مبانی نوسانات عصبی
روشنایی راندنیا
۹ مهر ۱۴۰۴
به اشتراک گذاری:
۱. مقدمه
خوش آمدید! در این آموزش، ما در حال یادگیری درباره امواج مغزی و چگونگی استفاده از آنها برای درک مغز و رفتار هستیم.
هانس برگر اولین بار اصطلاح نوار مغزی را در سال ۱۹۲۹ ابداع کرد، زمانی که تغییراتی در پتانسیلهای الکتریکی ثبت شده با استفاده از سنسورهایی که روی سر فرد قرار داده میشوند، توصیف کرد. او دو نوع امواج مغزی که آنها را امواج آلفا و بتا نامید، شناسایی کرد، صرفاً به دلیل ترتیب ثبت آنها. چنین امواجی در سایر پستانداران نیز ثبت شده بودند اما برگر برای اولین بار آنها را در انسان توصیف کرده بود!
از آن زمان، روش نوارنگاری مغزی به یک ابزار کلیدی در علوم اعصاب تبدیل شده و به توسعه فهم ما از امواج مغزی (که محققان آن را نوسانات عصبی مینامند) و کمک به توصیف حالات مغزی مانند خستگی و بیداری کمک کرده است.
در این آموزش مختصر، موارد زیر را پوشش خواهیم داد:
نوسانات عصبی چیست؟
چگونه میتوانیم نوسانات عصبی را اندازهگیری کنیم؟
با نوسانات عصبی چه کارهایی میتوانیم انجام دهیم؟
کاربرد عملی با استفاده از دستگاهها و نرمافزارهای Emotiv.
۲. نوار مغزی (EEG) چیست؟
نوارنگاری مغزی (EEG) یک روش غیرتهاجمی و پاسیو برای اندازهگیری فعالیت الکتریکی مغزمان است. الکترودها/سنسورها/کانالها روی پوست سر برای ثبت فعالیت الکتریکی که توسط جمعیتهای سلولهای مغزی، که بافت عصبی نامیده میشوند، تولید میشود، قرار داده میشوند.
شکل ۱ – نرونها فعالیت الکتریکی تولید میکنند که میتوانند با یک دستگاه EEG شناسایی شوند [Siuly و همکاران (۲۰۱۶)].
2.1. سیستمهای EEG
دستگاههای EEG بسیاری در بازار وجود دارند که میتوانند برای ثبت یک EEG استفاده شوند. دستگاههای EEG از:
یک سنسور تا ۲۵۶ الکترود متغیر هستند - الکترودهای بیشتر وضوح مکانی بالاتری از اطلاعات بر روی پوست سر فراهم میکنند.
الکترودهای مرطوب یا خشک - الکترودهای مرطوب از ژل الکترولیت یا محلول نمک برای بهبود رسانایی بین پوست سر و سنسور استفاده میکنند. الکترودهای خشک میتوانند فلزی یا پلیمرهای رسانا باشند که به تماس مستقیم با پوست سر نیاز دارند.
الکترودهای فعال یا غیر فعال - سیستمهای الکترود غیرفعال به سادگی سیگنال را به دستگاه جایی که تقویت میشود منتقل میکنند. سیستمهای الکترود فعال سیگنال را در هر الکترود قبل از رسیدن به دستگاه برای تقویت تقویت میکنند. این نویز الکتریکی محیطی را در سیگنال کاهش میدهد.
دستگاههای سیمی یا بیسیم که دادهها را از طریق بلوتوث منتقل میکنند.
شکل ۲ – یک سیستم نوار مغزی کمتراکم بیسیم.
شکل ۳ – یک سیستم نوار مغزی با الکترودهای پر تراکم سیمی.
۲.۲. چه زمانی از نوار مغزی استفاده کنیم؟
هر روش تصویربرداری عصبی میتواند به پاسخ دادن به سوالات مختلف پژوهشی کمک کند.
بزرگترین قوت EEG این است که میتواند فعالیتهای عصبی را در مقیاس میلیثانیه اندازهگیری کند، که میتواند فرآیندهای پیش آگاهی را اندازهگیری کند.
