1. تعارف

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

ہم سیکھیں گے:

• ایونٹ سے متعلق پوٹینشل(ERP) کیا ہے؟

• ERP کی چوٹییں اور اجزاء کیا ہیں؟

• ERP حاصل کرنے کے عام مراحل

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

  
  
  

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

ایونٹ سے متعلق پوٹینشل (ERP)، جسے ایووکڈ پوٹینشل بھی کہا جاتا ہے، کسی واقعے یا محرک کے جواب میں دماغی ردِعمل ہوتا ہے (جیسے بلند آواز کا ٹون سننا)۔ خاص طور پر — یہ EEG میں نظر آنے والی وولٹیج امپلی ٹیوڈ کی تبدیلی ہے جو کسی حسی یا ادراکی واقعے کے نتیجے میں پیدا ہوتی ہے۔

ہم ‘ERP components’ کا مشاہدہ کر سکتے ہیں، جو محرک کے آغاز کے بعد ظاہر ہونے والی مستحکم چوٹییں ہوتی ہیں۔ ERP میں بہت سی مثبت یا منفی چوٹییں ہو سکتی ہیں، لیکن ان میں سے سب کو اچھی طرح واضح ERP components کے طور پر شناخت نہیں کیا جاتا، جیسے N100 یا P300 components۔

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

نوٹ: ERP کو ایک ہی واقعے سے یا اس واقعے کی متعدد آزمائشوں میں امپلی ٹیوڈز کا اوسط لے کر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، ایسی واضح اجزاء والی ہموار ERPs — جیسا کہ تصویر میں ہے — صرف سینکڑوں آزمائشوں کا اوسط لے کر حاصل کی جاتی ہیں

شکل 1 – عام سمعی ERP اجزاء

عام اجزاء کی شناخت ان کی قطبیت (یعنی مثبت (P) یا منفی (N)) اور ان کے وقوع کے وقت (مثلاً پہلا منفی جز N1) سے کی جاتی ہے۔ اسی N1 جز کی شناخت اس وقت سے بھی کی جا سکتی ہے جب وہ ظاہر ہوا (مثلاً ٹون کے آغاز سے 100ms بعد) – N100

3. ERP حاصل کرنے کے مراحل

تجربی مرحلہ:

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

مثال کے طور پر، ہم شرکاء کے آڈیو ٹونز سننے کے دوران EEG جمع کر سکتے ہیں۔

EEG ڈیٹا کو سمجھنے کے لیے، ہمیں EEG میں وہ وقت نشان زد کرنا ہوتا ہے جب شرکاء نے ٹون سنا۔ انہیں ایونٹ مارکرز کہا جاتا ہے (شکل 2 میں عمودی سرخ لکیریں)۔

شکل 2 – خام EEG پر دکھائے گئے ایونٹ مارکرز (سرخ لکیریں)

ایونٹ مارکر کے وقت کو ٹون کے آغاز کے ساتھ درست طور پر ہم آہنگ کرنا ہمارے لیے ERP دیکھنے کے قابل ہونے کے لیے بہت اہم ہے! اس لیے درست ٹائم اسٹیمپس حاصل کرنے میں مدد کے لیے صحیح ہارڈویئر اور سافٹ ویئر کا انتخاب کرنا اہم ہے۔

ریفرنس کا انتخاب

یاد رکھیں برقی سرگرمی ہمیشہ دو نقاط کے درمیان ناپی جاتی ہے۔ EEG ڈیوائسز میں ہر سینسر پر برقی پوٹینشل ریفرنس سینسرز (DRL + CMS) کے مقابلے میں ناپا جاتا ہے۔

Emotiv EPOC ڈیوائسز میں ریفرنس سینسرز کے لیے دو اختیارات ہیں

شکل 3 – Emotiv EPOC طرز ڈیوائسز میں ریفرنس کے اختیارات

EPOC طرز کے ہیڈسیٹ میں ریفرنسنگ کے دو اختیارات ہوتے ہیں:

