1. परिचय

स्वागत है! इस दूसरे ट्यूटोरियल में हम उत्तेजनाओं के प्रति मस्तिष्क प्रतिक्रिया को चिह्नित करना सीखेंगे।

हम सीखेंगे:

• इवेंट-रिलेटेड पोटेंशियल (ERP) क्या है?

• ERP के पीक और घटक क्या हैं?

• ERP प्राप्त करने के सामान्य चरण

• Emotiv EPOC डिवाइस और सॉफ़्टवेयर का व्यावहारिक उपयोग

  
  
  

2. इवेंट-रिलेटेड पोटेंशियल (ERP) क्या है?

इवेंट-रिलेटेड पोटेंशियल (ERP), जिसे इवोक्ड पोटेंशियल भी कहा जाता है, किसी घटना या उत्तेजना के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया है (जैसे एक तेज़ स्वर सुनना)। विशेष रूप से – यह EEG में संवेदनात्मक या संज्ञानात्मक घटना के परिणामस्वरूप दिखाई देने वाला वोल्टेज आयाम परिवर्तन है।

हम ‘ERP घटक’ देख सकते हैं, जो उत्तेजना शुरू होने के बाद आने वाले स्थिर पीक होते हैं। एक ERP में कई सकारात्मक या नकारात्मक पीक हो सकते हैं, लेकिन वे सभी N100 या P300 घटकों जैसे अच्छी तरह से वर्णित ERP घटक नहीं होते।

जब आप समय डोमेन में ईईजी देखते हैं, तो अक्ष की दिशा पर ध्यान देना याद रखें। कभी-कभी आपको अक्ष के ऊपर – और नीचे + दिखाई देगा, खासकर क्लिनिकल ईईजी में

ध्यान दें: ERP को एकल घटना से या उस घटना के अनेक परीक्षणों में आयामों का औसत लेकर प्रदर्शित किया जा सकता है। आमतौर पर, ऐसे विशिष्ट घटकों वाले चिकने ERP – जैसा कि चित्र में है – केवल 100s परीक्षणों में औसत लेकर प्राप्त किए जाते हैं

Fig. 1 – विशिष्ट श्रवण ERP घटक

विशिष्ट घटकों की पहचान उनकी ध्रुवता (अर्थात, धनात्मक (P) या ऋणात्मक(N) और उनके प्रकट होने के समय (जैसे, पहला नकारात्मक घटक N1) से होती है। उसी N1 घटक की पहचान उनके प्रकट होने के समय (जैसे, स्वर शुरू होने के 100ms बाद) के आधार पर भी की जा सकती है – N100

3. ERP प्राप्त करने के चरण

प्रयोग चरण:

हम विशिष्ट रुचिकर ERP प्राप्त करने के लिए प्रयोगों की रूपरेखा बनाते हैं।

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

EEG डेटा को समझने के लिए, हमें EEG में उस समय को चिह्नित करना होता है जब प्रतिभागी ने टोन सुना। इन्हें इवेंट मार्कर कहा जाता है (चित्र 2 में ऊर्ध्वाधर लाल रेखाएँ)।

Fig. 2 – कच्चे EEG पर प्रदर्शित इवेंट मार्कर (लाल रेखाएँ)

इवेंट मार्कर के समय को टोन की शुरुआत के साथ सटीक रूप से संरेखित करना हमारे लिए ERP देखने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है! इसलिए सटीक टाइमस्टैम्प प्राप्त करने में मदद करने के लिए सही हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर चुनना महत्वपूर्ण है।

एक संदर्भ चुनना

याद रखें कि विद्युत गतिविधि हमेशा दो बिंदुओं के बीच मापी जाती है। EEG डिवाइसों में प्रत्येक सेंसर पर विद्युत विभव को संदर्भ सेंसरों (DRL + CMS) के मुकाबले मापा जाता है।

Emotiv EPOC उपकरणों में संदर्भ सेंसरों के लिए दो विकल्प होते हैं

Fig. 3 – Emotiv EPOC प्रकार के उपकरणों में संदर्भ विकल्प

EPOC प्रकार के हेडसेट में संदर्भ निर्धारण के दो विकल्प होते हैं:

• मास्टॉइड संदर्भ – Mastoid को संदर्भ सेंसर के रूप में उपयोग करने के लिए हम P3/P4 सेंसरों पर रबर स्टॉपर लगाते हैं और मास्टॉइड सेंसरों पर गीले फेल्ट रखते हैं।

• P3/P4 संदर्भ – P3/P4 को संदर्भ सेंसर के रूप में उपयोग करने के लिए हम M1/M2 मास्टॉइड सेंसरों पर रबर स्टॉपर लगाते हैं और P3/P4 सेंसरों पर गीले फेल्ट रखते हैं

ERP प्रयोगों के लिए आमतौर पर मास्टॉइड रेफरेंसिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन आप P3/P4 रेफरेंसिंग का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि बाद में, डेटा के विश्लेषण से पहले प्रीप्रोसेसिंग करते समय, आप हमेशा डेटा को ऑनलाइन फिर से संदर्भित कर सकते हैं। डेटा का विश्लेषण करने से पहले सभी सेंसरों के औसत के लिए डेटा को फिर से संदर्भित करना आम बात है।

हमारे प्रयोग के लिए हम मास्टॉइड रेफरेंसिंग का उपयोग करके डेटा एकत्र करेंगे। यहाँ आमतौर पर अच्छा अनुमान यह है कि मास्टॉइड प्रोसेस सिर के अन्य स्थानों की तुलना में उतना EEG डेटा संचारित नहीं करेगा, इसलिए यह एक अच्छा संदर्भ बिंदु है।

प्री-प्रोसेसिंग:

हम कच्चे EEG में तुरंत ERP नहीं देख सकते क्योंकि यह बाकी सभी गतिविधियों (~ ±40uV) की तुलना में बहुत छोटा प्रभाव (~ ±5uV) है जो हमारे मस्तिष्क में और उसके आसपास चल रही होती हैं!

