1. परिचय

स्वागत है! इस दूसरे ट्यूटोरियल में हम सीखेंगे कि उत्तेजनाओं के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को कैसे चिह्नित किया जाए।

हम सीखेंगे:

• घटना-संबंधित क्षमता (ERP) क्या है?

• ERP चोटियाँ और घटक क्या हैं?

• ERP प्राप्त करने के विशिष्ट चरण

• Emotiv EPOC डिवाइस और सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके व्यावहारिक अनुप्रयोग

2. घटना-संबंधित क्षमता (ERP) क्या है?

एक घटना-संबंधित क्षमता (ERP), जिसे इवोक्ड पोटेंशियल भी कहा जाता है, किसी घटना या उत्तेजना (जैसे तेज़ आवाज़ सुनना) के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया है। विशेष रूप से - यह संवेदी या संज्ञानात्मक घटना के परिणामस्वरूप EEG में देखा जाने वाला वोल्टेज आयाम परिवर्तन है।

हम 'ERP घटकों' का निरीक्षण कर सकते हैं जो उत्तेजना की शुरुआत के बाद होने वाली स्थिर चोटियाँ हैं। एक ERP में कई सकारात्मक या नकारात्मक चोटियाँ हो सकती हैं लेकिन वे सभी अच्छी तरह से विशेषता वाले ERP घटक नहीं हैं जैसे कि N100 या P300 घटक।

जब आप समय डोमेन में EEG देखते हैं तो अक्ष की दिशा को देखना याद रखें। कभी-कभी आप अक्ष के शीर्ष पर – और निचले भाग में + देखेंगे, विशेष रूप से नैदानिक EEG में

नोट: एक ERP को एकल घटना से या उस घटना के कई परीक्षणों में औसत आयामों द्वारा दर्शाया जा सकता है। आम तौर पर, ऐसे विशिष्ट घटकों वाले सहज ERP - जैसा कि छवि में है - केवल 100 से अधिक परीक्षणों के औसत से प्राप्त किए जाते हैं

चित्र 1 – विशिष्ट श्रवण ERP घटक

विशिष्ट घटकों को उनकी ध्रुवीयता (यानी, सकारात्मक (P) या नकारात्मक (N) और वे कब घटित होते हैं (जैसे पहला नकारात्मक घटक N1) द्वारा विशेषता दी जाती है। उसी N1 घटक को उनके घटित होने के समय से भी पहचाना जा सकता है (जैसे टोन की शुरुआत से 100ms) – N100

3. ERP प्राप्त करने के चरण

प्रयोग चरण:

हम रुचि के विशिष्ट ERP प्राप्त करने के लिए प्रयोग डिज़ाइन करते हैं।

उदाहरण के लिए, जब प्रतिभागी ऑडियो टोन सुनते हैं तो हम EEG एकत्र कर सकते हैं।

EEG डेटा को समझने के लिए, हमें उस समय को चिह्नित करना होगा जब प्रतिभागी ने EEG में एक टोन सुना था। इन्हें इवेंट मार्कर्स (चित्र 2 में लंबवत लाल रेखाएं) कहा जाता है।

चित्र 2 – कच्चे EEG पर प्रदर्शित इवेंट मार्कर्स (लाल रेखाएं)

हमें ERP देखने में सक्षम होने के लिए टोन की शुरुआत के साथ इवेंट मार्कर समय को सटीक रूप से संरेखित करना बहुत महत्वपूर्ण है! इसलिए सटीक टाइमस्टैम्प प्राप्त करने में हमारी सहायता के लिए सही हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर का चयन करना महत्वपूर्ण है।

एक संदर्भ का चयन करना

याद रखें विद्युत गतिविधि हमेशा दो बिंदुओं के बीच मापी जाती है। EEG उपकरणों में प्रत्येक सेंसर पर विद्युत क्षमता को संदर्भ सेंसर (DRL + CMS) के विरुद्ध मापा जाता है।

