استخراج سیگنال ERP از EEG در جعبه ابزار EEGLAB

۰۴ شهریور ۱۳۹۸

در این مقاله به معــرفی پتانسـیل وابســـته به رویـداد مــغزی (Event Related Potential-ERP) و نحوه استخراج آن از سیگنال EEG پرداخته میشود.

در این مقاله به معــرفی پتانسـیل وابســـته به رویـداد مــغزی (Event Related Potential-ERP) و نحوه استخراج آن از سیگنال EEG به کمک جعبه ابزار EEGLAB در نرم افزار MATLAB پرداخته میشود.

سیگنال ERP حاصل عملکرد مغز در برخی از تحریک ها در کسری از ثانیه است و میتوان به کمک این سیگنال عملکرد مغز در بیماران مبتلا به اختلالات شناختی را به صورت دقیق تری ارزیابی کرد. مدت زمانی که طول میکشد تا مغز به یک تحریک بیرونی پاسخ دهد را یک اپوک (Epoch) مینامند.

برای مشاهده این سیگنال توسط یک تحریک مانند نمایش یک تصویر، صحبت کردن در مورد موضوع خاص و …، سیگنال EEG شخص همراه با واکنش به آن تحریک ثبت میشود. کلیه زمان هایی که فرد به واسطه انجام  تحریک جهت تشخیص اختلالات مغزی، پاسخی داشته است برچسب زده خواهد شد.

از ERP میتوان در تشخیص و آسیب شناسی اختلالات عصبی –روانی شامل افسردگی، اضطراب و اختلالات شخصیت، بیش فعالی، وسواس، اوتیسم، اختلالات یادگیری، آلزایمر، اختلالات حرکتی، فلج مغزی و غیره استفاده کرد. در طول ثبت ERP از سوژه ها خواسته میشود که تعداد تحریکات را شمرده یا در هر بار مشاهده یک تحریک، دکمه ای را فشار دهند.

نحوه استخراج ERP


جهت استخراج ERP ابتدا باید کلیه Epoch های تولید شده توسط یک رویداد از سیگنال EEG در جعبه ابزار EEGLAB استخراج و با میانگینگیری از آنها به سیگنال ERP دست یافت. پس از بارگذاری سیگنال EEG پیشفرض مطابق آموزش های قبلی، از منوی Tools بر روی قسمت Extract epochs کلیک کنید تا پنجرهای مطابق شکل ۱ ظاهر شود.

(شکل۱) پنجره تنظیمات استخراج Epochs

(شکل۱) پنجره تنظیمات استخراج Epochs

در این شکل برای تعیین نوع رویداد موجود در سیگنال EEG بر روی قسمت هایلایت شده (…) در این شکل کلیک کنیک تا پنجره کوچکی که در سمت راست این شکل نشان داده شده است ظاهر شود. همانطور که مشاهده میکنید، دو نوع رویداد به نامهای rt و square تعریف شده است. به طور مثال رویدارد rt انتخاب میشود.

در قسمت بعدی محدوده مورد نیاز جهت استخراج اپوک بر حسب ثانیه نشان داده میشود. این قسمت به صورت پیشفرض از منفی یک تا دو تعریف شده است که با توجه به نظر کاربر میتواند تغییر کند. منظور از منفی یک تا دو یعنی یک ثانیه قبل از رخ دادن رویداد تا دو ثانیه پس از پایان رویداد. سایر قسمت ها به همان صورت پیشفرض مورد تأیید است.

پس از کلیک بر روی قسمت Ok پنجرهای مطابق شکل ۲ باز میشود. در این پنجره از کاربر خواسته میشود که برای این Epoch یک اسم به صورت دلخواه وارد و سپس ذخیره کند. میتوانید همان اسمی که به صورت پیشفرض جعبه ابزار EEGLAB پیشنهاد داده است را تأیید کنید.

(شکل۲) انتخاب نام دلخواه برای Epoch استخراج شده

(شکل۲) انتخاب نام دلخواه برای Epoch استخراج شده

 در ادامه پس از تأیید نام پیشفرض، به صورت خودکار پنجرهای مطابق شکل ۲ ظاهر میشود که نام انتخاب شده برای سیگنال استخراج شده به همراه پنجرهای به نام Baseline removal (حذف خط مبدأ) باز میشود.

(شکل۳) تصویر مربوط به نام سیگنال جدید به همراه پنجره حذف خط مبدأ

(شکل۳) تصویر مربوط به نام سیگنال جدید به همراه پنجره حذف خط مبدأ

با توجه به اینکه حذف خط مبدأ بسیار حائز اهمیت است، برای دسترسی مستقیم به این پنجره، میتوان از مسیر دیگری نیز به آن دست یافت. برای انجام این کار مطابق شکل ۴ از قسمت Tools بر روی Remove baseline کلیک کنید تا این پنجره ظاهر شود.

(شکل۴) پنجره مربوط به حذف خط مبدأ از سیگنال

(شکل۴) پنجره مربوط به حذف خط مبدأ از سیگنال

در پنجره Baseline removal شکل ۳، شما میتوانید خط مبدأ کلیه Epoch ها را در یک محدوده مشخص به میلی ثانیه تعریف کنید که به صورت پیش فرض از ۱۰۰۰- میلی ثانیه تا صفر تنظیم شده است. این محدوده به معنی این است که میانگین داده های این ۱۰۰۰ میلی ثانیه به عنوان خط مبدأ مشخص میشوند.


جهت مشاهده یکی از سیگنال های ERP میتوانید از منوی Plot بر روی گزینه Channel ERP image کلیک کرده تا تصویری به صورت شکل ۵ ظاهر شود. بازه زمانی این سیگنال از یک ثانیه قبل از تحریک تا دو ثانیه پس از آن است. زمان تحریک با خط عمود نشان داده شده است.

(شکل۵) تصویر سیگنال ERP در بازه زمانی دلخواه

(شکل۵) تصویر سیگنال ERP در بازه زمانی دلخواه

منبع :iranbmemag

۰
نویسنده مطلب حسین
کارشناس مهندسی پزشکی - توسعه دهنده سیستم های پردازش تصویر