أساسيات الإمكانات المرتبطة بالحدث
روشيني راندينيا
تم التحديث في
22/05/2024
أساسيات الإمكانات المرتبطة بالحدث
روشيني راندينيا
تم التحديث في
22/05/2024
أساسيات الإمكانات المرتبطة بالحدث
روشيني راندينيا
تم التحديث في
22/05/2024
1. مقدمة
أهلاً بك! في هذا البرنامج التعليمي الثاني، سوف نتعلم كيفية تحديد استجابة الدماغ للمثيرات.
سوف نتعلم ما يلي:
ما هو الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
ما هي ذرى ومكونات الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
الخطوات النموذجية للحصول على جهد مرتبط بحدث (ERP)
التطبيق العملي باستخدام جهاز وبرمجيات Emotiv EPOC
2. ما هو الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
الجهد المرتبط بحدث (ERP)، والذي يُشار إليه أيضاً بالجهد المستثار، هو استجابة الدماغ لحدث أو مثير معين (مثل سماع نغمة عالية). وتحديداً، هو التغير في سعة الجهد الكهربائي الذي يظهر في تخطيط كهربية الدماغ (EEG) نتيجة لحدث حسي أو معرفي.
يمكننا ملاحظة "مكونات الجهد المرتبط بحدث" والتي تمثل ذرى مستقرة تحدث بعد بدء المثير. يمكن أن يحتوي الجهد المرتبط بحدث على العديد من الذرى الإيجابية أو السلبية، ولكن ليست جميعها مكونات جهد مرتبط بحدث محددة جيداً مثل المكونين N100 أو P300.
تذكر أن تنظر إلى اتجاه المحور عندما ترى تخطيط كهربية الدماغ (EEG) في المجال الزمني. في بعض الأحيان سترى علامة السالب (-) في الأعلى وعلامة الموجب (+) في الأسفل على المحور، خاصة في تخطيط كهربية الدماغ الإكلينيكي
ملاحظة: يمكن تمثيل الجهد المرتبط بحدث من حدث واحد أو من خلال حساب متوسط السعة عبر تجارب متعددة لهذا الحدث. وعموماً، لا يمكن الحصول على جهود مرتبطة بحدث سلسة ذات مكونات واضحة كهذه - كما في الصورة - إلا من خلال حساب المتوسط عبر مئات التجارب
الشكل 1 - مكونات الجهد السمعي المرتبط بحدث النموذجية
تتميز المكونات النموذجية بقطبيتها (أي إيجابية (P) أو سلبية (N)) ووقت حدوثها (على سبيل المثال، المكون السلبي الأول N1). يمكن أيضاً تحديد نفس المكون N1 من خلال وقت حدوثه (على سبيل المثال، 100 ملي ثانية من بدء النغمة) – N100
3. خطوات الحصول على جهد مرتبط بحدث (ERP)
مرحلة التجربة:
نقوم بتصميم التجارب للحصول على جهود محددة مرتبطة بحدث تهمنا دراستها.
على سبيل المثال، قد نجمع بيانات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) بينما يستمع المشاركون إلى نغمات صوتية.
لفهم بيانات تخطيط كهربية الدماغ، يجب علينا تحديد الوقت الذي سمع فيه المشارك النغمة في التخطيط. وتسمى هذه الواسمات بواسمات الأحداث (الخطوط الحمراء الرأسية في الشكل 2).
الشكل 2 - واسمات الأحداث (الخطوط الحمراء) معروضة على تخطيط كهربية دماغ خام
إن محاذاة توقيت واسم الحدث بدقة مع بدء النغمة أمر بالغ الأهمية لنتمكن من رؤية الجهد المرتبط بحدث! لذا من المهم اختيار الأجهزة والبرامج المناسبة لمساعدتنا في الحصول على طوابع زمنية دقيقة.
اختيار المرجع
تذكر أن النشاط الكهربائي يقاس دائماً بين نقطتين. في أجهزة تخطيط كهربية الدماغ، يتم قياس الجهد الكهربائي عند كل مستشعر مقارنة بالمستشعرات المرجعية (DRL + CMS).
