बीसीआई नौसिखियों के लिए एक व्यापक विश्लेषण।

1. परिचय स्वागत है! इस दूसरे ट्यूटोरियल में, हम जानेंगे कि उत्तेजनाओं के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को कैसे चिह्नित किया जा सकता है। हम सीखेंगे: घटना-संबंधित संभाव्यता (ERP) क्या है? ERP के पीक और घटक क्या होते हैं? ERP प्राप्त करने के लिए सामान्य कदम Emotiv EPOC उपकरण और सॉफ़्टवेयर का व्यावहारिक अनुप्रयोग 2. घटना-संबंधित संभाव्यता (ERP) क्या है? घटना-संबंधित संभाव्यता (ERP), जिसे उत्तेजित संभाव्यता भी कहा जाता है, एक घटना या उत्तेजना (जैसे तेज़ ध्वनि सुनना) के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया है। विशेष रूप से - यह EEG में उस वोल्टेज प्रवृत्ति में परिवर्तन है जो एक संवेदनात्मक या संज्ञानात्मक घटना के परिणामस्वरूप होती है। हम 'ERP घटकों' का अवलोकन कर सकते हैं, जो उत्तेजना की शुरुआत के बाद पुनरावृत्त होने वाली स्थिर पीक हैं। एक ERP में कई सकारात्मक या नकारात्मक पीक हो सकते हैं लेकिन वे सभी अच्छे तरीके से वर्णित नहीं होते हैं, जैसे N100 या P300 घटक। जब आप समय डोमेन में EEG देखें, तो अक्ष की दिशा पर ध्यान दें। कभी-कभी आप देखेंगे - ऊपर - और + नीचे अक्ष पर, विशेष रूप से नैदानिक EEG में नोट: एक ERP को एकल घटना से या उस घटना के कई प्रयोगों में सामुदायिक प्रवृत्तियों को औसत करके व्यक्त किया जा सकता है। आमतौर पर, एकटक ERP ऐसे विशिष्ट घटकों के साथ होते हैं - जैसा कि छवि में देखा गया है - केवल 100s के प्रयोगों में औसत करने के द्वारा प्राप्त होते हैं चित्र 1 - सामान्य श्रवण ERP घटक सामान्य घटक उनके ध्रुवीयता (अर्थात, सकारात्मक (P) या नकारात्मक (N)) और वे कब होते हैं (जैसे 1st नकारात्मक घटक N1) द्वारा विशेषता होते हैं। उसी N1 घटक को ये देखने के द्वारा भी पहचाना जा सकता है कि वे कब उत्पन्न हुए (जैसे कि ध्वनि की शुरुआत से 100 मिलीसेकंड) - N100 3. ERP प्राप्त करने के कदम प्रयोग चरण: हम विशिष्ट ERPs प्राप्त करने के लिए प्रयोगों की योजना बनाते हैं। उदाहरण के लिए, हम हो सकता है कि प्रतिभागियों के बीच श्रवण करते समय EEG एकत्र करें। EEG डेटा को समझने के लिए, हमें EEG में उस समय को चिह्नित करना होगा जब प्रतिभागी ने एक ध्वनि सुनी। इन्हें घटना चिह्न (चित्र 2 में ऊर्ध्वाधर लाल रेखाएँ) कहा जाता है। चित्र 2 - घटना चिह्न (लाल रेखाएँ) कच्चे EEG पर प्रदर्शित होते हैं घटना चिह्न का समय सही ढंग से ध्वनि की शुरुआत के साथ संरेखित करना हमारे लिए ERP को देखने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है! इसलिए यह महत्वपूर्ण है कि हम सटीक समय-चिह्न प्राप्त करने में मदद करने के लिए सही हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर का चयन करें। संदर्भ का चयन याद रखें कि विद्युत गतिविधि हमेशा दो बिंदुओं के बीच