شکل ۴ – وضوح زمانی و مکانی ابزارهای مختلف تصویربرداری عصبی.
بهترین موارد برای سوالاتی از قبیل "کدام بخش از ویدئو من توجه شرکتکنندگان را بیشترین جلب کرد؟" مناسب است.
EEG عمدتاً فعالیت را از لایههای بیرونی مغز ثبت میکند (یعنی وضوح مکانی کمی دارد). با یک سنسور نمیتوان منبع فعالیت را شناسایی کرد. ثبت با تعداد زیادی کانال میتواند اجازه دهد که به صورت ریاضی منبع را بازسازی کنیم اما همچنان در شناسایی منابع عمیق محدود است. تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملی (fMRI) برای پاسخ به سوالاتی از قبیل "کدام بخش از مغز با تغییرات توجه مرتبط است؟" بهتر مناسب است.
۲.۳. از سنسور به نوار مغزی خام؟
هنگامی که یک دستگاه EEG بر روی سر قرار گرفت، فعالیت مغزی در یک سنسور به عنوان تفاوت در دامنه بین آن سنسور و یک سنسور مرجع اندازهگیری میشود. در اکثر سیستمهای EEG، این به عنوان الکترود حس مشترک (CMS) نامیده میشود. یک سنسور اضافی، پای راست تحریکشده (DRL)، به کاهش هر گونه تداخل در CMS کمک میکند.
شکل ۵ – نمودار بلوکی ساده شده از انتقال سیگنال EEG.
در سیستمهایی با هر دو الکترود فعال و غیر فعال، سیگنال سپس تقویت و فیلتر پایینگذر میشود. فیلتر پایینگذر یک مرحله است که تداخلات الکتریکی ممکن از محیط را در سیگنال شما حذف میکند، مانند توان خطوط اصلی.
این مراحل در خود سختافزار قبل از مشاهده سیگنال نوار مغزی خام بر روی صفحه کامپیوتر شما رخ میدهد.
۲.۴. برخی از اصطلاحات اولیه
کنوانسیون نامگذاری استاندارد ۱۰-۲۰
سنسورهای چپ معمولاً به صورت فرد عددگذاری میشوند و سنسورهای راست معمولاً به صورت زوج عددگذاری میشوند.
توجه ۱: اینها فقط کنوانسیون نامگذاری هستند و منبع مکان سنسور EEG نشانگر منبع فعالیت نیست.
توجه ۲: مراحل اضافی مانند بازسازی ریاضی منبع باید انجام شود تا منبع فعالیت در یک کانال تعیین شود.
۳. نوسانات عصبی چیست؟
امواج مغزی، که اغلب به عنوان نوسانات عصبی شناخته میشوند، الگوهای ریتمیکی هستند که توسط یک یا چند نرون تولید میشوند.
هنوز مشخص نیست که چرا مغز این نوع نوسانات مختلف را تولید میکند، هرچند نظریات زیادی وجود دارد. محققان وظایف مختلفی را برای توصیف این فعالیتهای نوسانی استفاده میکنند و هدفشان فهمیدن اسرار مغز با استفاده از این الگوهای ریتمیک است.
۳.۱. برخی ویژگیهای یک نوسان
این شکل یک اندازهگیری از یک سیگنال الکتریکی منظم را نشان میدهد:
شکل ۶ – وضوح زمانی و مکانی ابزارهای مختلف تصویربرداری عصبی.
در سمت چپ (محور y) میتوانیم دامنه ضبط الکتریکی را رسم کنیم و در محور افقی (محور x) زمان را بنویسیم. دامنه سیگنال به طور منظم در اطراف یک نقطه مرکزی تغییر خواهد کرد. یک چرخه نیز به عنوان یک نوسان شناخته میشود.
تعداد چرخهها در هر ثانیه به عنوان فرکانس موج شناخته میشود و واحد آن هرتز (Hz) است. بنابراین ۱ چرخه در ثانیه = ۱ Hz. دامنهها معمولاً در میکروولت (μV) اندازهگیری میشوند.
