1. تعارف

خوش آمدید! اس دوسرے ٹیوٹوریل میں ہم یہ سیکھیں گے کہ محرکات کے خلاف دماغی ردعمل کو کیسے نشان زد کیا جاتا ہے۔

ہم سیکھیں گے:

• ایونٹ سے متعلقہ پوٹینشل (ERP) کیا ہے؟

• ERP کی چوٹیاں (peaks) اور اجزاء کیا ہیں؟

• ERP حاصل کرنے کے عام اقدامات

• Emotiv EPOC ڈیوائس اور سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے عملی اطلاق

2. ایونٹ سے متعلقہ پوٹینشل (ERP) کیا ہے؟

ایونٹ سے متعلقہ پوٹینشل (ERP)، جسے ایووکیڈ پوٹینشل (evoked potential) بھی کہا جاتا ہے، کسی ایونٹ یا محرک (مثلاً اونچی آواز سننا) کے لیے دماغ کا ردعمل ہوتا ہے۔ خاص طور پر - یہ حسی یا علمی واقعے کے نتیجے میں EEG میں نظر آنے والی وولٹیج ایمپلی ٹیوڈ کی تبدیلی ہے۔

ہم 'ERP اجزاء' کا مشاہدہ کر سکتے ہیں جو محرک کے آغاز کے بعد ظاہر ہونے والی مستحکم چوٹیاں (peaks) ہوتی ہیں۔ ایک ERP میں بہت سی مثبت یا منفی چوٹیاں ہو سکتی ہیں لیکن وہ سب اچھی طرح سے درجہ بندی شدہ ERP اجزاء نہیں ہوتیں جیسے کہ N100 یا P300 اجزاء۔

جب آپ ٹائم ڈومین میں EEG دیکھیں تو محور (axis) کی سمت کو دیکھنا یاد رکھیں۔ بعض اوقات آپ کو محور کے اوپر – اور نیچے + نظر آئے گا، خاص طور پر کلینیکل EEG میں۔

نوٹ: ایک ERP کو کسی ایک ایونٹ سے بھی ظاہر کیا جا سکتا ہے یا اس ایونٹ کی متعدد آزمائشوں میں ایمپلی ٹیوڈ کا اوسط نکال کر بھی۔ عام طور پر، ایسے واضح اجزاء کے ساتھ ہموار ERPs - جیسا کہ تصویر میں ہے - صرف سینکڑوں آزمائشوں کا اوسط نکال کر ہی حاصل کیے جاتے ہیں۔

شکل 1 – عام سمعی (auditory) ERP اجزاء

عام اجزاء کی خصوصیات ان کی پولرٹی (یعنی مثبت (P) یا منفی (N)) اور ان کے وقوع پذیر ہونے کے وقت (مثلاً پہلا منفی جزو N1) سے کی جاتی ہے۔ اسی N1 جزو کی شناخت ان کے وقوع پذیر ہونے کے وقت سے بھی کی جا سکتی ہے (مثلاً آواز شروع ہونے کے 100ms بعد) – N100

3. ERP حاصل کرنے کے اقدامات

تجرباتی مرحلہ:

ہم دلچسپی کے مخصوص ERPs حاصل کرنے کے لیے تجربات ڈیزائن کرتے ہیں۔

مثال کے طور پر، ہم EEG ڈیٹا جمع کر سکتے ہیں جبکہ شرکاء آڈیو ٹونز سن رہے ہوں۔

EEG ڈیٹا کو سمجھنے کے لیے، ہمیں اس وقت کو نشان زد کرنا ہوگا جس پر شریک نے EEG میں آواز سنی۔ ان کو ایونٹ مارکر کہا جاتا ہے (شکل 2 میں عمودی سرخ لکیریں)۔

شکل 2 – ایک خام (raw) EEG پر دکھائے جانے والے ایونٹ مارکرز (سرخ لکیریں)

ERP دیکھنے کے قابل ہونے کے لیے ایونٹ مارکر کے وقت کو درست طریقے سے آواز کے آغاز کے ساتھ ہم آہنگ کرنا ہمارے لیے بہت اہم ہے! اس لیے درست ٹائم اسٹیمپ حاصل کرنے میں ہماری مدد کے لیے صحیح ہارڈ ویئر اور سافٹ ویئر کا انتخاب کرنا اہم ہے۔

کسی حوالہ (reference) کا انتخاب کرنا

یاد رکھیں برقی سرگرمی کو ہمیشہ دو پوائنٹس کے درمیان ماپا جاتا ہے۔ EEG ڈیوائسز میں ہر سینسر پر برقی پوٹینشل کو ریفرنس سینسرز (DRL + CMS) کے مقابلے میں ماپا جاتا ہے۔

