Pracownia EEG/ERDS - Historia wersji

Maciek: /* Wyznaczenie przebiegu czasowego ERD i ERS */

2024-05-21T09:31:44Z

Wyznaczenie przebiegu czasowego ERD i ERS

Maciek: /* Estymacja zmian mocy sygnału EEG w dziedzinie czasu */

2024-05-07T08:47:19Z

Estymacja zmian mocy sygnału EEG w dziedzinie czasu

Maciek: /* Interpretacja fizjologiczna */

2024-05-07T08:42:57Z

Interpretacja fizjologiczna

Maciek: /* Interpretacja fizjologiczna */

2024-05-07T08:38:51Z

Interpretacja fizjologiczna

Maciek o 08:36, 7 maj 2024

2024-05-07T08:36:24Z

Maciek: /* wersja 3 */

2023-01-10T12:21:33Z

wersja 3

Maciek: /* wersja 3 */

2023-01-10T12:21:14Z

wersja 3

Maciek: /* wersja 3 */

2023-01-10T11:59:16Z

wersja 3

Maciek: /* wersja 3 */

2023-01-10T11:58:43Z

wersja 3

Aduszyk: /* Wyznaczenie pasma μ i β */

2023-01-10T11:55:17Z

Wyznaczenie pasma μ i β

@@ Linia 112: / Linia 112: @@
 # Uśrednij moc chwilową po realizacjach.
 # Oblicz względną zmianę mocy chwilowej względem czasu &minus;3 do &minus;1. W ten sposób otrzymasz przebieg ERD i ERS w czasie.
 # Wykreśl ERD i ERS w układzie topograficznym. (Rozmieść subploty tak, aby z w przybliżeniu odpowiadały pozycjom elektrod).

@@ Linia 27: / Linia 27: @@
 ==Estymacja zmian mocy sygnału EEG w dziedzinie czasu==
 Przebieg czasowy zjawiska ERD i ERS jest specyficzny dla pasm częstości.
-[[Grafika:ERDS klasycznie_1.png|right|thumb|768px|<figure id="fig:erds_klasycznie"></figure> Klasyczne obliczanie ERD/ERS. <br> a) Przykładowy zapis EEG jednej z <math>N</math> realizacji  <br> b) przefiltrowany sygnał EEG w wybranym paśmie (tutaj: [15 25] Hz)<br>  c) przefiltrowany sygnał podniesiony do kwadratu &mdash; w ten sposób uzyskujemy przebieg mocy pasmowej w czasie <br> d) uśredniony po realizacjach przebieg mocy pasmowej w czasie <br> e) wygładzony przebieg z d) za pomocą średniej biegnącej (tutaj okienko 0.25 s) czerwone pionowe linie wyznaczają okres referencyjny <br> f) ERD/ERS - względna zmiana sygnału e) w odniesieniu do okresu referencyjnego.]]
+[[Grafika:ERDS klasycznie_1.png|right|thumb|768px|<figure id="fig:erds_klasycznie"></figure> Klasyczne obliczanie ERD/ERS. <br> a) Przykładowy zapis EEG jednej z ''N'' realizacji  <br> b) przefiltrowany sygnał EEG w wybranym paśmie (tutaj: [15 25] Hz)<br>  c) przefiltrowany sygnał podniesiony do kwadratu &mdash; w ten sposób uzyskujemy przebieg mocy pasmowej w czasie <br> d) uśredniony po realizacjach przebieg mocy pasmowej w czasie <br> e) wygładzony przebieg z d) za pomocą średniej biegnącej (tutaj okienko 0,25 s); czerwone pionowe linie wyznaczają okres referencyjny <br> f) ERD/ERS — względna zmiana sygnału e) w odniesieniu do okresu referencyjnego.]]
 Klasyczny sposób estymowania  ERD i ERS (Pfurtscheller, 1979) polega na (patrz ilustracja):
 *filtrowaniu pasmowym,
@@ Linia 36: / Linia 36: @@
 : <math>\mathrm{ERD/ERS}_f(t) = \frac{P_f(t) - R_f}{R_f}  </math>
 gdzie:
-<math>P_f(t)</math> &mdash; średnia moc chwilowa w paśmie częstości ''f''; uśrednianie przebiega po realizacjach.
+''P''<sub>''f ''</sub>(''t'') &mdash; średnia moc chwilowa w paśmie częstości ''f''; uśrednianie przebiega po realizacjach.
-<math>R_f</math> &mdash; średnia moc w paśmie ''f'' w okresie referencyjnym; uśrednianie przebiega po realizacjach i po czasie trwania okresu referencyjnego.
+''R''<sub>''f''</sub> &mdash; średnia moc w paśmie ''f'' w okresie referencyjnym; uśrednianie przebiega po realizacjach i po czasie trwania okresu referencyjnego.
 Klasycznym metodom obliczania ERD/ERS poświęcona jest praca (Pfurtscheller, 1999).
 Całościowy obraz zmian mocy sygnału EEG związanych z bodźcem można dogodnie analizować w dziedzinie czas-częstość.