در مغز ما امواجی با فرکانسهای مختلف از ۰.۲ هرتز (امواج بسیار کند) تا ۸۰ هرتز یا بیشتر (امواج بسیار سریع) مشاهده میکنیم. فعالیت با فرکانس بالا تا ۵۰۰ هرتز مرتبط با تشنج نیز در مغز ثبت شده است.
انواع مختلفی از نوسانات مغزی بر اساس فرکانس آنها مشخص میشوند. اینها به عنوان باندهای فرکانسی شناخته میشوند و میتوانند به حالتهای مختلف مغزی مرتبط شوند:
شکل ۷ – امواج مغزی در EEG معمولی.
۳.۲. چرا باندهای فرکانسی مختلف مهم هستند؟
شناسایی الگوهای مغزی طبیعی در مقابل غیرطبیعی
نوسانات عصبی برای تشخیص تشنج و تشخیص صرع در نورولوژی اهمیت دارند.رابطهای مغز و کامپیوتر (BCI)
مقدار نوسانات بتا، گاما، و مو اغلب برای آموزش دستگاههای دور (مانند حرکت یک ویلچر با فکر) استفاده میشود.نوروفیدبک
این یک شکل از تمرین مغزی است که در آن میتوانید امواج مغزی خود را مشاهده کنید (مانند نوسانات گاما) و با انجام وظایف شناختی میزان نوسانات گاما در مغزتان را ارتقا دهید.نئومارکتینگ
باندهای فرکانسی آلفا و بتا میتوانند برای تعیین اینکه کدام بخش از یک تبلیغ جذابتر است استفاده شوند.
۳.۳. انواع تحلیل دادههای EEG
بیشتر اوقات محققان تحلیل را یا در حوزه زمانی یا در حوزه فرکانس انجام میدهند.
تحلیل حوزه زمانی
معمولاً دامنه ولتاژ را در نقاط زمانی مورد علاقه بعد از وقوع یک محرک اندازهگیری میکند. اینها به عنوان پتانسیلهای رویداد وابسته (ERPs) شناخته میشوند.
تحلیل حوزه فرکانسی
معمولاً میزان نوسانات عصبی در باندهای فرکانسی مختلف را در یک پنجره زمانی تعریفشده یا مرتبط با وقوع یک رویداد اندازهگیری میکند.
در ادامه به بررسی مختصر تحلیل حوزه فرکانسی میپردازیم.
۳.۴. پردازش
زمانی که یک ضبط EEG انجام میدهید، معمولاً داده را قبل از تحلیل نوسانات تمیز میکنید.
فیلتر کردن
یک تکنیک برای حذف نویز محیطی با فرکانس{
۱. مقدمه
خوش آمدید! در این آموزش، ما در حال یادگیری درباره امواج مغزی و چگونگی استفاده از آنها برای درک مغز و رفتار هستیم.
هانس برگر اولین بار اصطلاح نوار مغزی را در سال ۱۹۲۹ ابداع کرد، زمانی که تغییراتی در پتانسیلهای الکتریکی ثبت شده با استفاده از سنسورهایی که روی سر فرد قرار داده میشوند، توصیف کرد. او دو نوع امواج مغزی که آنها را امواج آلفا و بتا نامید، شناسایی کرد، صرفاً به دلیل ترتیب ثبت آنها. چنین امواجی در سایر پستانداران نیز ثبت شده بودند اما برگر برای اولین بار آنها را در انسان توصیف کرده بود!
از آن زمان، روش نوارنگاری مغزی به یک ابزار کلیدی در علوم اعصاب تبدیل شده و به توسعه فهم ما از امواج مغزی (که محققان آن را نوسانات عصبی مینامند) و کمک به توصیف حالات مغزی مانند خستگی و بیداری کمک کرده است.
