Αναπτυξη Μεθοδολογιας Μελετης Και Αξιολογησης Της Επιδρασης Ηλεκτρομαγνητικης Ακτινοβολιας Στα Ηλεκτρικα Σηματα Του Εγκεφαλου

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως σκοπό την ανάπτυξη μεθοδολογίας μελέτης και αξιολόγησης της επίδρασης Η/Μ ακτινοβολίας στα ηλεκτρικά σήματα του εγκεφάλου. Για το σκοπό αυτό υλοποιήθηκαν πειραματικές διατάξεις για την καταγραφή εγκεφαλικών σημάτων παρουσία Η/Μ ακτινοβολίας. Διεξήχθησαν επίσης πειράματα, σε συνεργασία με το Αιγινήτειο νοσοκομείο, και έγινε επεξεργασία των δεδομένων, που συνελέγησαν από τις πειραματικές μετρήσεις, με διάφορες τεχνικές. Τα αποτελέσματα αυτής της επεξεργασίας αναλύθηκαν στατιστικά και προέκυψαν σχετικά συμπεράσματα. Αρχικά περιγράφεται η δομή των νευρικών κυττάρων με εστίαση στη δημιουργία και μετάδοση των ηλεκτρικών σημάτων. και παρουσιάζεται αναλυτικά η λειτουργία του εγκεφαλογράφου και ο τρόπος καταγραφής του εγκεφαλικού σήματος. Αναπτύσσονται τα κύρια χαρακτηριστικά του ηλεκτροεγκεφαλικού σήματος όπως οι φασματικές συνιστώσες και οι βασικές κορυφώσεις σε σχέση με το χρόνο (συντελεστές) των προκλητών δυναμικών και παρουσιάζεται μια επιγραμματική αναφορά στη βιολογική σημασία τους. Επίσης εξηγούνται οι τεχνικές αποθορυβοποίησης των σημάτων με σκοπό την απομόνωση των προκλητών δυναμικών από το συνοδό ‘θόρυβο’.Έπειτα περιγράφονται όλα τα στάδια σχεδιασμού, υλοποίησης και ελέγχου λειτουργίας των πειραματικών διατάξεων που εγκαταστάθηκαν σε κλωβό Faraday στο χώρο του Αιγινήτειου νοσοκομείου για την καταγραφή των εγκεφαλικών ηλεκτρικών σημάτων χωρίς και με την παρουσία Η/Μ ακτινοβολίας. Αναπτύσσονται επίσης οι δοκιμασίες (tests) ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (Electromagnetic Compatibility, EMC) στα οποία υποβλήθηκαν οι παραπάνω διατάξεις με σκοπό την συνεπή λειτουργία τους σε διάφορα ηλεκτρομαγνητικά περιβάλλοντα. Ακολουθεί η περιγραφή των νευροψυχολογικών δοκιμασιών που μπορούν να διεξαχθούν με βάση τις πειραματικές διατάξεις που υλοποιήθηκαν. Αναλύεται η πειραματική διαδικασία στην οποία υπεβλήθησαν συνολικά 39 άτομα, κατά τη διάρκεια δύο πειραμάτων καθώς και η οργάνωση των δεδομένων που καταγράφηκαν. Όσον αφορά στην επεξεργασία των δεδομένων πρώτα περιγράφονται οι μέθοδοι επεξεργασίας του ηλεκτροεγκεφαλικού σήματος που καταγράφεται εν ηρεμία. Αναλύεται η εφαρμογή του μετασχηματισμού Fourier στα εγκεφαλικά σήματα και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα αυτής της επεξεργασίας. Έπειτα περιγράφονται οι μέθοδοι επεξεργασίας των δεδομένων του ηλεκτροεγκεφαλικού σήματος στο τμήμα του που αφορά στα προκλητά δυναμικά, δηλαδή της ηλεκτροεγκεφαλικής δραστηριότητας που συμβαδίζει χρονικά με την επίδραση ενός εξωτερικού ερεθίσματος. Αρχικά αναλύονται τα αποτελέσματα της κλασικής επεξεργασίας όπου μελετώνται οι διαφοροποιήσεις των βασικών κορυφώσεων του σήματος σε σχέση με το χρόνο (συντελεστές εγκεφαλικών προκλητών δυναμικών) υπό την επίδραση της ακτινοβολίας και αποκαλύπτεται η αλληλεπίδραση κι άλλων παραγόντων (φύση ερεθισμού, φύλο εθετασθέντων). Στη συνέχεια αναπτύσσεται το θεωρητικό και μαθηματικό υπόβαθρο της μεθόδου επεξεργασίας των wavelets και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εφαρμογής της συγκεκριμένης μεθόδου στα πειραματικά δεδομένα που αφορούν στο σήμα των προκλητών δυναμικών. Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται συνοπτικά τα συμπεράσματα της παρούσας μελέτης και η συνεισφορά της στο επιστημονικό πεδίο στο οποίο εντάσσεται. Επίσης γίνεται αναφορά σε μελλοντικές πιθανές προεκτάσεις της παρούσας διατριβής.