Emotiv EPOC ڈیوائسز میں ریفرنس سینسرز کے لیے دو آپشنز ہوتے ہیں۔

شکل 3 – Emotiv EPOC قسم کے ڈیوائسز میں ریفرنس کے اختیارات

EPOC قسم کے ہیڈسیٹ میں ریفرنسنگ کے دو اختیارات ہیں:

• Mastoid حوالہ – Mastoid کو ریفرنس سینسرز کے طور پر استعمال کرنے کے لیے ہم P3/P4 سینسرز پر ربڑ کے اسٹاپر اور ماسٹائڈ سینسرز پر گیلے فیلٹس لگاتے ہیں۔

• P3/P4 حوالہ – P3/P4 کو ریفرنس سینسرز کے طور بر استعمال کرنے کے لیے ہم M1/M2 Mastoid سینسرز پر ربڑ کے اسٹاپر اور P3/P4 سینسرز پر گیلے فیلٹس لگاتے ہیں۔

ERP تجربات کے لیے Mastoid ریفرنسنگ کا استعمال عام ہے، لیکن آپ P3/P4 ریفرنسنگ بھی استعمال کر سکتے ہیں کیونکہ آپ تجزیہ سے پہلے اپنے ڈیٹا کی پری پروسیسنگ کے دوران بعد میں آن لائن ڈیٹا کو دوبارہ ریفرنس (re-reference) کر سکتے ہیں۔ ڈیٹا کا تجزیہ کرنے سے پہلے ڈیٹا کو تمام سینسرز کے اوسط پر دوبارہ ریفرنس کرنا عام ہے۔

اپنے تجربے کے لیے ہم Mastoid ریفرنسنگ کا استعمال کرتے ہوئے ڈیٹا اکٹھا کریں گے۔ یہاں عام طور پر اچھا مفروضہ یہ ہے کہ ماسٹائڈ پروسیس سر کے دیگر مقامات کی طرح EEG ڈیٹا منتقل نہیں کرے گا، اس لیے یہ ایک اچھا ریفرنس پوائنٹ ہے۔

پری پروسیسنگ:

ہم خام EEG میں فوری طور پر ERP نہیں دیکھ سکتے کیونکہ ہمارے دماغ میں اور اس کے آس پاس ہونے والی دیگر تمام چیزوں (~ ±40uV) کے مقابلے میں یہ ایک بہت ہی معمولی اثر (~ ±5uV) ہے!

چنانچہ اپنی آواز کے مخصوص دماغی اثر کو دیکھنے کے لیے ہمیں کسی بھی شور یا نقائص (artefacts) کو دور کرنے کے لیے اپنے ڈیٹا کو صاف کرنے کی ضرورت ہے۔ پھر ہم ڈیٹا کو 'epoch' کریں گے - جس سے مراد دماغی ردعمل کو ایک متعین کردہ وقت کے فریم میں تبدیل کرنا ہے (مثلاً آواز سے 50ms پہلے اور آواز کے 400ms بعد سے شروع ہونے والا دماغی ردعمل)۔ پھر ہم ایک واضح ERP حاصل کرنے کے لیے تمام الگ الگ ایپوکڈ EEG ڈیٹا (یعنی تمام ٹونز پر دماغی ردعمل) کا اوسط نکالتے ہیں۔

ذیل میں ایک عام ERP پائپ لائن کے بنیادی اقدامات دیے گئے ہیں۔ محققین اپنے ڈیٹا اور مقاصد کی بنیاد پر اقدامات کا انتخاب کریں گے۔

شکل 4 – ایک عام ERP پروسیسنگ پائپ لائن

4. آئیے اپنا ERP حاصل کرتے ہیں

سب سے پہلے سافٹ ویئر سیٹ اپ کرتے ہیں

1. PsychoPy کا تازہ ترین ورژن ڈاؤن لوڈ کریں – https://www.psychopy.org/ ہم شرکاء کو آوازیں سنانے کے لیے PsychoPy کا استعمال کرنے جا رہے ہیں۔

2. EEG کو ریکارڈ کرنے اور دیکھنے کے لیے Emotiv Launcher اور EmotivPRO ایپس حاصل کریں۔

3. PsychoPy کو اپنے Emotiv سافٹ ویئر کے ساتھ منسلک کریں تاکہ وہ ایک دوسرے سے رابطہ کر سکیں۔

ویڈیو میں دیے گئے مراحل پر عمل کریں:

PsychoPy کے ساتھ ایک Emotiv EEG تجربہ تیار کریں

کسی بھی محرک (مثلاً، ایک تصویر، ایک آواز) کی متعدد تکرار کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہموار ERP حاصل کیا جا سکتا ہے۔ یہاں ہم ہر 4 سیکنڈ میں ~150 بار شریک کو وہی 50ms کی آواز سنانے جا رہے ہیں!