در این آموزش مختصر، موارد زیر را پوشش خواهیم داد:
نوسانات عصبی چیست؟
چگونه میتوانیم نوسانات عصبی را اندازهگیری کنیم؟
با نوسانات عصبی چه کارهایی میتوانیم انجام دهیم؟
کاربرد عملی با استفاده از دستگاهها و نرمافزارهای Emotiv.
۲. نوار مغزی (EEG) چیست؟
نوارنگاری مغزی (EEG) یک روش غیرتهاجمی و پاسیو برای اندازهگیری فعالیت الکتریکی مغزمان است. الکترودها/سنسورها/کانالها روی پوست سر برای ثبت فعالیت الکتریکی که توسط جمعیتهای سلولهای مغزی، که بافت عصبی نامیده میشوند، تولید میشود، قرار داده میشوند.
شکل ۱ – نرونها فعالیت الکتریکی تولید میکنند که میتوانند با یک دستگاه EEG شناسایی شوند [Siuly و همکاران (۲۰۱۶)].
2.1. سیستمهای EEG
دستگاههای EEG بسیاری در بازار وجود دارند که میتوانند برای ثبت یک EEG استفاده شوند. دستگاههای EEG از:
یک سنسور تا ۲۵۶ الکترود متغیر هستند - الکترودهای بیشتر وضوح مکانی بالاتری از اطلاعات بر روی پوست سر فراهم میکنند.
الکترودهای مرطوب یا خشک - الکترودهای مرطوب از ژل الکترولیت یا محلول نمک برای بهبود رسانایی بین پوست سر و سنسور استفاده میکنند. الکترودهای خشک میتوانند فلزی یا پلیمرهای رسانا باشند که به تماس مستقیم با پوست سر نیاز دارند.
الکترودهای فعال یا غیر فعال - سیستمهای الکترود غیرفعال به سادگی سیگنال را به دستگاه جایی که تقویت میشود منتقل میکنند. سیستمهای الکترود فعال سیگنال را در هر الکترود قبل از رسیدن به دستگاه برای تقویت تقویت میکنند. این نویز الکتریکی محیطی را در سیگنال کاهش میدهد.
دستگاههای سیمی یا بیسیم که دادهها را از طریق بلوتوث منتقل میکنند.
شکل ۲ – یک سیستم نوار مغزی کمتراکم بیسیم.
شکل ۳ – یک سیستم نوار مغزی با الکترودهای پر تراکم سیمی.
۲.۲. چه زمانی از نوار مغزی استفاده کنیم؟
هر روش تصویربرداری عصبی میتواند به پاسخ دادن به سوالات مختلف پژوهشی کمک کند.
بزرگترین قوت EEG این است که میتواند فعالیتهای عصبی را در مقیاس میلیثانیه اندازهگیری کند، که میتواند فرآیندهای پیش آگاهی را اندازهگیری کند.
شکل ۴ – وضوح زمانی و مکانی ابزارهای مختلف تصویربرداری عصبی.
بهترین موارد برای سوالاتی از قبیل "کدام بخش از ویدئو من توجه شرکتکنندگان را بیشترین جلب کرد؟" مناسب است.
EEG عمدتاً فعالیت را از لایههای بیرونی مغز ثبت میکند (یعنی وضوح مکانی کمی دارد). با یک سنسور نمیتوان منبع فعالیت را شناسایی کرد. ثبت با تعداد زیادی کانال میتواند اجازه دهد که به صورت ریاضی منبع را بازسازی کنیم اما همچنان در شناسایی منابع عمیق محدود است. تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملی (fMRI) برای پاسخ به سوالاتی از قبیل "کدام بخش از مغز با تغییرات توجه مرتبط است؟" بهتر مناسب است.
۲.۳. از سنسور به نوار مغزی خام؟
هنگامی که یک دستگاه EEG بر روی سر قرار گرفت، فعالیت مغزی در یک سنسور به عنوان تفاوت در دامنه بین آن سنسور و یک سنسور مرجع اندازهگیری میشود. در اکثر سیستمهای EEG، این به عنوان الکترود حس مشترک (CMS) نامیده میشود. یک سنسور اضافی، پای راست تحریکشده (DRL)، به کاهش هر گونه تداخل در CMS کمک میکند.