• ماسٹوئڈ ریفرنس – ماسٹوئڈ کو ریفرنس سینسرز کے طور پر استعمال کرنے کے لیے ہم P3/P4 سینسرز پر ربڑ اسٹاپرز اور ماسٹوئڈ سینسرز پر گیلا فیلٹ لگاتے ہیں۔

• P3/P4 ریفرنس – P3/P4 کو ریفرنس سینسرز کے طور پر استعمال کرنے کے لیے ہم M1/M2 ماسٹوئڈ سینسرز پر ربڑ اسٹاپرز اور P3/P4 سینسرز پر گیلا فیلٹ لگاتے ہیں

ERP تجربات میں عام طور پر ماسٹوئڈ ریفرنسنگ استعمال کی جاتی ہے، لیکن آپ P3/P4 ریفرنسنگ بھی استعمال کر سکتے ہیں کیونکہ آپ بعد میں، تجزیے سے پہلے ڈیٹا کو پری پروسیسنگ کرتے وقت، آن لائن دوبارہ ریفرنس کر سکتے ہیں۔ ڈیٹا کا تجزیہ کرنے سے پہلے اسے تمام سینسرز کے اوسط پر دوبارہ ریفرنس کرنا عام بات ہے۔

ہمارے تجربے کے لیے ہم ماسٹوئڈ ریفرنسنگ استعمال کرتے ہوئے ڈیٹا جمع کریں گے۔ یہاں عام طور پر مناسب مفروضہ یہ ہے کہ ماسٹوئڈ پروسس سر کے دوسرے حصوں کے مقابلے میں اتنا EEG ڈیٹا منتقل نہیں کرے گا، اس لیے یہ ایک اچھا ریفرنس پوائنٹ ہے۔

پری پروسیسنگ:

ہم خام EEG میں فوراً ERP نہیں دیکھ سکتے کیونکہ یہ ہمارے دماغ میں اور اس کے اردگرد ہونے والی دوسری چیزوں کے مقابلے میں بہت چھوٹا اثر (~ ±5uV) ہے (~ ±40uV)!

لہٰذا اپنے ٹون سے متعلق دماغی اثر دیکھنے کے لیے ہمیں اپنا ڈیٹا صاف کرنا ہوگا تاکہ کوئی شور یا آرٹیفیکٹس ہٹا دیے جائیں۔ پھر ہم ڈیٹا کو ‘epoch’ کریں گے — یہ اصطلاح دماغی ردِعمل کو ایک ایسے وقت کے خانے میں تقسیم کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے جو ہم نے مقرر کیا ہے (مثلاً ٹون سے 50ms پہلے شروع ہونے والا اور ٹون کے 400ms بعد تک کا دماغی ردِعمل)۔ پھر ہم تمام الگ الگ epoched EEG ڈیٹا (یعنی تمام ٹونز کے دماغی ردِعمل) کا اوسط لیتے ہیں تاکہ ایک واضح ERP حاصل ہو۔

ذیل میں ایک عام ERP پائپ لائن کے بنیادی مراحل دیے گئے ہیں۔ محققین اپنے ڈیٹا اور مقاصد کے مطابق مراحل منتخب کرتے ہیں۔

شکل 4 – ایک عام ERP پروسیسنگ پائپ لائن

4. آئیے اپنا ERP حاصل کریں

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 ٹونز پیش کرنے کے لیے PsychoPy استعمال کریں گے۔

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

3. PsychoPy کو اپنے Emotiv سافٹ ویئر کے ساتھ جوڑیں تاکہ وہ ایک دوسرے سے بات کر سکیں۔

ویڈیو میں دیے گئے مراحل پر عمل کریں:

PsychoPy کے ساتھ ایک Emotiv EEG تجربہ بنائیں

کسی بھی محرک کی متعدد تکراروں (مثلاً تصویر، ٹون) سے ایک ہموار ERP حاصل کیا جا سکتا ہے۔ یہاں ہم شرکاء کو ہر 4 سیکنڈ بعد وہی 50ms ٹون تقریباً 150 بار پیش کریں گے!