ایک ہی آواز کے ساتھ ایک سادہ سمعی تجربہ تیار کرنے کے لیے ویڈیو کے ساتھ ساتھ چلیں:

آئیے کچھ ڈیٹا حاصل کرتے ہیں

اب جبکہ آپ نے ریفرنس کا انتخاب کر لیا ہے، تو آپ بہترین معیار کا EEG حاصل کرنے کے لیے اپنے ہیڈسیٹ کو سیٹ اپ کرنے کے طریقہ کے بارے میں سیکھنے کے لیے ویڈیو دیکھ سکتے ہیں:

EmotivPRO Analyzer کے ساتھ ERP پائپ لائن

ویڈیو دیکھیں اور اپنا ERP بنانے کے لیے اقدامات پر عمل کریں:

Analyzer سے ERP آؤٹ پٹ کو سمجھنا

ہر چینل کے لیے آپ کو ایک اوسط ویوفارم نظر آئے گا۔ 100ms پر منفی چوٹی کے ساتھ ایک عام ہموار ERP نیچے دیکھا جا سکتا ہے۔ ٹھوس لکیر برقی لہر کے اوسط پھیلاؤ (amplitude) کو ظاہر کرتی ہے اور ہلکا سایہ دار حصہ اوسط کی معیاری غلطی (standard error of the mean) کو ظاہر کرتا ہے:

یہاں بغیر کسی واضح ERP اجزاء کے ایک شور والا ویوفارم ہے۔ یہ آزمائشوں کی کم تعداد کے نتیجے میں ہو سکتا ہے:

غور طلب باتیں

جب شرکاء کے درمیان ERPs کا موازنہ کیا جائے تو عام طور پر فرق کے اثر کا موازنہ کرنا بہتر ہوتا ہے۔

مثال کے طور پر، ہم ایک ترتیب میں کم کثرت سے آنے والی لہروں (deviant/oddball) کے مقابلے میں زیادہ کثرت سے آنے والی لہر (standard) کے اوسط ERP کو دیکھ سکتے ہیں۔ ہم محض ایک لہر کے ایمپلی ٹیوڈز کو دوسری لہر سے گھٹا کر فرق کا ویوفارم حاصل کر سکتے ہیں۔ جیسا کہ شکل 5 میں ہے، ہم پھر ایک ERP جزو کا مشاہدہ کر سکتے ہیں جسے عام طور پر Mismatch Negativity (MMN) کہا جاتا ہے جس کا ERP تحقیق میں عام طور پر مطالعہ کیا جاتا ہے۔

شکل 5 – جب ماحول میں کسی ترتیب کی خلاف ورزی ہوتی ہے تو ERP میں مس میچ نیگیٹیویٹی جزو کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے

5. ERPs کے استعمالات

بایومارکرز کی شناخت :

ERPs کے سب سے عام استعمالات میں سے ایک کلینیکل ریسرچرز میں ہے تاکہ شیزوفرینیا جیسی نفسیاتی بیماریوں کی تشخیص کے بہتر طریقے تلاش کیے جا سکیں۔ شیزوفرینیا کے ساتھ جینے والے لوگوں کو ان کے مس میچ نیگیٹیویٹی ردعمل کی بنیاد پر صحت مند افراد سے الگ کیا جا سکتا ہے۔

شکل 6 – مس میچ نیگیٹیویٹی ایمپلی ٹیوڈز دائمی شیزوفرینیا، حال ہی میں شروع ہونے والی بیماری کے ساتھ ساتھ ان لوگوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہیں جن میں اس بیماری کے پیدا ہونے کا خطرہ ہوتا ہے (Jashan 2012)

ERP – BCI (برین کمپیوٹر انٹرفیسز)

مختلف ذہنی احکامات یا بصری محرکات (جیسے کی بورڈ پر حروف) کے لیے ERPs کا استعمال وہیل چیئرز کو چلانے یا BCI اسپیلرز کو طاقت دینے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔

6. وسائل

Emotiv دستورالعمل (Manuals)

1. EmotivPRO Builder کا دستی کتابچہ

2. EmotivPRO کا دستی کتابچہ

3. EmotivPRO Analyzer کا دستی کتابچہ

تجویز کردہ مطالعہ

Luck, S.J., 2005. Ten simple rules for designing and interpreting ERP experiments. Event-related potentials: A methods handbook, 4.