@@ Linia 22: / Linia 22: @@
 Oprócz motywacji czysto poznawczych, badania zjawisk ERD i ERS stymulowane są przez praktyczne możliwości ich wykorzystania w diagnostyce epilepsji, gdzie są nadzieje na zastosowanie tej techniki w miejsce bardziej inwazyjnej metody mapowania mózgu przez elektrostymulację (Crone 1998a, Crone, 1998b, Crone, 2006) oraz w konstrukcji interfejsów mózg-komputer (Pfurtscheller, 2006).
 [[Plik:Mapowanie.png|thumb|600px|center|Mapowanie kory czuciowo-ruchowej za pomocą stymulacji: dwie falki – bezwolne reakcje ruchowe, trzy falki – kloniczny skurcz mięśni, za Crone, 1998]]
-[[Plik:Mapki_ECoG.jpg|thumb|600px|center|Mapowanie kory czuciowo-ruchowej za pomocą ERD/ERS.Pacjent z przyczyn medycznych miał umieszczoną na korze motorycznej siatkę elektrod (6x8, odstęp 1cm). Pacjent miał zaciskać pięść w odpowiedzi na bodziec wzrokowy przez cały czas trwania bodźca (3s)
+[[Plik:Mapki_ECoG.jpg|thumb|600px|center|Mapowanie kory czuciowo-ruchowej za pomocą ERD/ERS.Pacjent z przyczyn medycznych miał umieszczoną na korze motorycznej siatkę elektrod (6×8, odstęp 1 cm). Pacjent miał zaciskać pięść w odpowiedzi na bodziec wzrokowy przez cały czas trwania bodźca (3 s)
 Prezentowane mapy istotnych statystycznie zmian uzyskano na podstawie 49 wolnych od artefaktów realizacji.]]

@@ Linia 14: / Linia 14: @@
 [[Plik:EEG_synchronicznosc.png|600px|thumb|right|Synchronicznie pobudzana grupa neuronów piramidalnych kory tworzy warstwę dipolową.]]
 [[Plik:Mapka_tf_erds.png|600px|thumb|right|Przykładowa mapa zjawiska synchronizacji i desynchronizacji sygnału EEG w przestrzeni czas-częstość dla sygnału zearejestrowanego przez elektrodę C3. Osoba badana wykonywała szybki ruch palcem w momencie oznaczonym 0. Kolory odpowiadają procentowej zmianie mocy względem poprzedzającego okresu 2 s, zgodnie ze skalą barw umieszczoną po prawej stronie.  Na poziomej osi — czas w s, na pionowej częstość w Hz.]]
-Terminy ERD i ERS mają swoje źródło w fizjologicznej interpretacji zmian mocy sygnału w określonych pasmach częstości.  Źródłem mierzalnego na powierzchni głowy sygnału elektrycznego lub magnetycznego jest synchroniczna aktywność wielu neuronów (głównie piramidalnych kory). Szacuje się, że wpływ na wielkość sygnału EEG lub MEG ma głównie stopień synchronizacji neuronów wytwarzających ten sygnał, a w drugiej kolejności ich ilość (Nunez, 1981). Tak więc wzrost mocy w pewnym paśmie (np. alfa ERS) interpretowany jest jako wzrost synchronizacji aktywności neuronów generujących aktywność EEG w tym paśmie, zaś spadek mocy (np. alfa ERD) interpretowany jest jako spadek synchronizacji neuronów generujących aktywność EEG w tym paśmie częstości. Przy takiej interpretacji należy pamiętać o skali w jakiej dokonywany jest pomiar. Zarówno elektrody EEG jak i cewki MEG mierzą sygnały średnie pochodzące od olbrzymich ilości neuronów. Zatem zmiana mocy w tym sygnale odpowiada desynchronizacji lub synchronizacji w skali makroskopowej (rzędu <math>10^6</math>-<math>10^8</math> neuronów).
+Terminy ERD i ERS mają swoje źródło w fizjologicznej interpretacji zmian mocy sygnału w określonych pasmach częstości.  Źródłem mierzalnego na powierzchni głowy sygnału elektrycznego lub magnetycznego jest synchroniczna aktywność wielu neuronów (głównie piramidalnych kory). Szacuje się, że wpływ na wielkość sygnału EEG lub MEG ma głównie stopień synchronizacji neuronów wytwarzających ten sygnał, a w drugiej kolejności ich ilość (Nunez, 1981). Tak więc wzrost mocy w pewnym paśmie (np. alfa ERS) interpretowany jest jako wzrost synchronizacji aktywności neuronów generujących aktywność EEG w tym paśmie, zaś spadek mocy (np. alfa ERD) interpretowany jest jako spadek synchronizacji neuronów generujących aktywność EEG w tym paśmie częstości. Przy takiej interpretacji należy pamiętać o skali w jakiej dokonywany jest pomiar. Zarówno elektrody EEG jak i cewki MEG mierzą sygnały średnie pochodzące od olbrzymich ilości neuronów. Zatem zmiana mocy w tym sygnale odpowiada desynchronizacji lub synchronizacji w skali makroskopowej (rzędu 10<sup>6</sup>-10<sup>8</sup> neuronów).
-Zjawiska ERD i ERS badane były zarówno w eksperymentach motorycznych (Pfurtscheller, 1994, Pfurtscheller, 1996a, Pfurtscheller1, 996b , Pfurtscheller1999) jak i kognitywistycznych  (Tallon Baudry, 1996, Tallon, 1999, Kaiser2003).
+Zjawiska ERD i ERS badane były zarówno w eksperymentach motorycznych (Pfurtscheller, 1994, Pfurtscheller, 1996a, Pfurtscheller, 1996b , Pfurtscheller, 1999) jak i kognitywistycznych  (Tallon Baudry, 1996, Tallon, 1999, Kaiser, 2003).
 Wnioski płynące z tych prac są takie, że znaczenie zjawisk ERD i ERS zależy od pasma częstości, w którym one występują. Aktywność w paśmie alfa wiązana jest ze stanem spoczynkowym, ERD w paśmie alfa i beta wiązane jest z pobudzeniem danego rejonu kory mózgowej, w którym zjawisko to zachodzi. ERS w paśmie alfa i beta następujący po ERD w tym samym paśmie częstości interpretowany jest najczęściej jako przejaw inhibicji lub kasowania poprzedniego stanu. Z kolei zwiększona aktywność w paśmie gamma jest interpretowana jako przejaw funkcjonalnej aktywacji danego fragmentu kory. Nowe wyniki pojawiają się na bieżąco i stawiane są nowe pytania co do możliwych interpretacji poszczególnych zjawisk  np. (Crone, 2010).