ایک سادہ سمعی تجربہ بنانے کے لیے ویڈیو کے ساتھ ساتھ چلیں، جس میں ایک ہی ٹون ہو:

آئیے کچھ ڈیٹا حاصل کرتے ہیں

اب جب آپ نے ریفرنس منتخب کر لیا ہے، آپ ویڈیو دیکھ سکتے ہیں تاکہ سیکھ سکیں کہ بہترین معیار کا EEG حاصل کرنے کے لیے اپنے ہیڈسیٹ کو کیسے سیٹ اپ کیا جائے:

EmotivPRO Analyzer کے ساتھ ERP پائپ لائن

ویڈیو دیکھیں اور اپنے ERP کو بنانے کے لیے مراحل پر عمل کریں:

Analyzer سے ERP آؤٹ پٹ کو سمجھنا

ہر چینل کے لیے آپ کو ایک اوسط waveform نظر آئے گا۔ 100ms پر منفی چوٹی والا ایک عام ہموار ERP نیچے دیکھا جا سکتا ہے۔ موٹی لائن اوسط امپلی ٹیوڈ کو ظاہر کرتی ہے اور ہلکا شیڈنگ mean کی standard error کو ظاہر کرتی ہے:

یہاں ایک شور زدہ waveform ہے جس میں کوئی واضح ERP اجزاء نہیں۔ یہ کم تعداد کی آزمائشوں کی وجہ سے ہو سکتا ہے:

غور کرنے والی باتیں

شرکاء کے درمیان ERPs کا موازنہ کرتے وقت، عام طور پر فرق کے اثر کا موازنہ کرنا بہتر ہوتا ہے۔

مثلاً، ہم زیادہ بار آنے والے ٹون (standard) کے اوسط ERP کو اس پیٹرن میں کم بار آنے والے ٹونز (deviant/oddball) سے موازنہ کر سکتے ہیں۔ ہم ایک ویو کے امپلی ٹیوڈز کو دوسری سے سادہ طور پر منفی کر کے difference waveform حاصل کر سکتے ہیں۔ جیسا کہ شکل 5 میں ہم ایک ایسا ERP جز بھی دیکھ سکتے ہیں جو عام طور پر Mismatch Negativity (MMN) کے نام سے جانا جاتا ہے اور ERP تحقیق میں کثرت سے زیرِ مطالعہ ہوتا ہے۔

شکل 5 – جب ماحول میں کسی پیٹرن کی خلاف ورزی ہوتی ہے تو ERP میں mismatch negativity جز دیکھا جا سکتا ہے

5. ERPs کے استعمال

بایومارکرز کی شناخت :

ERPs کے سب سے عام استعمالات میں سے ایک کلینیکل تحقیق میں نفسیاتی عوارض جیسے شیزوفرینیا کی تشخیص کے بہتر طریقے تلاش کرنا ہے۔ شیزوفرینیا کے ساتھ رہنے والے افراد کو ان کے Mismatch Negativity Response کی بنیاد پر صحت مند کنٹرولز سے ممتاز کیا جا سکتا ہے

شکل 6 – mismatch negativity کے امپلی ٹیوڈز دائمی شیزوفرینیا، حالیہ آغاز والے افراد، اور ان افراد کے مقابلے میں جو اس عارضے کے خطرے میں ہیں، نمایاں طور پر زیادہ ہیں (Jashan 2012)

ERP – BCI (Brain Computer Interfaces)

مختلف ذہنی کمانڈز یا بصری محرکات(جیسے کی بورڈ پر حروف) کے لیے ERPs کو ویل چیئرز چلانے یا BCI اسپیلرز کو فعال کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے

6. وسائل

Emotiv Manuals

1. EmotivPRO Builder دستی

2. EmotivPRO دستی

3. EmotivPRO Analyzer دستی

تجویز کردہ مطالعہ

Luck, S.J., 2005. ERP تجربات کو ڈیزائن اور تشریح کرنے کے لیے دس سادہ اصول۔ ایونٹ سے متعلق پوٹینشلز: ایک طریقہ کار ہینڈ بک, 4.