في أجهزة Emotiv EPOC هناك خياران للمستشعرات المرجعية
الشكل 3 - خيارات المرجع في أجهزة من نوع Emotiv EPOC
تحتوي سماعة الرأس من نوع EPOC على خيارين للمرجعية:
المرجع الخشائي - لاستخدام العظم الخشائي كمستشعرات مرجعية، نضع سدادات مطاطية على المستشعرات P3/P4 وقطعات لباد مبللة على المستشعرات الخشائية.
المرجع P3/P4 - لاستخدام P3/P4 كمستشعرات مرجعية، نضع سدادات مطاطية على المستشعرات الخشائية M1/M2 وقطعات لباد مبللة على المستشعرات P3/P4
من المعتاد استخدام المرجعية الخشائية في تجارب الجهد المرتبط بحدث، ولكن يمكنك استخدام مرجعية P3/P4 حيث يمكنك دائماً إعادة إرجاع البيانات لاحقاً عبر الإنترنت، أثناء المعالجة المسبقة لبياناتك قبل تحليلها. ومن الشائع إعادة إرجاع البيانات إلى متوسط جميع المستشعرات قبل تحليل البيانات.
بالنسبة لتجربتنا، سنجمع البيانات باستخدام المرجعية الخشائية. الافتراض الجيد عادةً هنا هو أن النتوء الخشائي لن ينقل بيانات تخطيط كهربية الدماغ بنفس قدر المواقع الأخرى على الرأس، لذا فهو يمثل نقطة مرجعية جيدة.
المعالجة المسبقة:
لا يمكننا رؤية الجهد المرتبط بحدث في تخطيط كهربية الدماغ الخام على الفور لأنه ذو تأثير صغير جداً (~ ±5 ميكرو فولت) مقارنة بكل ما يحدث داخل الدماغ وحوله (~ ±40 ميكرو فولت)!
ولرؤية تأثير الدماغ الخاص بنغمتنا، نحتاج إلى تنظيف بياناتنا لإزالة أي تشويش أو شوائب. بعد ذلك سنقوم بـ "تقطيع" البيانات - وهو مصطلح يستخدم لتقسيم استجابات الدماغ إلى نافذة زمنية قمنا بتحديدها (مثال: استجابة الدماغ التي تبدأ من 50 ملي ثانية قبل النغمة و400 ملي ثانية بعد النغمة). ثم نقوم بحساب متوسط جميع بيانات تخطيط الدماغ المقطعة المنفصلة (أي استجابات الدماغ لجميع النغمات) للحصول على جهد مرتبط بحدث واضح.
فيما يلي الخطوات الأساسية في مسار المعالجة النموذجي للجهد المرتبط بحدث. يختار الباحثون الخطوات وفقاً لبياناتهم وأهدافهم.
الشكل 4 - مسار معالجة نموذجي للجهد المرتبط بحدث
4. لنحصل على جهد مرتبط بحدث خاص بنا
أولاً، لنقم بإعداد البرنامج
قم بتنزيل أحدث إصدار من PsychoPy – https://www.psychopy.org/ سنستخدم PsychoPy لتقديم النغمات للمشاركين.
احصل على تطبيقي Emotiv Launcher وEmotivPRO لتسجيل وعرض تخطيط كهربية الدماغ.
قم بتوصيل PsychoPy مع برنامج Emotiv الخاص بك ليتمكنا من الاتصال ببعضهما البعض.
اتبع الخطوات الموضحة في الفيديو:
بناء تجربة تخطيط كهربية دماغ Emotiv باستخدام PsychoPy
يمكن الحصول على جهد مرتبط بحدث سلس باستخدام تكرارات متعددة لأي مثيرات (مثل صورة، نغمة). سنقوم هنا بتقديم نفس النغمة التي تبلغ مدتها 50 ملي ثانية للمشارك، كل 4 ثوانٍ لحوالي 150 مرة!
