1. ভূমিকা

স্বাগতম! এই দ্বিতীয় টিউটোরিয়ালে আমরা উদ্দীপকের প্রতি মস্তিষ্কের প্রতিক্রিয়া কীভাবে চিহ্নিত করতে হয় তা শিখব।

আমরা শিখব:

• ইভেন্ট-সম্পর্কিত পটেনশিয়াল (ERP) কী?

• ERP peaks এবং components কী?

• ERP পাওয়ার সাধারণ ধাপগুলো

• Emotiv EPOC ডিভাইস এবং সফটওয়্যার ব্যবহার করে ব্যবহারিক প্রয়োগ

  
  
  

2. ইভেন্ট-সম্পর্কিত পটেনশিয়াল (ERP) কী?

ইভেন্ট-সম্পর্কিত পটেনশিয়াল (ERP), যাকে ইভোকড পটেনশিয়ালও বলা হয়, হলো কোনো ঘটনা বা উদ্দীপকের প্রতি মস্তিষ্কের প্রতিক্রিয়া (যেমন জোরে একটি সুর শোনা)। বিশেষভাবে — এটি EEG-তে দেখা ভোল্টেজ অ্যামপ্লিটিউডের পরিবর্তন, যা কোনো সংবেদনশীল বা জ্ঞানগত ঘটনার ফল।

আমরা ‘ERP components’ পর্যবেক্ষণ করতে পারি, যা উদ্দীপকের শুরু হওয়ার পরে দেখা স্থিতিশীল শিখর। একটি ERP-তে অনেক ধনাত্মক বা ঋণাত্মক শিখর থাকতে পারে, কিন্তু সেগুলো সবই N100 বা P300 components-এর মতো সুপরিচিত ERP components নয়।

সময়ে EEG দেখার সময় অক্ষের দিকটি লক্ষ্য করতে ভুলবেন না। কখনও অক্ষের উপরে – এবং নিচে + দেখতে পাবেন, বিশেষ করে ক্লিনিক্যাল EEG-তে।

নোট: একটি ERP একক ঘটনা থেকে বা সেই ঘটনার একাধিক ট্রায়ালের মধ্যে অ্যামপ্লিটিউড গড় করে উপস্থাপন করা যেতে পারে। সাধারণত, ছবিতে দেখানো মতো এমন স্পষ্ট component-সহ মসৃণ ERP কেবল ১০০-এর বেশি ট্রায়ালের গড় করে পাওয়া যায়।

চিত্র 1 – সাধারণ শ্রাবণ ERP components

সাধারণ components তাদের polarity (অর্থাৎ, Positive (P) বা Negative (N)) এবং কখন ঘটে তার মাধ্যমে চিহ্নিত হয় (যেমন, ১ম negative component N1)। একই N1 component-কে কখন ঘটে তার ভিত্তিতেও শনাক্ত করা যায় (যেমন, সুর শুরু হওয়ার 100ms পরে) – N100

3. ERP পাওয়ার ধাপসমূহ

পরীক্ষা পর্যায়:

নির্দিষ্ট আগ্রহের ERP পাওয়ার জন্য আমরা পরীক্ষা নকশা করি।

উদাহরণস্বরূপ, অংশগ্রহণকারীরা অডিও টোন শোনার সময় আমরা EEG সংগ্রহ করতে পারি।

EEG ডেটা বোঝার জন্য আমাদের সেই সময়টি চিহ্নিত করতে হয় যখন অংশগ্রহণকারী EEG-তে একটি টোন শুনেছেন। এগুলোকে event markers বলা হয় (চিত্র 2-এ উল্লম্ব লাল রেখা)।

চিত্র 2 – কাঁচা EEG-তে প্রদর্শিত event markers (লাল রেখা)

ERP দেখতে পারার জন্য event marker-এর সময়কে টোনের শুরুর সাথে সঠিকভাবে সামঞ্জস্য করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ! তাই সঠিক টাইমস্ট্যাম্প পেতে আমাদের সাহায্য করবে এমন উপযুক্ত হার্ডওয়্যার ও সফটওয়্যার নির্বাচন করা জরুরি।

রেফারেন্স নির্বাচন

মনে রাখবেন, বৈদ্যুতিক কার্যকলাপ সবসময় দুইটি পয়েন্টের মধ্যে মাপা হয়। EEG ডিভাইসে প্রতিটি সেন্সরে বৈদ্যুতিক পটেনশিয়াল রেফারেন্স সেন্সরগুলোর (DRL + CMS) বিপরীতে মাপা হয়।

