Αναγνώριση Ενεργοποιημένων Περιοχών Του Εγκεφάλου Με Χρήση Ασαφούς Αλγόριθμου C-μέσων

Abstract

Η δομή και η λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου παραμένει αναντίρρητα ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα για την επιστήμη και μία από τις κύριες προκλήσεις για τους ερευνητές, αφού αποτελεί το πιο πολύπλοκο όργανο του ανθρώπινου σώματος. Ωστόσο, η τεχνολογική επανάσταση που έχει συντελεστεί τα τελευταία χρόνια, έχει προσφέρει νέα εργαλεία και μεθοδολογίες ανάλυσης στον ευρύτερο τομέα της Νευροαπεικόνισης, καθιστώντας έτσι δυνατή την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας κάποιων περιοχών του ανθρώπινου εγκεφάλου μέσω της χαρτογράφησής τους. Μία από τις πιο σύγχρονες απεικονιστικές τεχνικές αποτελεί η Λειτουργική Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού (functional Magnetic Resonance Imaging - fMRI). Ειδικότερα, τις τελευταίες δύο δεκαετίες, υπήρξε μία πολύ σημαντική αύξηση στη χρήση της ως εργαλείο απεικόνισης της ανθρώπινης εγκεφαλικής δραστηριότητας, αφού μέσω αυτής πραγματοποιείται μέτρηση και ανάδειξη ειδικών λειτουργιών του εγκεφάλου χωρίς να εκτίθεται ο ασθενής σε ιοντίζουσα ακτινοβολία. Με τη μέθοδο αυτή, ουσιαστικά παρέχεται η δυνατότητα, μέσω κατάλληλα επιλεγμένων ερεθισμάτων, να ενεργοποιηθούν και στη συνέχεια να απεικονιστούν οι λειτουργικές περιοχές του εγκεφάλου οι οποίες σχετίζονται με τα εκάστοτε ερεθίσματα. Τέτοιες λειτουργικές περιοχές είναι τα κέντρα λόγου που σχετίζονται με την ομιλία, την κίνηση και τη μνήμη.Στην παρούσα διπλωματική εργασία χρησιμοποιείται ο Ασαφής Αλγόριθμος C-Μέσων (Fuzzy C-Means - FCM) για τον προσδιορισμό των ενεργοποιημένων περιοχών στον ανθρώπινο εγκέφαλο, ενώ ο εξεταζόμενος βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει τη δημιουργία χαρτών ενεργοποίησης των εγκεφαλικών περιοχών που συνιστούν τα διάφορα δίκτυα του ανθρώπινου εγκεφάλου. Ειδικότερα εξετάζονται διάφορες παραλλαγές και τροποποιήσεις του αρχικού αλγορίθμου και γίνεται αξιολόγησή τους ως προς το ποια προσέγγιση δύναται να εντοπίσει τα περισσότερα δίκτυα/ενεργοποιημένες περιοχές.