تابع الفيديو لبناء تجربة سمعية بسيطة بنغمة واحدة:
لحصل على بعض البيانات
الآن بعد أن اخترت المرجع، يمكنك مشاهدة الفيديو لمعرفة كيفية إعداد سماعة الرأس للحصول على أفضل جودة لتخطيط كهربية الدماغ:
مسار الجهد المرتبط بحدث باستخدام EmotivPRO Analyzer
شاهد الفيديو واتبع الخطوات لتوليد الجهد المرتبط بحدث الخاص بك:
فهم مخرجات الجهد المرتبط بحدث من Analyzer
لكل قناة سترى شكلاً موجياً متوسطاً. يمكن رؤية جهد مرتبط بحدث سلس نموذجي مع ذروة سلبية عند 100 ملي ثانية أدناه. يشير الخط الصلب إلى متوسط السعة ويشير التظليل الفاتح إلى الخطأ المعياري للمتوسط:
هو شكل موجي مشوش مع عدم وجود مكونات واضحة للجهد المرتبط بحدث. يمكن أن ينتج هذا عن انخفاض عدد التجارب:
أمور يجب مراعاتها
عند مقارنة الجهود المرتبطة بحدث بين المشاركين، فمن الأفضل عموماً مقارنة تأثير الاختلاف.
على سبيل المثال، يمكننا النظر إلى متوسط الجهد المرتبط بحدث لنغمة أكثر تكراراً (قياسية) مقارنة بالنغمات التي تحدث بشكل أقل تكراراً (منحرفة/غير مألوفة) في نمط معين. يمكننا الحصول على شكل موجي فارق ببساطة عن طريق طرح سعة موجة من أخرى. وكما في الشكل 5، يمكننا بعد ذلك ملاحظة مكون الجهد المرتبط بحدث والمعروف باسم سلبية عدم التطابق (MMN) والذي يُدرس بشكل شائع في أبحاث الجهد المرتبط بحدث.
الشكل 5 - يمكن ملاحظة مكون سلبية عدم التطابق في الجهد المرتبط بحدث عندما يكون هناك انتهاك لنمط ما في البيئة
5. تطبيقات الجهود المرتبطة بحدث (ERPs)
تحديد المؤشرات الحيوية :
أحد التطبيقات الأكثر شيوعاً للجهود المرتبطة بحدث هو في الأبحاث السريرية لإيجاد طرق أفضل لتشخيص الاضطرابات النفسية مثل الفصام. قد يتم تمييز الأشخاص المصابين بالفصام عن الأصحاء بناءً على استجابة سلبية عدم التطابق لديهم
الشكل 6 - سعة سلبية عدم التطابق تكون أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بالفصام المزمن، وبداية المرض الحديثة وكذلك المعرضين لخطر الإصابة بالاضطراب (Jashan 2012)
الجهد المرتبط بحدث - BCI (واجهات الدماغ والحاسوب)
يمكن استخدام الجهود المرتبطة بحدث للأوامر العقلية المختلفة أو المثيرات البصرية (مثل الحروف على لوحة المفاتيح) لتحريك الكراسي المتحركة أو تشغيل مبرقات BCI
6. الموارد
أدلة Emotiv
قراءات موصى بها
Luck, S.J., 2005. عشر قواعد بسيطة لتصميم وتفسير تجارب الجهد المرتبط بحدث. الجهود المرتبطة بالحدث: دليل الطرق البحتة، 4.
1. مقدمة
أهلاً بك! في هذا البرنامج التعليمي الثاني، سوف نتعلم كيفية تحديد استجابة الدماغ للمثيرات.
سوف نتعلم ما يلي:
ما هو الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
ما هي ذرى ومكونات الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
الخطوات النموذجية للحصول على جهد مرتبط بحدث (ERP)
التطبيق العملي باستخدام جهاز وبرمجيات Emotiv EPOC
2. ما هو الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
الجهد المرتبط بحدث (ERP)، والذي يُشار إليه أيضاً بالجهد المستثار، هو استجابة الدماغ لحدث أو مثير معين (مثل سماع نغمة عالية). وتحديداً، هو التغير في سعة الجهد الكهربائي الذي يظهر في تخطيط كهربية الدماغ (EEG) نتيجة لحدث حسي أو معرفي.
يمكننا ملاحظة "مكونات الجهد المرتبط بحدث" والتي تمثل ذرى مستقرة تحدث بعد بدء المثير. يمكن أن يحتوي الجهد المرتبط بحدث على العديد من الذرى الإيجابية أو السلبية، ولكن ليست جميعها مكونات جهد مرتبط بحدث محددة جيداً مثل المكونين N100 أو P300.
تذكر أن تنظر إلى اتجاه المحور عندما ترى تخطيط كهربية الدماغ (EEG) في المجال الزمني. في بعض الأحيان سترى علامة السالب (-) في الأعلى وعلامة الموجب (+) في الأسفل على المحور، خاصة في تخطيط كهربية الدماغ الإكلينيكي
ملاحظة: يمكن تمثيل الجهد المرتبط بحدث من حدث واحد أو من خلال حساب متوسط السعة عبر تجارب متعددة لهذا الحدث. وعموماً، لا يمكن الحصول على جهود مرتبطة بحدث سلسة ذات مكونات واضحة كهذه - كما في الصورة - إلا من خلال حساب المتوسط عبر مئات التجارب
الشكل 1 - مكونات الجهد السمعي المرتبط بحدث النموذجية
تتميز المكونات النموذجية بقطبيتها (أي إيجابية (P) أو سلبية (N)) ووقت حدوثها (على سبيل المثال، المكون السلبي الأول N1). يمكن أيضاً تحديد نفس المكون N1 من خلال وقت حدوثه (على سبيل المثال، 100 ملي ثانية من بدء النغمة) – N100
3. خطوات الحصول على جهد مرتبط بحدث (ERP)
مرحلة التجربة:
نقوم بتصميم التجارب للحصول على جهود محددة مرتبطة بحدث تهمنا دراستها.
على سبيل المثال، قد نجمع بيانات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) بينما يستمع المشاركون إلى نغمات صوتية.
لفهم بيانات تخطيط كهربية الدماغ، يجب علينا تحديد الوقت الذي سمع فيه المشارك النغمة في التخطيط. وتسمى هذه الواسمات بواسمات الأحداث (الخطوط الحمراء الرأسية في الشكل 2).
الشكل 2 - واسمات الأحداث (الخطوط الحمراء) معروضة على تخطيط كهربية دماغ خام
إن محاذاة توقيت واسم الحدث بدقة مع بدء النغمة أمر بالغ الأهمية لنتمكن من رؤية الجهد المرتبط بحدث! لذا من المهم اختيار الأجهزة والبرامج المناسبة لمساعدتنا في الحصول على طوابع زمنية دقيقة.
اختيار المرجع
تذكر أن النشاط الكهربائي يقاس دائماً بين نقطتين. في أجهزة تخطيط كهربية الدماغ، يتم قياس الجهد الكهربائي عند كل مستشعر مقارنة بالمستشعرات المرجعية (DRL + CMS).
في أجهزة Emotiv EPOC هناك خياران للمستشعرات المرجعية
الشكل 3 - خيارات المرجع في أجهزة من نوع Emotiv EPOC
تحتوي سماعة الرأس من نوع EPOC على خيارين للمرجعية:
المرجع الخشائي - لاستخدام العظم الخشائي كمستشعرات مرجعية، نضع سدادات مطاطية على المستشعرات P3/P4 وقطعات لباد مبللة على المستشعرات الخشائية.
المرجع P3/P4 - لاستخدام P3/P4 كمستشعرات مرجعية، نضع سدادات مطاطية على المستشعرات الخشائية M1/M2 وقطعات لباد مبللة على المستشعرات P3/P4
من المعتاد استخدام المرجعية الخشائية في تجارب الجهد المرتبط بحدث، ولكن يمكنك استخدام مرجعية P3/P4 حيث يمكنك دائماً إعادة إرجاع البيانات لاحقاً عبر الإنترنت، أثناء المعالجة المسبقة لبياناتك قبل تحليلها. ومن الشائع إعادة إرجاع البيانات إلى متوسط جميع المستشعرات قبل تحليل البيانات.
بالنسبة لتجربتنا، سنجمع البيانات باستخدام المرجعية الخشائية. الافتراض الجيد عادةً هنا هو أن النتوء الخشائي لن ينقل بيانات تخطيط كهربية الدماغ بنفس قدر المواقع الأخرى على الرأس، لذا فهو يمثل نقطة مرجعية جيدة.