मापी जाती है। EEG उपकरण में, प्रत्येक सेंसर पर विद्युत संभाव्यता को संदर्भ सेंसर (DRL + CMS) के खिलाफ मापा जाता है। Emotiv EPOC उपकरणों में संदर्भ संवेदक के लिए दो विकल्प होते हैं चित्र 3 - Emotiv EPOC प्रकार उपकरणों में संदर्भ विकल्प EPOC प्रकार के हेडसेट में संदर्भ के लिए दो विकल्प होते हैं: मस्तोइड संदर्भ - मस्तोइड को संदर्भ संवेदक के रूप में उपयोग करने के लिए, हम P3/P4 संवेदकों पर रबर स्टॉपर लगाते हैं और मस्तोइड संवेदकों पर गीले फेल्ट लगाते हैं। P3/P4 संदर्भ - P3/P4 को संदर्भ संवेदक के रूप में उपयोग करने के लिए, हम M1/M2 मस्तोइड संवेदकों पर रबर स्टॉपर लगाते हैं और P3/P4 संवेदकों पर गीले फेल्ट लगाते हैं ERP प्रयोगों के लिए मस्तोइड संदर्भ का उपयोग करना आम है, लेकिन आप P3/P4 संदर्भ का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि आप अपने डेटा के पूर्व-संसाधन से पहले ऑनलाइन बाद में डेटा को फिर से संदर्भित कर सकते हैं। डेटा का विश्लेषण करने से पहले सभी संवेदकों के औसत पर डेटा को फिर से संदर्भित करना सामान्य है। हमारे प्रयोग के लिए, हम मस्तोइड संदर्भ का उपयोग करके डेटा एकत्र करेंगे। यहाँ सामान्य मान्यता यह है कि मस्तोइड प्रक्रिया अन्य स्थानों की तुलना में EEG डेटा को उतना संप्रेषित नहीं करेगा, इसलिए यह एक अच्छा संदर्भ बिंदु है। पूर्व-संसाधन: हम तुरंत कच्चे EEG में ERP नहीं देख सकते क्योंकि यह सब चीजों की तुलना में एक बहुत छोटा प्रभाव है जो हमारे मस्तिष्क में और उसके आस-पास हो रहा है (~ ±40µV) (~ ±5µV)! इसलिए हम अपने टोन के लिए विशिष्ट मस्तिष्क प्रभाव को देखने के लिए, हमें डेटा को साफ करना होगा ताकि किसी भी शोर या कलाकृतियों को हटा सकें। फिर हम डेटा को 'एपोक' करेंगे - जो एक अवधि के भीतर मस्तिष्क प्रतिक्रियाओं को टुकड़ों में विभाजित करने के लिए एक शब्द है (जैसे कि ध्वनि की शुरुआत से 50 मिलीसेकंड और ध्वनि के बाद 400 मिलीसेकंड तक की मस्तिष्क प्रतिक्रिया)। फिर हम सभी अलग-अलग एपोक की गई EEG डेटा का औसत निकालेंगे (अर्थात, सभी ध्वनियों के लिए मस्तिष्क प्रतिक्रियाएँ) ताकि एक विशिष्ट ERP प्राप्त हो सके। यहाँ एक सामान्य ERP पाइपलाइन में बुनियादी कदम हैं। शोधकर्ता अपने डेटा और उद्देश्यों के आधार पर कदमों का चयन करेंगे। चित्र 4 - एक सामान्य ERP प्रोसेसिंग पाइपलाइन 4. चलिए अपना ERP प्राप्त करें पहले सॉफ़्टवेयर सेट करें नवीनतम संस्करण डाउनलोड करें PsychoPy - https://www.psychopy.org/ हम PsychoPy का उपयोग अपनी प्रतिभागियों के साथ ध्वनियाँ प्रस्तुत करने के लिए करने जा रहे हैं। Emotiv Launcher और EmotivPRO ऐप को रिकॉर्ड और EEG देखने के लिए प्राप्त करें। PsychoPy को अपने Emotiv सॉफ़्टवेयर के साथ जोड़ें ताकि वे एक दूसरे से बात कर सकें। वीडियो में बताई गई चरणों का पालन करें: PsychoPy के साथ EMOTIV EEG प्रयोग का निर्माण किया जाए। एक चिकनी ERP किसी भी उत्तेजना (जैसे किसी छवि, या ध्वनि) के कई दोहराव का उपयोग करके प्राप्त की जा सकती है। यहाँ हम प्रतिभागियों को हर 4 सेकंड में 50 मिलीसेकंड की ध्वनि प्रस्तुत करेंगे, लगभग 150 बार! सरल श्रवण प्रयोग बनाने के लिए वीडियो के साथ आगे बढ़ें: अब डेटा प्राप्त करें अब जब आपने संदर्भ चुना है, तो आप देख सकते हैं कि अपने हेडसेट को सर्वश्रेष्ठ गुणवत्ता EEG प्राप्त करने के लिए कैसे सेट करें: EmotivPRO विश्लेषक के साथ ERP पाइपलाइन वीडियो देखें और अपने स्वयं के ERP को उत्पन्न करने के लिए चरणों का पालन करें: एनालाइज़र से ERP आउटपुट को समझना। प्रत्येक चैनल के लिए आप एक औसत तरंगफॉर्म देखेंगे। 100 मिलीसेकंड पर नकारात्मक पीक के साथ एक सामान्य चिकनी ERP नीचे देखी जा सकती है। ठोस रेखा औसत प्रवृत्ति को दर्शाती है और हल्की छायांकन औसत के मानक त्रुटि को दर्शाती है: यहाँ एक शोर तरंगफॉर्म है जिसमें कोई स्पष्ट ERP घटक नहीं है। यह कम संख्या में प्रयोगों के कारण हो सकता है: विचार करने के लिए बातें प्रतिभागियों के बीच ERPs की तुलना करते समय, आमतौर पर प्रभाव के अंतर की तुलना करना बेहतर होता है। उदाहरण के लिए, हम नियमित ध्वनि (आधार) की औसत ERP की तुलना कर सकते हैं जो न्यूनतम बार निकलते हैं (अलग/विचित्र) एक पैटर्न में। हम दूसरे तरंग का अन्य एक से प्रवृत्तियों की केवल घटाकर अंतर तरंग प्राप्त कर सकते हैं। चित्र 5 में हम फिर एक ERP घटक देख सकते हैं जिसे आम तौर पर मismatch negativity (MMN) कहा जाता है, जो ERP अनुसंधान में सामान्यतः अध्ययन किया जाता है। चित्र 5 - जब वातावरण में किसी पैटर्न का उल्लंघन होता है, तो ERP में mismatch negativity घटक देखा जा सकता है। 5. ERPs के अनुप्रयोग बायोमार्कर की पहचान: ERPs के सबसे सामान्य अनुप्रयोगों में से एक नैदानिक शोधकर्ताओं में बेहतर तरीकों से मनोवैज्ञानिक विकारों जैसे कि स्किज़ोफ्रेनिया का निदान करना है। जो लोग स्किज़ोफ्रेनिया से जी रहे हैं, उन्हें उनकी मismatch negativity प्रतिक्रिया के आधार पर स्वस्थ नियंत्रणों से भिन्न किया जा सकता है चित्र 6 - मismatch negativity की प्रवृत्तियाँ पुरानी स्किज़ोफ्रेनिया, हाल ही में शुरू की गई और जिनके विकार विकसित होने का जोखिम होता है। (जशन 2012) ERP - BCI (मस्तिष्क कंप्यूटर इंटरफेस) विभिन्न मानसिक आदेशों या दृश्य उत्तेजनाओं (जैसे कि कीबोर्ड पर अक्षर) के लिए ERP का उपयोग किया जा सकता है ताकि व्हीलचेयर चलाने या BCI स्पेलरों को संचालित करने में मदद मिल सके। 6. संसाधन Emotiv मैनुअल EmotivPRO बिल्डर मैनुअल EmotivPRO मैनुअल EmotivPRO एनालाइज़र मैनुअल अनुशंसित पठन लुक, एस.जे., 2005। ERP प्रयोगों को डिजाइन करने और व्याख्या करने के लिए दस सरल नियम। घटना-संबंधित संभावनाएँ: एक विधियों की हैंडबुक, 4.