شکل ۵ – نمودار بلوکی ساده شده از انتقال سیگنال EEG.
در سیستمهایی با هر دو الکترود فعال و غیر فعال، سیگنال سپس تقویت و فیلتر پایینگذر میشود. فیلتر پایینگذر یک مرحله است که تداخلات الکتریکی ممکن از محیط را در سیگنال شما حذف میکند، مانند توان خطوط اصلی.
این مراحل در خود سختافزار قبل از مشاهده سیگنال نوار مغزی خام بر روی صفحه کامپیوتر شما رخ میدهد.
۲.۴. برخی از اصطلاحات اولیه
کنوانسیون نامگذاری استاندارد ۱۰-۲۰
سنسورهای چپ معمولاً به صورت فرد عددگذاری میشوند و سنسورهای راست معمولاً به صورت زوج عددگذاری میشوند.
توجه ۱: اینها فقط کنوانسیون نامگذاری هستند و منبع مکان سنسور EEG نشانگر منبع فعالیت نیست.
توجه ۲: مراحل اضافی مانند بازسازی ریاضی منبع باید انجام شود تا منبع فعالیت در یک کانال تعیین شود.
۳. نوسانات عصبی چیست؟
امواج مغزی، که اغلب به عنوان نوسانات عصبی شناخته میشوند، الگوهای ریتمیکی هستند که توسط یک یا چند نرون تولید میشوند.
هنوز مشخص نیست که چرا مغز این نوع نوسانات مختلف را تولید میکند، هرچند نظریات زیادی وجود دارد. محققان وظایف مختلفی را برای توصیف این فعالیتهای نوسانی استفاده میکنند و هدفشان فهمیدن اسرار مغز با استفاده از این الگوهای ریتمیک است.
۳.۱. برخی ویژگیهای یک نوسان
این شکل یک اندازهگیری از یک سیگنال الکتریکی منظم را نشان میدهد:
شکل ۶ – وضوح زمانی و مکانی ابزارهای مختلف تصویربرداری عصبی.
در سمت چپ (محور y) میتوانیم دامنه ضبط الکتریکی را رسم کنیم و در محور افقی (محور x) زمان را بنویسیم. دامنه سیگنال به طور منظم در اطراف یک نقطه مرکزی تغییر خواهد کرد. یک چرخه نیز به عنوان یک نوسان شناخته میشود.
تعداد چرخهها در هر ثانیه به عنوان فرکانس موج شناخته میشود و واحد آن هرتز (Hz) است. بنابراین ۱ چرخه در ثانیه = ۱ Hz. دامنهها معمولاً در میکروولت (μV) اندازهگیری میشوند.
در مغز ما امواجی با فرکانسهای مختلف از ۰.۲ هرتز (امواج بسیار کند) تا ۸۰ هرتز یا بیشتر (امواج بسیار سریع) مشاهده میکنیم. فعالیت با فرکانس بالا تا ۵۰۰ هرتز مرتبط با تشنج نیز در مغز ثبت شده است.
انواع مختلفی از نوسانات مغزی بر اساس فرکانس آنها مشخص میشوند. اینها به عنوان باندهای فرکانسی شناخته میشوند و میتوانند به حالتهای مختلف مغزی مرتبط شوند:
شکل ۷ – امواج مغزی در EEG معمولی.
۳.۲. چرا باندهای فرکانسی مختلف مهم هستند؟
شناسایی الگوهای مغزی طبیعی در مقابل غیرطبیعی
نوسانات عصبی برای تشخیص تشنج و تشخیص صرع در نورولوژی اهمیت دارند.رابطهای مغز و کامپیوتر (BCI)
مقدار نوسانات بتا، گاما، و مو اغلب برای آموزش دستگاههای دور (مانند حرکت یک ویلچر با فکر) استفاده میشود.نوروفیدبک
این یک شکل از تمرین مغزی است که در آن میتوانید امواج مغزی خود را مشاهده کنید (مانند نوسانات گاما) و با انجام وظایف شناختی میزان نوسانات گاما در مغزتان را ارتقا دهید.نئومارکتینگ
باندهای فرکانسی آلفا و بتا میتوانند برای تعیین اینکه کدام بخش از یک تبلیغ جذابتر است استفاده شوند.