इसलिए टोन के लिए विशिष्ट मस्तिष्क प्रभाव देखने के लिए हमें शोर या आर्टिफैक्ट्स हटाने हेतु अपने डेटा को साफ़ करना होगा। फिर हम डेटा को ‘एपोक’ करेंगे – जो मस्तिष्क प्रतिक्रियाओं को हमारे द्वारा परिभाषित समय-खिड़की में खंडित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला शब्द है (उदा., टोन से 50ms पहले शुरू होने वाली और टोन के 400ms बाद तक की मस्तिष्क प्रतिक्रिया)। फिर हम सभी अलग-अलग एपोक किए गए EEG डेटा (अर्थात, सभी टोन के प्रति मस्तिष्क प्रतिक्रियाएँ) का औसत लेकर एक विशिष्ट ERP प्राप्त करते हैं।

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

Fig. 4 – एक सामान्य ERP प्रोसेसिंग पाइपलाइन

4. चलिए अपना ERP प्राप्त करते हैं

सबसे पहले सॉफ़्टवेयर सेट अप करते हैं

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

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

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

वीडियो में दिए गए चरणों का पालन करें:

PsychoPy के साथ Emotiv EEG प्रयोग बनाएं

किसी भी उत्तेजना (जैसे, एक छवि, एक टोन) की कई पुनरावृत्तियों का उपयोग करके एक चिकना ERP प्राप्त किया जा सकता है। यहाँ हम प्रतिभागी को वही 50ms टोन हर 4 seconds में लगभग 150 times के लिए प्रस्तुत करने जा रहे हैं!

एक एकल टोन के साथ एक सरल श्रवण प्रयोग बनाने के लिए वीडियो के साथ आगे बढ़ें:

चलिए कुछ डेटा लेते हैं

अब जब आपने संदर्भ चुन लिया है, तो आप वीडियो देखकर सीख सकते हैं कि सर्वोत्तम गुणवत्ता वाले EEG को प्राप्त करने के लिए अपने हेडसेट को कैसे सेट अप करें:

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 आपको एक औसत वेवफॉर्म दिखाई देगा। नीचे 100ms पर नकारात्मक पीक वाला एक सामान्य चिकना ERP देखा जा सकता है। ठोस रेखा औसत आयाम को दर्शाती है और हल्की शेडिंग औसत का मानक त्रुटि दर्शाती है:

यहाँ एक शोरयुक्त वेवफॉर्म है जिसमें कोई स्पष्ट ERP घटक नहीं हैं। यह परीक्षणों की कम संख्या के कारण हो सकता है:

विचार करने योग्य बातें

जब प्रतिभागियों के बीच ERP की तुलना की जाती है, तो सामान्यतः अंतर प्रभाव की तुलना करना बेहतर होता है।

उदा. हम उस अधिक बार आने वाले टोन (मानक) के औसत ERP की तुलना उन टोन से कर सकते हैं जो पैटर्न में कम बार आते हैं (विचलित/ऑडबॉल)। हम एक वेव के आयामों को दूसरी से बस घटाकर एक अंतर वेवफॉर्म प्राप्त कर सकते हैं। चित्र 5 में दिखाए अनुसार हम तब एक ERP घटक देख सकते हैं जिसे सामान्यतः मिसमैच निगेटिविटी (MMN) कहा जाता है, जिसका ERP शोध में आमतौर पर अध्ययन किया जाता है।

Fig. 5 – जब वातावरण में किसी पैटर्न का उल्लंघन होता है, तो ERP में मिसमैच निगेटिविटी घटक देखा जा सकता है

5. ERP के अनुप्रयोग

बायोमार्कर की पहचान :

ERP के सबसे सामान्य अनुप्रयोगों में से एक नैदानिक शोध में सिज़ोफ्रेनिया जैसे मनोरोग विकारों के निदान के बेहतर तरीके खोजने के लिए है। सिज़ोफ्रेनिया के साथ रहने वाले लोगों को उनकी मिसमैच निगेटिविटी प्रतिक्रिया के आधार पर स्वस्थ नियंत्रणों से अलग किया जा सकता है

Fig. 6 – मिसमैच निगेटिविटी आयाम पुरानी सिज़ोफ्रेनिया, हाल ही में शुरू हुई सिज़ोफ्रेनिया, तथा विकार विकसित होने के जोखिम वाले लोगों में भी उल्लेखनीय रूप से अधिक हैं (Jashan 2012)

ERP – BCI (मस्तिष्क कंप्यूटर इंटरफेस)

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

6. संसाधन

Emotiv मैनुअल

1. EmotivPRO Builder Manual

2. EmotivPRO Manual

3. EmotivPRO Analyzer Manual

अनुशंसित पठन

Luck, S.J., 2005. ERP प्रयोगों को डिज़ाइन और व्याख्या करने के लिए दस सरल नियम. Event-related potentials: A methods handbook, 4.