Emotiv EPOC उपकरणों में संदर्भ सेंसर के लिए दो विकल्प हैं

चित्र 3 – Emotiv EPOC प्रकार के उपकरणों में संदर्भ विकल्प

एक EPOC प्रकार के हेडसेट में संदर्भ के लिए दो विकल्प होते हैं:

• मस्टॉयड संदर्भ (Mastoid Reference) – मस्टॉयड को संदर्भ सेंसर के रूप में उपयोग करने के लिए हम P3/P4 सेंसर पर रबर स्टॉपर्स और मस्टॉयड सेंसर पर गीले फेल्ट रखते हैं।

• P3/P4 संदर्भ (P3/P4 reference) – P3/P4 को संदर्भ सेंसर के रूप में उपयोग करने के लिए हम M1/M2 मस्टॉयड सेंसर पर रबर स्टॉपर्स और P3/P4 सेंसर पर गीले फेल्ट रखते हैं

ERP प्रयोगों के लिए मस्टॉयड संदर्भ का उपयोग करना विशिष्ट है, लेकिन आप P3/P4 संदर्भ का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि विश्लेषण से पहले अपने डेटा को प्रीप्रोसेस करते समय आप बाद में डेटा को ऑनलाइन फिर से संदर्भित कर सकते हैं। डेटा का विश्लेषण करने से पहले सभी सेंसर के औसत से डेटा को फिर से संदर्भित करना आम बात है।

हमारे प्रयोग के लिए हम मस्टॉयड संदर्भ का उपयोग करके डेटा एकत्र करेंगे। यहाँ आमतौर पर अच्छी धारणा यह है कि मस्टॉयड प्रक्रिया सिर पर अन्य स्थानों की तरह EEG डेटा को प्रेषित नहीं करेगी, इसलिए यह एक अच्छा संदर्भ बिंदु है।

प्री-प्रोसेसिंग:

हम कच्चे EEG में तुरंत ERP नहीं देख सकते क्योंकि यह हमारे मस्तिष्क में और उसके आसपास होने वाली हर चीज़ (~ ±40uV) की तुलना में बहुत छोटा प्रभाव (~ ±5uV) है!

इसलिए हमारे टोन से संबंधित मस्तिष्क के प्रभाव को देखने के लिए हमें किसी भी शोर या कलाकृतियों को हटाने के लिए अपने डेटा को साफ करने की आवश्यकता है। फिर हम डेटा को 'epoch' करेंगे - जो कि मस्तिष्क की प्रतिक्रियाओं को हमारे द्वारा परिभाषित समय विंडो में विभाजित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला शब्द है (उदाहरण के लिए टोन से 50ms पहले और टोन के 400ms बाद से शुरू होने वाली मस्तिष्क की प्रतिक्रिया)। फिर हम एक विशिष्ट ERP प्राप्त करने के लिए सभी अलग-अलग युगीन EEG डेटा (यानी, सभी टोन के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रियाएं) का औसत निकालते हैं।

नीचे एक विशिष्ट ERP पाइपलाइन के बुनियादी चरण दिए गए हैं। शोधकर्ता अपने डेटा और उद्देश्यों के आधार पर चरणों का चयन करेंगे।

चित्र 4 – एक विशिष्ट ERP प्रोसेसिंग पाइपलाइन

4. आइए अपना खुद का ERP प्राप्त करें

पहले सॉफ़्टवेयर सेटअप करें

1. PsychoPy का नवीनतम संस्करण डाउनलोड करें – https://www.psychopy.org/ हम प्रतिभागियों को टोन पेश करने के लिए PsychoPy का उपयोग करने जा रहे हैं।

2. EEG रिकॉर्ड करने और देखने के लिए Emotiv Launcher और EmotivPRO ऐप्स प्राप्त करें।

3. PsychoPy को अपने Emotiv सॉफ़्टवेयर के साथ कनेक्ट करें ताकि वे एक-दूसरे से बात कर सकें।

वीडियो में दिए गए चरणों का पालन करें:

PsychoPy के साथ एक Emotiv EEG प्रयोग बनाएं

किसी भी उत्तेजना (जैसे, एक छवि, एक टोन) के कई दोहराव का उपयोग करके एक सुचारू ERP प्राप्त किया जा सकता है। यहाँ हम प्रतिभागी को हर 4 सेकंड में लगभग 150 बार वही 50ms टोन पेश करने जा रहे हैं!