المعالجة المسبقة:
لا يمكننا رؤية الجهد المرتبط بحدث في تخطيط كهربية الدماغ الخام على الفور لأنه ذو تأثير صغير جداً (~ ±5 ميكرو فولت) مقارنة بكل ما يحدث داخل الدماغ وحوله (~ ±40 ميكرو فولت)!
ولرؤية تأثير الدماغ الخاص بنغمتنا، نحتاج إلى تنظيف بياناتنا لإزالة أي تشويش أو شوائب. بعد ذلك سنقوم بـ "تقطيع" البيانات - وهو مصطلح يستخدم لتقسيم استجابات الدماغ إلى نافذة زمنية قمنا بتحديدها (مثال: استجابة الدماغ التي تبدأ من 50 ملي ثانية قبل النغمة و400 ملي ثانية بعد النغمة). ثم نقوم بحساب متوسط جميع بيانات تخطيط الدماغ المقطعة المنفصلة (أي استجابات الدماغ لجميع النغمات) للحصول على جهد مرتبط بحدث واضح.
فيما يلي الخطوات الأساسية في مسار المعالجة النموذجي للجهد المرتبط بحدث. يختار الباحثون الخطوات وفقاً لبياناتهم وأهدافهم.
الشكل 4 - مسار معالجة نموذجي للجهد المرتبط بحدث
4. لنحصل على جهد مرتبط بحدث خاص بنا
أولاً، لنقم بإعداد البرنامج
قم بتنزيل أحدث إصدار من PsychoPy – https://www.psychopy.org/ سنستخدم PsychoPy لتقديم النغمات للمشاركين.
احصل على تطبيقي Emotiv Launcher وEmotivPRO لتسجيل وعرض تخطيط كهربية الدماغ.
قم بتوصيل PsychoPy مع برنامج Emotiv الخاص بك ليتمكنا من الاتصال ببعضهما البعض.
اتبع الخطوات الموضحة في الفيديو:
بناء تجربة تخطيط كهربية دماغ Emotiv باستخدام PsychoPy
يمكن الحصول على جهد مرتبط بحدث سلس باستخدام تكرارات متعددة لأي مثيرات (مثل صورة، نغمة). سنقوم هنا بتقديم نفس النغمة التي تبلغ مدتها 50 ملي ثانية للمشارك، كل 4 ثوانٍ لحوالي 150 مرة!
تابع الفيديو لبناء تجربة سمعية بسيطة بنغمة واحدة:
لحصل على بعض البيانات
الآن بعد أن اخترت المرجع، يمكنك مشاهدة الفيديو لمعرفة كيفية إعداد سماعة الرأس للحصول على أفضل جودة لتخطيط كهربية الدماغ:
مسار الجهد المرتبط بحدث باستخدام EmotivPRO Analyzer
شاهد الفيديو واتبع الخطوات لتوليد الجهد المرتبط بحدث الخاص بك:
فهم مخرجات الجهد المرتبط بحدث من Analyzer
لكل قناة سترى شكلاً موجياً متوسطاً. يمكن رؤية جهد مرتبط بحدث سلس نموذجي مع ذروة سلبية عند 100 ملي ثانية أدناه. يشير الخط الصلب إلى متوسط السعة ويشير التظليل الفاتح إلى الخطأ المعياري للمتوسط:
هو شكل موجي مشوش مع عدم وجود مكونات واضحة للجهد المرتبط بحدث. يمكن أن ينتج هذا عن انخفاض عدد التجارب:
أمور يجب مراعاتها
عند مقارنة الجهود المرتبطة بحدث بين المشاركين، فمن الأفضل عموماً مقارنة تأثير الاختلاف.
على سبيل المثال، يمكننا النظر إلى متوسط الجهد المرتبط بحدث لنغمة أكثر تكراراً (قياسية) مقارنة بالنغمات التي تحدث بشكل أقل تكراراً (منحرفة/غير مألوفة) في نمط معين. يمكننا الحصول على شكل موجي فارق ببساطة عن طريق طرح سعة موجة من أخرى. وكما في الشكل 5، يمكننا بعد ذلك ملاحظة مكون الجهد المرتبط بحدث والمعروف باسم سلبية عدم التطابق (MMN) والذي يُدرس بشكل شائع في أبحاث الجهد المرتبط بحدث.
