Αποτίμηση Δυναμικών Αλληλεπίδρασης Νευρώνων Κατά Τη Διάρκεια Ψυχοακουστικής Διαδικασίας Με Τη Χρήση Του Συνεχούς Μετασχηματισμού Κυματιδίου

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η συσχέτιση των παραμέτρων που προκύπτουν από την ψηφιακή επεξεργασία σημάτων Hλεκτροεγκεφαλογραφήματος(ΗΕΓ), με αντίστοιχα αποτελέσματα που προκύπτουν από την ψυχοφυσική επεξεργασία της αντίδρασης 10 εθελοντών σε δεδομένο ψυχοακουστικό ερέθισμα.Η μεθοδολογία επεξεργασίας των δεδομένων, που θα περιγραφεί στη συνέχεια, αναπτύχθηκε στο πλαίσιο τρέχουσας ερευνητικής δραστηριότητας που διεξάγεται από κοινού από το Εργαστήριο Βιοϊατρικών Προσομοιώσεων και Απεικονιστικής Τεχνολογίας του E.M.Π. και το Εργαστήριο Ψυχοφυσιολογίας του Ερευνητικού Πανεπιστημιακού Ινστιτούτου Ψυχικής Υγιεινής-ΕΠΙΨΥ. O κύριος σκοπός της δραστηριότητας αυτής είναι η διαφορική εκτίμηση πιθανών αλλαγών, που σχετίζονται με την ηλεκτρομαγνητική έκθεση, σε α)σήματα ηλεκτροεγκεφαλογράφηματος, β)σήματα προκλητών δυναμικών και γ)ψυχοακουστικών παραμέτρων κατά τη διάρκεια ψυχοακουστικών πειραμάτων.Το ψυχοακουστικό ερέθισμα, που οδηγείται στον εθελοντή, χαρακτηρίζεται από δύο παλμούς, ο πρώτος εκ των οποίων έχει σταθερή διάρκεια 500ms, ενώ η διάρκεια του δεύτερου μεταβάλλεται από 420ms μέχρι 620ms. Με τη χρήση των πειραματικών δεδομένων, υπολογίζονται οι μετρικοί δείκτες που βασίζονται στο Συνεχή Μετασχηματισμό Κυματιδίου. Οι δείκτες αυτοί περιλαμβάνουν τη Συνάφεια Κυματιδίου, τον Τοπικό Συντελεστή Συσχέτισης Κυματιδίου, και τη Συνάρτηση Ετερο-συσχέτισης Κυματιδίου.Η ερεύνα στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας, ξεκίνησε με την ανάπτυξη του προγραμματιστικού εργαλείου, σε γλώσσα προγραμματισμού MATLAB, με σκοπό την ανάγνωση και επεξεργασία των καταγραφόμενων σημάτων ΗΕΓ, που προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε μια αναζήτηση στην παγκόσμια βιβλιογραφία, της σημασίας κάθε μετρικού δείκτη για την υποκείμενη εγκεφαλική λειτουργία, και έπειτα ερμηνεύθηκαν κάποια από τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των σημάτων ΗΕΓ. Τέλος, έγινε μια προσπάθεια για τη συσχέτιση των παραπάνω αποτελεσμάτων, με αντίστοιχα αποτελέσματα, που προέκυψαν από την ψυχοακουστική επεξεργασία των απαντήσεων του εθελοντή σε δεδομένη ερώτηση. Σύμφωνα με την Κυματιδιακή Ανάλυση σημάτων ΗΕΓ, όταν η διάρκεια του δεύτερου παλμού είναι ίση με 560ms, εμφανίζεται μια απότομη πτώση στη μέση Συνάφεια Κυματιδίου, στον μέσο Τοπικό Συντελεστή Συσχέτισης Κυματιδίου και στη μέση Συνάρτηση Ετερο-συσχέτισης Κυματιδίου. Το φαινόμενο αυτό σχετίζεται με διάφορα στάδια μείωσης της συσχέτισης φάσης και πλάτους μεταξύ των διάφορων περιοχών του εγκεφάλου. Οι αλλαγές αυτές ανιχνεύονται στους ρυθμούς δέλτα, θήτα, άλφα και βήτα, σε όλα σχεδόν τα ηλεκτρόδια. Ο ρυθμός γάμμα φαίνεται να επηρεάζεται σε λιγότερο βαθμό από τη χρονική διάρκεια του δεύτερου παλμού.Τελικός σκοπός είναι μέσα από τη συσχέτιση των δεδομένων που προκύπτουν από τους δύο αυτούς επιστημονικούς τομείς (δηλ. Κυματιδιακή Ανάλυση και Ψυχοακουστική), να πραγματοποιηθεί μια ανίχνευση ηλεκτροδίων που αντιστοιχούν σε περιοχές του εγκεφάλου που ενεργοποιούνται κάτω από την επίδραση συγκεκριμένων ψυχοακουστικών ερεθισμάτων και η μελέτη της αλληλεπίδρασης τους. Τα αποτελέσματα της παραπάνω μελέτης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διερεύνηση των πολύπλοκων μηχανισμών του ανθρώπινου εγκεφάλου, που σχετίζονται με τη λήψη και την επεξεργασία της ακουστικής πληροφορίας.