Emotiv EPOC ডিভাইসে রেফারেন্স সেন্সরের জন্য দুইটি বিকল্প আছে

চিত্র 3 – Emotiv EPOC ধরনের ডিভাইসে রেফারেন্স বিকল্পসমূহ

একটি EPOC ধরনের হেডসেটে রেফারেন্সিংয়ের জন্য দুইটি বিকল্প আছে:

• Mastoid Reference – Mastoid-কে রেফারেন্স সেন্সর হিসেবে ব্যবহার করতে আমরা P3/P4 সেন্সরের ওপর রাবারের স্টপার বসাই এবং mastoid সেন্সরগুলোর ওপর ভেজা ফেল্ট লাগাই।

• P3/P4 reference – P3/P4-কে রেফারেন্স সেন্সর হিসেবে ব্যবহার করতে আমরা M1/M2 Mastoid সেন্সরের ওপর রাবারের স্টপার বসাই এবং P3/P4 সেন্সরের ওপর ভেজা ফেল্ট লাগাই

ERP পরীক্ষার জন্য সাধারণত Mastoid referencing ব্যবহার করা হয়, তবে আপনি P3/P4 referencing-ও ব্যবহার করতে পারেন, কারণ পরে বিশ্লেষণের আগে ডেটা প্রিপ্রসেস করার সময় অনলাইনে সবসময়ই data re-reference করা যায়। ডেটা বিশ্লেষণের আগে প্রায়ই সব সেন্সরের গড়ে ডেটা re-reference করা সাধারণ ব্যাপার।

আমাদের পরীক্ষার জন্য আমরা Mastoid referencing ব্যবহার করে ডেটা সংগ্রহ করব। এখানে সাধারণত ভালো ধারণা হলো mastoid process মাথার অন্যান্য স্থানের তুলনায় EEG ডেটা ততটা পরিবাহিত করবে না, তাই এটি একটি ভালো রেফারেন্স পয়েন্ট।

প্রি-প্রসেসিং:

কাঁচা EEG-তে আমরা সাথে সাথে ERP দেখতে পাই না, কারণ এটি বাকি সবকিছুর তুলনায় খুবই ছোট একটি প্রভাব (~ ±5uV), যা আমাদের মস্তিষ্কের ভেতরে ও আশেপাশে চলা সবকিছুর তুলনায় অনেক কম (~ ±40uV)!

তাই আমাদের টোন-নির্দিষ্ট মস্তিষ্কীয় প্রভাব দেখতে হলে শব্দ বা আর্টিফ্যাক্ট দূর করতে ডেটা পরিষ্কার করতে হবে। তারপর আমরা ডেটাকে ‘epoch’ করব — এটি সেই শব্দ, যা নির্ধারিত একটি সময়-উইন্ডোতে মস্তিষ্কের প্রতিক্রিয়াগুলোকে ভাগ করে নেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয় (যেমন, টোনের 50ms আগে থেকে শুরু হয়ে টোনের 400ms পরে পর্যন্ত মস্তিষ্কের প্রতিক্রিয়া)। এরপর আমরা সব আলাদা epoched EEG ডেটা (অর্থাৎ, সব টোনের প্রতি মস্তিষ্কের প্রতিক্রিয়া) গড় করে একটি স্বতন্ত্র ERP পাই।

নিচে একটি সাধারণ ERP pipeline-এর মৌলিক ধাপগুলো দেওয়া হলো। গবেষকরা তাদের ডেটা ও উদ্দেশ্যের ওপর নির্ভর করে ধাপ নির্বাচন করবেন।

চিত্র 4 – একটি সাধারণ ERP processing pipeline

4. চলুন আমাদের নিজস্ব ERP তৈরি করি

প্রথমে সফটওয়্যার সেট আপ করি

1. PsychoPy-এর সর্বশেষ সংস্করণ ডাউনলোড করুন – https://www.psychopy.org/ আমরা অংশগ্রহণকারীদের সামনে টোন উপস্থাপন করতে PsychoPy ব্যবহার করব।

2. EEG রেকর্ড ও দেখার জন্য Emotiv Launcher এবং EmotivPRO Apps নিন।

3. PsychoPy-কে আপনার Emotiv Software-এর সাথে সংযুক্ত করুন, যাতে তারা একে অপরের সাথে যোগাযোগ করতে পারে।

ভিডিওতে থাকা ধাপগুলো অনুসরণ করুন:

PsychoPy দিয়ে একটি Emotiv EEG experiment তৈরি করুন

যে কোনো উদ্দীপকের (যেমন, একটি ছবি, একটি টোন) একাধিক পুনরাবৃত্তি ব্যবহার করে একটি মসৃণ ERP পাওয়া যেতে পারে। এখানে আমরা অংশগ্রহণকারীকে একই 50ms টোন প্রতি 4 সেকেন্ডে প্রায় 150 বার উপস্থাপন করব!