الشكل 5 - يمكن ملاحظة مكون سلبية عدم التطابق في الجهد المرتبط بحدث عندما يكون هناك انتهاك لنمط ما في البيئة
5. تطبيقات الجهود المرتبطة بحدث (ERPs)
تحديد المؤشرات الحيوية :
أحد التطبيقات الأكثر شيوعاً للجهود المرتبطة بحدث هو في الأبحاث السريرية لإيجاد طرق أفضل لتشخيص الاضطرابات النفسية مثل الفصام. قد يتم تمييز الأشخاص المصابين بالفصام عن الأصحاء بناءً على استجابة سلبية عدم التطابق لديهم
الشكل 6 - سعة سلبية عدم التطابق تكون أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بالفصام المزمن، وبداية المرض الحديثة وكذلك المعرضين لخطر الإصابة بالاضطراب (Jashan 2012)
الجهد المرتبط بحدث - BCI (واجهات الدماغ والحاسوب)
يمكن استخدام الجهود المرتبطة بحدث للأوامر العقلية المختلفة أو المثيرات البصرية (مثل الحروف على لوحة المفاتيح) لتحريك الكراسي المتحركة أو تشغيل مبرقات BCI
6. الموارد
أدلة Emotiv
قراءات موصى بها
Luck, S.J., 2005. عشر قواعد بسيطة لتصميم وتفسير تجارب الجهد المرتبط بحدث. الجهود المرتبطة بالحدث: دليل الطرق البحتة، 4.
1. مقدمة
أهلاً بك! في هذا البرنامج التعليمي الثاني، سوف نتعلم كيفية تحديد استجابة الدماغ للمثيرات.
سوف نتعلم ما يلي:
ما هو الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
ما هي ذرى ومكونات الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
الخطوات النموذجية للحصول على جهد مرتبط بحدث (ERP)
التطبيق العملي باستخدام جهاز وبرمجيات Emotiv EPOC
2. ما هو الجهد المرتبط بحدث (ERP)؟
الجهد المرتبط بحدث (ERP)، والذي يُشار إليه أيضاً بالجهد المستثار، هو استجابة الدماغ لحدث أو مثير معين (مثل سماع نغمة عالية). وتحديداً، هو التغير في سعة الجهد الكهربائي الذي يظهر في تخطيط كهربية الدماغ (EEG) نتيجة لحدث حسي أو معرفي.
يمكننا ملاحظة "مكونات الجهد المرتبط بحدث" والتي تمثل ذرى مستقرة تحدث بعد بدء المثير. يمكن أن يحتوي الجهد المرتبط بحدث على العديد من الذرى الإيجابية أو السلبية، ولكن ليست جميعها مكونات جهد مرتبط بحدث محددة جيداً مثل المكونين N100 أو P300.
تذكر أن تنظر إلى اتجاه المحور عندما ترى تخطيط كهربية الدماغ (EEG) في المجال الزمني. في بعض الأحيان سترى علامة السالب (-) في الأعلى وعلامة الموجب (+) في الأسفل على المحور، خاصة في تخطيط كهربية الدماغ الإكلينيكي
ملاحظة: يمكن تمثيل الجهد المرتبط بحدث من حدث واحد أو من خلال حساب متوسط السعة عبر تجارب متعددة لهذا الحدث. وعموماً، لا يمكن الحصول على جهود مرتبطة بحدث سلسة ذات مكونات واضحة كهذه - كما في الصورة - إلا من خلال حساب المتوسط عبر مئات التجارب
الشكل 1 - مكونات الجهد السمعي المرتبط بحدث النموذجية
تتميز المكونات النموذجية بقطبيتها (أي إيجابية (P) أو سلبية (N)) ووقت حدوثها (على سبيل المثال، المكون السلبي الأول N1). يمكن أيضاً تحديد نفس المكون N1 من خلال وقت حدوثه (على سبيل المثال، 100 ملي ثانية من بدء النغمة) – N100
3. خطوات الحصول على جهد مرتبط بحدث (ERP)
مرحلة التجربة:
نقوم بتصميم التجارب للحصول على جهود محددة مرتبطة بحدث تهمنا دراستها.