۳.۳. انواع تحلیل دادههای EEG
بیشتر اوقات محققان تحلیل را یا در حوزه زمانی یا در حوزه فرکانس انجام میدهند.
تحلیل حوزه زمانی
معمولاً دامنه ولتاژ را در نقاط زمانی مورد علاقه بعد از وقوع یک محرک اندازهگیری میکند. اینها به عنوان پتانسیلهای رویداد وابسته (ERPs) شناخته میشوند.
تحلیل حوزه فرکانسی
معمولاً میزان نوسانات عصبی در باندهای فرکانسی مختلف را در یک پنجره زمانی تعریفشده یا مرتبط با وقوع یک رویداد اندازهگیری میکند.
در ادامه به بررسی مختصر تحلیل حوزه فرکانسی میپردازیم.
۳.۴. پردازش
زمانی که یک ضبط EEG انجام میدهید، معمولاً داده را قبل از تحلیل نوسانات تمیز میکنید.
فیلتر کردن
یک تکنیک برای حذف نویز محیطی با فرکانس{
۱. مقدمه
خوش آمدید! در این آموزش، ما در حال یادگیری درباره امواج مغزی و چگونگی استفاده از آنها برای درک مغز و رفتار هستیم.
هانس برگر اولین بار اصطلاح نوار مغزی را در سال ۱۹۲۹ ابداع کرد، زمانی که تغییراتی در پتانسیلهای الکتریکی ثبت شده با استفاده از سنسورهایی که روی سر فرد قرار داده میشوند، توصیف کرد. او دو نوع امواج مغزی که آنها را امواج آلفا و بتا نامید، شناسایی کرد، صرفاً به دلیل ترتیب ثبت آنها. چنین امواجی در سایر پستانداران نیز ثبت شده بودند اما برگر برای اولین بار آنها را در انسان توصیف کرده بود!
از آن زمان، روش نوارنگاری مغزی به یک ابزار کلیدی در علوم اعصاب تبدیل شده و به توسعه فهم ما از امواج مغزی (که محققان آن را نوسانات عصبی مینامند) و کمک به توصیف حالات مغزی مانند خستگی و بیداری کمک کرده است.
در این آموزش مختصر، موارد زیر را پوشش خواهیم داد:
نوسانات عصبی چیست؟
چگونه میتوانیم نوسانات عصبی را اندازهگیری کنیم؟
با نوسانات عصبی چه کارهایی میتوانیم انجام دهیم؟
کاربرد عملی با استفاده از دستگاهها و نرمافزارهای Emotiv.
۲. نوار مغزی (EEG) چیست؟
نوارنگاری مغزی (EEG) یک روش غیرتهاجمی و پاسیو برای اندازهگیری فعالیت الکتریکی مغزمان است. الکترودها/سنسورها/کانالها روی پوست سر برای ثبت فعالیت الکتریکی که توسط جمعیتهای سلولهای مغزی، که بافت عصبی نامیده میشوند، تولید میشود، قرار داده میشوند.
شکل ۱ – نرونها فعالیت الکتریکی تولید میکنند که میتوانند با یک دستگاه EEG شناسایی شوند [Siuly و همکاران (۲۰۱۶)].
2.1. سیستمهای EEG
دستگاههای EEG بسیاری در بازار وجود دارند که میتوانند برای ثبت یک EEG استفاده شوند. دستگاههای EEG از:
یک سنسور تا ۲۵۶ الکترود متغیر هستند - الکترودهای بیشتر وضوح مکانی بالاتری از اطلاعات بر روی پوست سر فراهم میکنند.
