Fractal Analysis of EEG in Hypnosis and its Relationship with Hypnotizability

Abstract

Fractal analysis was applied to study the trends of EEG signals in the hypnotic condition. The subjects were 19 psychiatric outpatients. Hypnotizability was measured with the Hypnotic Induction Profile (HIP). Fifty-four sets of EEG data were analyzed by detrended fluctuation analysis (DFA), a well-established fractal analysis technique. The scaling exponents, which are the results of fractal analysis, are reduced toward white noise during the hypnotic condition, which differentiates the hypnotic condition from the waking condition. Further, the decrease in the scaling exponents during hypnosis was solely associated with the eye-roll sign within specific cortical areas (F3, C4, and O1/2) closely related to eye movements and attention. In conclusion, the present study has found that the application of the fractal analysis technique can demonstrate the electrophysiological correlations with hypnotic influence on cerebral activity.

Zusammenfassung

Fraktalanalyse wurde eingesetzt, um Verläufe des EEG unter Hypnose zu untersuchen. Bei den Teilnehmern handelte es sich um 19 ambulante Psychiatriepatienten. Hypnotisierbarkeit wurde mit dem Hypnotic Induction Profile (HIP) gemessen. 54 EEG-Datensätze wurden mithilfe der Detrended Fluctuation Analysis-Methode (DFA), einer etablierten Technik der Fraktalanalyse, untersucht. Die Scaling-Exponenten, die Ergebniskoeffizienten dieser Fraktalanalyse, sind während der Hypnosebedingung in Richtung weißen Rauschens reduziert, wodurch sich die Hypnosebedingung vom Wachzustand abgrenzt. Des weiteren waren die Verminderungen der Koeffizienten innerhalb spezifischer kortikaler Areale (F2, C4 und O1,2), die mit Augenbewegungen und Aufmerksamkeit in Verbindung gebracht werden, mit dem Augenrollzeichen assoziiert. Schließlich kann festgestellt werden, dass mithilfe der Fraktalanalyse elektrophysiologische Korrelationen des hypnotischen Einflusses auf cerebrale Aktivität ermittelt werden können.

Ralf Schmaelzle University of KonstanzKonstanz Germany

Résumé

L'analyse fractale a été appliquée à l'étude des tendances des signaux d'EEG en état hypnotique. Les sujets étaient 19 patients externes d'établissements psychiatriques. Leur hypnotisabilité a été mesurée à l'aide du Profil d'induction hypnotique (HIP). Ont ensuite été analysés 54 ensembles de données d'EEG à l'aide de l'Analyse de fluctuation dissociative (DFA), une technique d'analyse fractale bien établie. Les composants statistiques gradués de l'échelle, qui sont les résultats d'une analyse fractale, s'estompent durant l'état hypnotique, ce qui distingue celui-ci de l'état conscient. De plus, la diminution des composants statistiques gradués de l'échelle durant l'hypnose n'avait été associée qu'avec le roulement des yeux dans des aires préstriées (corticales) particulières (F3, C4 et O1/2), étroitement liées au mouvement des yeux et à l'attention. En conclusion, la présente étude a prouvé que l'application de la technique d'analyse fractale peut démontrer les corrélations électrophysiologiques avec influence hypnotique sur l'activité cérébrale.

Johanne Reynault C. Tr. (STIBC)

Resumen

Utilizamos el anális fractal para estudiar las tendencias del EEG en la condición hipnótica con 19 pacientes psiquiátricos externos. Medimos la hipnotizabilidad con el Perfil de Inducción Hipnótica (HIP). Analizamos 54 grupos de EEG con análisis de fluctuación para reducir tendencias (DFA), una técnica fractal de análisis bien establecida. Los exponentes de escala, que son los resultados del análisis fractal, se reducen hacia puro ruido blanco durante la condición hipnótica, lo que diferencia la condición hipnótica de la de vigilia. Asimismo, la disminución en los exponentes de escala durante la hipnosis sólo estuvieron asociados con la señal de mirar hacia arriba en areas específicas de la corteza (F3, C4, y O1/ 2) estrechamente relacionadas con los movimientos del ojo y la atención. En conclusión, este estudio encontró que la aplicación de la técnica de análisis fractal puede demostrar las correlaciones electrofisiológicas con la influencia hipnótica en la actividad cerebral.

Etzel Cardeña University of LundLund Sweden

Notes

¹This work was supported by the Korea Research Foundation Grant Funded by the Korean Government (KRF-2005-E00155).

Additional information

Notes on contributors

Jun-Seok Lee

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