على سبيل المثال، قد نجمع بيانات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) بينما يستمع المشاركون إلى نغمات صوتية.
لفهم بيانات تخطيط كهربية الدماغ، يجب علينا تحديد الوقت الذي سمع فيه المشارك النغمة في التخطيط. وتسمى هذه الواسمات بواسمات الأحداث (الخطوط الحمراء الرأسية في الشكل 2).
الشكل 2 - واسمات الأحداث (الخطوط الحمراء) معروضة على تخطيط كهربية دماغ خام
إن محاذاة توقيت واسم الحدث بدقة مع بدء النغمة أمر بالغ الأهمية لنتمكن من رؤية الجهد المرتبط بحدث! لذا من المهم اختيار الأجهزة والبرامج المناسبة لمساعدتنا في الحصول على طوابع زمنية دقيقة.
اختيار المرجع
تذكر أن النشاط الكهربائي يقاس دائماً بين نقطتين. في أجهزة تخطيط كهربية الدماغ، يتم قياس الجهد الكهربائي عند كل مستشعر مقارنة بالمستشعرات المرجعية (DRL + CMS).
في أجهزة Emotiv EPOC هناك خياران للمستشعرات المرجعية
الشكل 3 - خيارات المرجع في أجهزة من نوع Emotiv EPOC
تحتوي سماعة الرأس من نوع EPOC على خيارين للمرجعية:
المرجع الخشائي - لاستخدام العظم الخشائي كمستشعرات مرجعية، نضع سدادات مطاطية على المستشعرات P3/P4 وقطعات لباد مبللة على المستشعرات الخشائية.
المرجع P3/P4 - لاستخدام P3/P4 كمستشعرات مرجعية، نضع سدادات مطاطية على المستشعرات الخشائية M1/M2 وقطعات لباد مبللة على المستشعرات P3/P4
من المعتاد استخدام المرجعية الخشائية في تجارب الجهد المرتبط بحدث، ولكن يمكنك استخدام مرجعية P3/P4 حيث يمكنك دائماً إعادة إرجاع البيانات لاحقاً عبر الإنترنت، أثناء المعالجة المسبقة لبياناتك قبل تحليلها. ومن الشائع إعادة إرجاع البيانات إلى متوسط جميع المستشعرات قبل تحليل البيانات.
بالنسبة لتجربتنا، سنجمع البيانات باستخدام المرجعية الخشائية. الافتراض الجيد عادةً هنا هو أن النتوء الخشائي لن ينقل بيانات تخطيط كهربية الدماغ بنفس قدر المواقع الأخرى على الرأس، لذا فهو يمثل نقطة مرجعية جيدة.
المعالجة المسبقة:
لا يمكننا رؤية الجهد المرتبط بحدث في تخطيط كهربية الدماغ الخام على الفور لأنه ذو تأثير صغير جداً (~ ±5 ميكرو فولت) مقارنة بكل ما يحدث داخل الدماغ وحوله (~ ±40 ميكرو فولت)!
ولرؤية تأثير الدماغ الخاص بنغمتنا، نحتاج إلى تنظيف بياناتنا لإزالة أي تشويش أو شوائب. بعد ذلك سنقوم بـ "تقطيع" البيانات - وهو مصطلح يستخدم لتقسيم استجابات الدماغ إلى نافذة زمنية قمنا بتحديدها (مثال: استجابة الدماغ التي تبدأ من 50 ملي ثانية قبل النغمة و400 ملي ثانية بعد النغمة). ثم نقوم بحساب متوسط جميع بيانات تخطيط الدماغ المقطعة المنفصلة (أي استجابات الدماغ لجميع النغمات) للحصول على جهد مرتبط بحدث واضح.
فيما يلي الخطوات الأساسية في مسار المعالجة النموذجي للجهد المرتبط بحدث. يختار الباحثون الخطوات وفقاً لبياناتهم وأهدافهم.
الشكل 4 - مسار معالجة نموذجي للجهد المرتبط بحدث
4. لنحصل على جهد مرتبط بحدث خاص بنا
أولاً، لنقم بإعداد البرنامج
قم بتنزيل أحدث إصدار من PsychoPy – https://www.psychopy.org/ سنستخدم PsychoPy لتقديم النغمات للمشاركين.