الکترودهای مرطوب یا خشک - الکترودهای مرطوب از ژل الکترولیت یا محلول نمک برای بهبود رسانایی بین پوست سر و سنسور استفاده میکنند. الکترودهای خشک میتوانند فلزی یا پلیمرهای رسانا باشند که به تماس مستقیم با پوست سر نیاز دارند.
الکترودهای فعال یا غیر فعال - سیستمهای الکترود غیرفعال به سادگی سیگنال را به دستگاه جایی که تقویت میشود منتقل میکنند. سیستمهای الکترود فعال سیگنال را در هر الکترود قبل از رسیدن به دستگاه برای تقویت تقویت میکنند. این نویز الکتریکی محیطی را در سیگنال کاهش میدهد.
دستگاههای سیمی یا بیسیم که دادهها را از طریق بلوتوث منتقل میکنند.
شکل ۲ – یک سیستم نوار مغزی کمتراکم بیسیم.
شکل ۳ – یک سیستم نوار مغزی با الکترودهای پر تراکم سیمی.
۲.۲. چه زمانی از نوار مغزی استفاده کنیم؟
هر روش تصویربرداری عصبی میتواند به پاسخ دادن به سوالات مختلف پژوهشی کمک کند.
بزرگترین قوت EEG این است که میتواند فعالیتهای عصبی را در مقیاس میلیثانیه اندازهگیری کند، که میتواند فرآیندهای پیش آگاهی را اندازهگیری کند.
شکل ۴ – وضوح زمانی و مکانی ابزارهای مختلف تصویربرداری عصبی.
بهترین موارد برای سوالاتی از قبیل "کدام بخش از ویدئو من توجه شرکتکنندگان را بیشترین جلب کرد؟" مناسب است.
EEG عمدتاً فعالیت را از لایههای بیرونی مغز ثبت میکند (یعنی وضوح مکانی کمی دارد). با یک سنسور نمیتوان منبع فعالیت را شناسایی کرد. ثبت با تعداد زیادی کانال میتواند اجازه دهد که به صورت ریاضی منبع را بازسازی کنیم اما همچنان در شناسایی منابع عمیق محدود است. تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملی (fMRI) برای پاسخ به سوالاتی از قبیل "کدام بخش از مغز با تغییرات توجه مرتبط است؟" بهتر مناسب است.
۲.۳. از سنسور به نوار مغزی خام؟
هنگامی که یک دستگاه EEG بر روی سر قرار گرفت، فعالیت مغزی در یک سنسور به عنوان تفاوت در دامنه بین آن سنسور و یک سنسور مرجع اندازهگیری میشود. در اکثر سیستمهای EEG، این به عنوان الکترود حس مشترک (CMS) نامیده میشود. یک سنسور اضافی، پای راست تحریکشده (DRL)، به کاهش هر گونه تداخل در CMS کمک میکند.
شکل ۵ – نمودار بلوکی ساده شده از انتقال سیگنال EEG.
در سیستمهایی با هر دو الکترود فعال و غیر فعال، سیگنال سپس تقویت و فیلتر پایینگذر میشود. فیلتر پایینگذر یک مرحله است که تداخلات الکتریکی ممکن از محیط را در سیگنال شما حذف میکند، مانند توان خطوط اصلی.
این مراحل در خود سختافزار قبل از مشاهده سیگنال نوار مغزی خام بر روی صفحه کامپیوتر شما رخ میدهد.
۲.۴. برخی از اصطلاحات اولیه
کنوانسیون نامگذاری استاندارد ۱۰-۲۰
سنسورهای چپ معمولاً به صورت فرد عددگذاری میشوند و سنسورهای راست معمولاً به صورت زوج عددگذاری میشوند.
توجه ۱: اینها فقط کنوانسیون نامگذاری هستند و منبع مکان سنسور EEG نشانگر منبع فعالیت نیست.
توجه ۲: مراحل اضافی مانند بازسازی ریاضی منبع باید انجام شود تا منبع فعالیت در یک کانال تعیین شود.