একটি একক টোন দিয়ে সহজ শ্রাবণ পরীক্ষা তৈরি করতে ভিডিওটি অনুসরণ করুন:

চলুন কিছু ডেটা নিই

এখন আপনি রেফারেন্স নির্বাচন করেছেন, সর্বোত্তম মানের EEG পেতে হেডসেট কীভাবে সেট আপ করবেন তা জানতে ভিডিওটি দেখতে পারেন:

EmotivPRO Analyzer দিয়ে ERP pipeline

ভিডিওটি দেখুন এবং নিজের ERP তৈরি করতে ধাপগুলো অনুসরণ করুন:

Analyzer থেকে ERP output বোঝা

প্রতিটি চ্যানেলের জন্য আপনি একটি গড়কৃত waveform দেখতে পাবেন। 100ms-এ একটি ঋণাত্মক peak-সহ একটি সাধারণ মসৃণ ERP নিচে দেখা যায়। দৃঢ় রেখাটি গড় অ্যামপ্লিটিউড নির্দেশ করে, আর হালকা শেডিং গড়ের মানক ত্রুটি নির্দেশ করে:

এখানে কোনো স্পষ্ট ERP components ছাড়া একটি নয়েজযুক্ত waveform দেখানো হয়েছে। এটি কম সংখ্যক trial-এর কারণে হতে পারে:

যেসব বিষয় বিবেচনা করতে হবে

অংশগ্রহণকারীদের মধ্যে ERP তুলনা করার সময়, সাধারণত difference effect তুলনা করা ভালো।

যেমন, আমরা কোনো pattern-এ কম ঘন ঘন আসা tone (deviant/oddball)-এর সঙ্গে বেশি ঘন ঘন tone (standard)-এর গড়কৃত ERP তুলনা করতে পারি। এক তরঙ্গের অ্যামপ্লিটিউড থেকে আরেকটি তরঙ্গের অ্যামপ্লিটিউড বিয়োগ করে আমরা একটি difference waveform পেতে পারি। চিত্র 5-এ যেমন দেখা যায়, তখন আমরা সাধারণত Mismatch Negativity (MMN) নামে পরিচিত একটি ERP component পর্যবেক্ষণ করতে পারি, যা ERP গবেষণায় বহুলভাবে অধ্যয়ন করা হয়।

চিত্র 5 – পরিবেশের কোনো pattern-এর লঙ্ঘন ঘটলে ERP-তে mismatch negativity component দেখা যেতে পারে

5. ERP-এর প্রয়োগ

Biomarkers সনাক্তকরণ :

ERP-এর সবচেয়ে সাধারণ প্রয়োগগুলোর একটি হলো ক্লিনিক্যাল গবেষণায় Schizophrenia-এর মতো মানসিক ব্যাধি নির্ণয়ের আরও ভালো উপায় খুঁজে বের করা। Mismatch Negativity Response-এর ভিত্তিতে schizophrenia-তে আক্রান্ত ব্যক্তিদের সুস্থ নিয়ন্ত্রণদের থেকে আলাদা করা যেতে পারে

চিত্র 6 – Mismatch negativity-এর অ্যামপ্লিটিউড chronic schizophrenia, recent-onset এবং যাঁরা এই ব্যাধি বিকাশের ঝুঁকিতে আছেন তাঁদের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি (Jashan 2012)

ERP – BCI (Brain Computer Interfaces)

বিভিন্ন মানসিক কমান্ড বা ভিজ্যুয়াল উদ্দীপকের (যেমন কিবোর্ডের অক্ষর) প্রতি ERP ব্যবহার করে হুইলচেয়ার চালানো বা BCI speller চালানো যেতে পারে

6. রিসোর্স

Emotiv Manuals

1. EmotivPRO Builder Manual

2. EmotivPRO Manual

3. EmotivPRO Analyzer Manual

প্রস্তাবিত পাঠ

Luck, S.J., 2005. ERP experiment ডিজাইন ও ব্যাখ্যার জন্য দশটি সহজ নিয়ম। Event-related potentials: A methods handbook, 4.