एकल टोन के साथ एक साधारण श्रवण प्रयोग बनाने के लिए वीडियो का अनुसरण करें:

आइए कुछ डेटा प्राप्त करें

अब जब आपने संदर्भ चुन लिया है, तो आप सर्वश्रेष्ठ गुणवत्ता वाला EEG प्राप्त करने के लिए अपना हेडसेट सेट करने के बारे में जानने के लिए वीडियो देख सकते हैं:

EmotivPRO Analyzer के साथ ERP पाइपलाइन

वीडियो देखें और अपना खुद का ERP उत्पन्न करने के लिए चरणों का पालन करें:

Analyzer से ERP आउटपुट को समझना

प्रत्येक चैनल के लिए आप एक औसत तरंग रूप देखेंगे। 100ms पर एक नकारात्मक शिखर के साथ एक विशिष्ट सुचारू ERP नीचे देखा जा सकता है। ठोस रेखा औसत आयाम को दर्शाती है और हल्का छायांकन माध्य की मानक त्रुटि को दर्शाता है:

यहाँ बिना किसी स्पष्ट ERP घटकों वाला एक शोरगुल वाला तरंग रूप है। यह परीक्षणों की कम संख्या के कारण हो सकता है:

विचार करने योग्य बातें

प्रतिभागियों के बीच ERP की तुलना करते समय, अंतर प्रभाव की तुलना करना आम तौर पर बेहतर होता है।

उदा. हम एक पैटर्न में कम बार होने वाले टोन (विचलित/असंगत) की तुलना में अधिक बार होने वाले टोन (मानक) के औसत ERP को देख सकते हैं। हम केवल एक तरंग के आयामों को दूसरे तरंग से घटाकर एक अंतर तरंग रूप प्राप्त कर सकते हैं। जैसा कि चित्र 5 में है, हम तब एक ERP घटक का निरीक्षण कर सकते हैं जिसे आमतौर पर मिसमैच नेगेटिविटी (MMN) के रूप में जाना जाता है जिसका आमतौर पर ERP अनुसंधान में अध्ययन किया जाता है।

चित्र 5 – ERP में मिसमैच नेगेटिविटी घटक देखा जा सकता है जब पर्यावरण में किसी पैटर्न का उल्लंघन होता है

5. ERP के अनुप्रयोग

बायोमार्कर की पहचान :

ERP का सबसे आम अनुप्रयोग नैदानिक शोधकर्ताओं में सिज़ोफ्रेनिया जैसे मनोरोग विकारों के निदान के बेहतर तरीके खोजने के लिए है। सिज़ोफ्रेनिया के साथ रहने वाले लोगों को उनकी मिसमैच नेगेटिविटी रिस्पॉन्स के आधार पर स्वस्थ नियंत्रणों से अलग किया जा सकता है

चित्र 6 – क्रोनिक सिज़ोफ्रेनिया, हाल ही में शुरुआत और साथ ही विकार विकसित होने के जोखिम वाले लोगों की तुलना में मिसमैच नेगेटिविटी आयाम काफी अधिक हैं (Jashan 2012)

ERP – BCI (ब्रेन कंप्यूटर इंटरफेस)

विभिन्न मानसिक आदेशों या दृश्य उत्तेजनाओं (जैसे कीबोर्ड पर अक्षर) के लिए ERP का उपयोग व्हीलचेयर ले जाने या BCI स्पेलर्स को शक्ति देने के लिए किया जा सकता है

6. संसाधन

Emotiv नियमावली (Manuals)

1. EmotivPRO Builder नियमावली

2. EmotivPRO नियमावली

3. EmotivPRO Analyzer नियमावली

अनुशंसित पठन

Luck, S.J., 2005. ERP प्रयोगों को डिज़ाइन करने और उनकी व्याख्या करने के लिए दस सरल नियम। घटना-संबंधित क्षमताएं: एक विधि पुस्तिका, 4।