۳. نوسانات عصبی چیست؟
امواج مغزی، که اغلب به عنوان نوسانات عصبی شناخته میشوند، الگوهای ریتمیکی هستند که توسط یک یا چند نرون تولید میشوند.
هنوز مشخص نیست که چرا مغز این نوع نوسانات مختلف را تولید میکند، هرچند نظریات زیادی وجود دارد. محققان وظایف مختلفی را برای توصیف این فعالیتهای نوسانی استفاده میکنند و هدفشان فهمیدن اسرار مغز با استفاده از این الگوهای ریتمیک است.
۳.۱. برخی ویژگیهای یک نوسان
این شکل یک اندازهگیری از یک سیگنال الکتریکی منظم را نشان میدهد:
شکل ۶ – وضوح زمانی و مکانی ابزارهای مختلف تصویربرداری عصبی.
در سمت چپ (محور y) میتوانیم دامنه ضبط الکتریکی را رسم کنیم و در محور افقی (محور x) زمان را بنویسیم. دامنه سیگنال به طور منظم در اطراف یک نقطه مرکزی تغییر خواهد کرد. یک چرخه نیز به عنوان یک نوسان شناخته میشود.
تعداد چرخهها در هر ثانیه به عنوان فرکانس موج شناخته میشود و واحد آن هرتز (Hz) است. بنابراین ۱ چرخه در ثانیه = ۱ Hz. دامنهها معمولاً در میکروولت (μV) اندازهگیری میشوند.
در مغز ما امواجی با فرکانسهای مختلف از ۰.۲ هرتز (امواج بسیار کند) تا ۸۰ هرتز یا بیشتر (امواج بسیار سریع) مشاهده میکنیم. فعالیت با فرکانس بالا تا ۵۰۰ هرتز مرتبط با تشنج نیز در مغز ثبت شده است.
انواع مختلفی از نوسانات مغزی بر اساس فرکانس آنها مشخص میشوند. اینها به عنوان باندهای فرکانسی شناخته میشوند و میتوانند به حالتهای مختلف مغزی مرتبط شوند:
شکل ۷ – امواج مغزی در EEG معمولی.
۳.۲. چرا باندهای فرکانسی مختلف مهم هستند؟
شناسایی الگوهای مغزی طبیعی در مقابل غیرطبیعی
نوسانات عصبی برای تشخیص تشنج و تشخیص صرع در نورولوژی اهمیت دارند.رابطهای مغز و کامپیوتر (BCI)
مقدار نوسانات بتا، گاما، و مو اغلب برای آموزش دستگاههای دور (مانند حرکت یک ویلچر با فکر) استفاده میشود.نوروفیدبک
این یک شکل از تمرین مغزی است که در آن میتوانید امواج مغزی خود را مشاهده کنید (مانند نوسانات گاما) و با انجام وظایف شناختی میزان نوسانات گاما در مغزتان را ارتقا دهید.نئومارکتینگ
باندهای فرکانسی آلفا و بتا میتوانند برای تعیین اینکه کدام بخش از یک تبلیغ جذابتر است استفاده شوند.
۳.۳. انواع تحلیل دادههای EEG
بیشتر اوقات محققان تحلیل را یا در حوزه زمانی یا در حوزه فرکانس انجام میدهند.
تحلیل حوزه زمانی
معمولاً دامنه ولتاژ را در نقاط زمانی مورد علاقه بعد از وقوع یک محرک اندازهگیری میکند. اینها به عنوان پتانسیلهای رویداد وابسته (ERPs) شناخته میشوند.
تحلیل حوزه فرکانسی
معمولاً میزان نوسانات عصبی در باندهای فرکانسی مختلف را در یک پنجره زمانی تعریفشده یا مرتبط با وقوع یک رویداد اندازهگیری میکند.
در ادامه به بررسی مختصر تحلیل حوزه فرکانسی میپردازیم.
۳.۴. پردازش
زمانی که یک ضبط EEG انجام میدهید، معمولاً داده را قبل از تحلیل نوسانات تمیز میکنید.
فیلتر کردن
یک تکنیک برای حذف نویز محیطی با فرکانس{
