Αποτίμηση Της Αταξίας Λειτουργικών Δυναμικών Ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος Κατά Τη Διάρκεια Ψυχοακουστικής Διαδικασίας Με Τη Χρήση Του Διακριτού Μετασχηματισμού Κυματιδίου

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η εξαγωγή μαθηματικών παραμέτρων μέσω της ψηφιακής επεξεργασίας σημάτων Hλεκτροεγκεφαλογραφήματος (ΗΕΓ) που λήφθηκαν από 10 εθελοντές υπό την επίδραση συγκεκριμένου ψυχοακουστικού ερεθίσματος.Οι παράμετροι αυτές συσχετίζονται με αντίστοιχα αποτελέσματα που προέκυψαν από την ψυχοακουστική διαδικασία.Η μεθοδολογία επεξεργασίας των δεδομένων αναπτύχθηκε στο πλαίσιο τρέχουσας ερευνητικής δραστηριότητας που διεξάγεται από κοινού από το Εργαστήριο Βϊοιατρικών Προσομοιώσεων και Απεικονιστικής Τεχνόλογίας 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.Στα πλαίσια του πειράματος, ο εθελοντής καλείται να συμμετάσχει σε συγκεκριμένη ψυχοακουστική διαδικασία η οποία συνοδεύεται από καταγραφή ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος.Η διαδικασία αυτή έγκειται στην σύγκριση ενός παλμού αναφοράς που έχει σταθερή διάρκεια 500ms με έναν δεύτερο παλμό, η διάρκεια του οποίου μεταβάλλεται από 420ms μέχρι 620ms.Ο εθελοντής καλείται να αποφανθεί αν ο δεύτερος παλμός ήταν μεγαλύτερος σε χρονική διάρκεια σε σχέση με τον πρώτο.Με χρήση των πειραματικών δεδομένων, υπολογίζονται οι μετρικοί δείκτες που βασίζονται στο Διακριτό Μετασχηματισμό Κυματιδίου. Οι δείκτες αυτοί περιλαμβάνουν τη Σχετική Ενέργεια κυματιδίου και την Εντροπία Shannon και με βάση αυτούς επιδιώκεται κατανόηση των υποκείμενων εγκεφαλικών λειτουργιών.Στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας αναπτύχθηκε προγραμματιστικό εργαλείο, σε γλώσσα προγραμματισμού MATLAB, με σκοπό την ανάγνωση και επεξεργασία των καταγραφόμενων σημάτων ΗΕΓ, που προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία και τον υπολογισμό των μετρικών του Διακριτού Μετασχηματισμού Κυματιδίου. Στη συνέχεια,πραγματοποιήθηκε προσπάθεια για ερμηνεία των αποτελεσμάτων της επεξεργασίας των σημάτων ΗΕΓ στηριζόμενη στη σημασία κάθε μετρικού δείκτη για την υποκείμενη εγκεφαλική λειτουργία όπως αυτή αποτυπώνεται στην παγκόσμια βιβλιογραφία. Τέλος, έγινε προσπάθεια για συσχέτιση των προαναφερθέντων αποτελεσμάτων, με αντίστοιχα αποτελέσματα, που προέκυψαν από την ψυχοακουστική επεξεργασία των απαντήσεων του εθελοντή σε δεδομένη ερώτηση.Σύμφωνα με την Κυματιδιακή Ανάλυση των ληφθέντων σημάτων ΗΕΓ, όταν η διάρκεια του δεύτερου παλμού είναι ίση με 560ms, εμφανίζεται μια απότομη πτώση στην Εντροπία η οποία οφείλεται στην επικράτηση της σχετικής ενέργειας του ρυθμού δέλτα και στις μεγάλες τιμές που αυτός παίρνει στο σημείο αυτό. Αξιοσημείωτη είναι η επικράτηση του ρυθμού αυτού καθ'όλη την διάρκεια του ακουστικού πειράματος(για όλους τους παλμούς).Όσον αφορά την μελέτη της τάξης του συστήματος στο επίπεδο των λοβών, οι μικρότερες τιμές εντροπίας παρατηρούνται στον κροταφικό λοβό(temporal lobe) και μεταξύ μετωπιαίου και κεντρικού λοβού(frontal-central lobes) ενώ οι μεγαλύτερες στον ινιακό (occipital) και βρεγματικό (paretial) λοβό. Τέλος,εξετάζοντας τα αποτελέσματα μακροσκοπικά, παρατηρείται ότι οι μικρότερες τιμές εντροπίας ανιχνεύονται σε ηλεκτρόδια που αντιστοιχούν στο δεξί τμήμα του εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα της παραπάνω μελέτης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την διερεύνηση των πολύπλοκων μηχανισμών του ανθρώπινου εγκεφάλου που σχετίζονται με τη λήψη και την επεξεργασία της ακουστικής πληροφορίας.