamik von Signal- und Kopplungseigenschaften vegetativer Gößen und des EEG im ruhigen Schlaf bei unreifen (Frühgeborene) und reifen Neugeborenen verfolgt. Das im ruhigen Schlaf vorherrschende EEG-Muster besteht aus einem Wechsel von Burst- und Interburstaktivität (trace alternant, TA). Der zeitliche Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Burstaktivität und Veränderungen der Signal- und Kopplungseigenschaften zwischen Herzfrequenzvariabilität und der Atmung (kardiorespiratorisches System) sowie die Kopplung zwischen EEG und kardiorespiratorischem System sind von besonderem Interesse, da sich darin zeitvariante Wechselbeziehungen zwischen dem autonomen (vegetativen) und dem zentralen Nervensystem widerspiegeln. Es wird davon ausgegangen, dass diese Kopplungen während der Hirnreifung Veränderungen unterliegen (unreife versus reife Neugeborene). Für die Analyse sollen zeitvariante Verfahren eingesetzt und weiterentwickelt werden, die sowohl den kausalen Informationstransfer als auch die Synchronisationseigenschaften (Phasenkopplung) im kardiorespiratorischen System und im EEG quantifizieren. Analyseergebnisse werden in Systemmodellierungen und Simulationen eingebracht. Multivariate Ansätze sind notwendig, da entsprechend unserer Zielstellungen nicht eine Variable isoliert, sondern das Zusammenwirken mehrerer Größen und ihre Abhängigkeitsstruktur (zeitvariante Kopplungen zwischen kardiorespiratorischem System und EEG) in die Untersuchungen einbezogen werden sollen. Zur Ergänzung der zeitvarianten multivariaten Analyseverfahren sollen lokale Schätzungen von Dimension und Lyapunov-Exponenten sowie weiterer Komplexitätsmaße eingesetzt werden. Eine zentrale Rolle werden dabei Methoden der uni- und bivariaten symbolischen Dynamik einnehmen.