احصل على تطبيقي Emotiv Launcher وEmotivPRO لتسجيل وعرض تخطيط كهربية الدماغ.
قم بتوصيل PsychoPy مع برنامج Emotiv الخاص بك ليتمكنا من الاتصال ببعضهما البعض.
اتبع الخطوات الموضحة في الفيديو:
بناء تجربة تخطيط كهربية دماغ Emotiv باستخدام PsychoPy
يمكن الحصول على جهد مرتبط بحدث سلس باستخدام تكرارات متعددة لأي مثيرات (مثل صورة، نغمة). سنقوم هنا بتقديم نفس النغمة التي تبلغ مدتها 50 ملي ثانية للمشارك، كل 4 ثوانٍ لحوالي 150 مرة!
تابع الفيديو لبناء تجربة سمعية بسيطة بنغمة واحدة:
لحصل على بعض البيانات
الآن بعد أن اخترت المرجع، يمكنك مشاهدة الفيديو لمعرفة كيفية إعداد سماعة الرأس للحصول على أفضل جودة لتخطيط كهربية الدماغ:
مسار الجهد المرتبط بحدث باستخدام EmotivPRO Analyzer
شاهد الفيديو واتبع الخطوات لتوليد الجهد المرتبط بحدث الخاص بك:
فهم مخرجات الجهد المرتبط بحدث من Analyzer
لكل قناة سترى شكلاً موجياً متوسطاً. يمكن رؤية جهد مرتبط بحدث سلس نموذجي مع ذروة سلبية عند 100 ملي ثانية أدناه. يشير الخط الصلب إلى متوسط السعة ويشير التظليل الفاتح إلى الخطأ المعياري للمتوسط:
هو شكل موجي مشوش مع عدم وجود مكونات واضحة للجهد المرتبط بحدث. يمكن أن ينتج هذا عن انخفاض عدد التجارب:
أمور يجب مراعاتها
عند مقارنة الجهود المرتبطة بحدث بين المشاركين، فمن الأفضل عموماً مقارنة تأثير الاختلاف.
على سبيل المثال، يمكننا النظر إلى متوسط الجهد المرتبط بحدث لنغمة أكثر تكراراً (قياسية) مقارنة بالنغمات التي تحدث بشكل أقل تكراراً (منحرفة/غير مألوفة) في نمط معين. يمكننا الحصول على شكل موجي فارق ببساطة عن طريق طرح سعة موجة من أخرى. وكما في الشكل 5، يمكننا بعد ذلك ملاحظة مكون الجهد المرتبط بحدث والمعروف باسم سلبية عدم التطابق (MMN) والذي يُدرس بشكل شائع في أبحاث الجهد المرتبط بحدث.
الشكل 5 - يمكن ملاحظة مكون سلبية عدم التطابق في الجهد المرتبط بحدث عندما يكون هناك انتهاك لنمط ما في البيئة
5. تطبيقات الجهود المرتبطة بحدث (ERPs)
تحديد المؤشرات الحيوية :
أحد التطبيقات الأكثر شيوعاً للجهود المرتبطة بحدث هو في الأبحاث السريرية لإيجاد طرق أفضل لتشخيص الاضطرابات النفسية مثل الفصام. قد يتم تمييز الأشخاص المصابين بالفصام عن الأصحاء بناءً على استجابة سلبية عدم التطابق لديهم
الشكل 6 - سعة سلبية عدم التطابق تكون أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بالفصام المزمن، وبداية المرض الحديثة وكذلك المعرضين لخطر الإصابة بالاضطراب (Jashan 2012)
الجهد المرتبط بحدث - BCI (واجهات الدماغ والحاسوب)
يمكن استخدام الجهود المرتبطة بحدث للأوامر العقلية المختلفة أو المثيرات البصرية (مثل الحروف على لوحة المفاتيح) لتحريك الكراسي المتحركة أو تشغيل مبرقات BCI
6. الموارد
أدلة Emotiv
قراءات موصى بها
Luck, S.J., 2005. عشر قواعد بسيطة لتصميم وتفسير تجارب الجهد المرتبط بحدث. الجهود المرتبطة بالحدث: دليل الطرق البحتة، 4.
تابع القراءة