@@ Linia 13: / Linia 13: @@
 ==Interpretacja fizjologiczna==
 [[Plik:EEG_synchronicznosc.png|600px|thumb|right|Synchronicznie pobudzana grupa neuronów piramidalnych kory tworzy warstwę dipolową.]]
-[[Plik:Mapka_tf_erds.png|600px|thumb|right|Przykładowa mapa zjawiska synchronizacji i desynchronizacji sygnału EEG w przestrzeni czas-częstość dla sygnału zearejestrowanego przez elektrodę C3. Osoba badana wykonywała szybki ruch palcem w momencie oznaczonym 0. Kolory odpowiadają procentowej zmianie mocy względem poprzedzającego okresu 2s, zgodnie ze skalą barw umieszczoną po prawej stronie.  Na poziomej osi - czas w s, na pionowej częstość w Hz.]]
+[[Plik:Mapka_tf_erds.png|600px|thumb|right|Przykładowa mapa zjawiska synchronizacji i desynchronizacji sygnału EEG w przestrzeni czas-częstość dla sygnału zearejestrowanego przez elektrodę C3. Osoba badana wykonywała szybki ruch palcem w momencie oznaczonym 0. Kolory odpowiadają procentowej zmianie mocy względem poprzedzającego okresu 2 s, zgodnie ze skalą barw umieszczoną po prawej stronie.  Na poziomej osi — czas w s, na pionowej częstość w Hz.]]
 Terminy ERD i ERS mają swoje źródło w fizjologicznej interpretacji zmian mocy sygnału w określonych pasmach częstości.  Źródłem mierzalnego na powierzchni głowy sygnału elektrycznego lub magnetycznego jest synchroniczna aktywność wielu neuronów (głównie piramidalnych kory). Szacuje się, że wpływ na wielkość sygnału EEG lub MEG ma głównie stopień synchronizacji neuronów wytwarzających ten sygnał, a w drugiej kolejności ich ilość (Nunez, 1981). Tak więc wzrost mocy w pewnym paśmie (np. alfa ERS) interpretowany jest jako wzrost synchronizacji aktywności neuronów generujących aktywność EEG w tym paśmie, zaś spadek mocy (np. alfa ERD) interpretowany jest jako spadek synchronizacji neuronów generujących aktywność EEG w tym paśmie częstości. Przy takiej interpretacji należy pamiętać o skali w jakiej dokonywany jest pomiar. Zarówno elektrody EEG jak i cewki MEG mierzą sygnały średnie pochodzące od olbrzymich ilości neuronów. Zatem zmiana mocy w tym sygnale odpowiada desynchronizacji lub synchronizacji w skali makroskopowej (rzędu <math>10^6</math>-<math>10^8</math> neuronów).

@@ Linia 66: / Linia 66: @@
 ===wersja 3===
-Osoba ma za zadanie ruszać palcem lub wyobrażać sobie ruch palcem. Polecenia te podawane są losowo (nie więcej niż 3 te same próby powinny być pod rząd). Na ekranie powinna zostać wyświetlona instrukcja, w której opisany jest cel badania. Następnie rozpoczyna się blok prób, w trakcie poszczególnej próby wyświetlane jest polecenie: &bdquo;Rusz palcem&rdquo;/&bdquo;Wyobraź sobie ruch palcem&rdquo; na 4s, następnie 3 s przerwy (pusty ekran). Każde polecenie powinno być powtórzone 100 razy.
+Osoba ma za zadanie ruszać palcem lub wyobrażać sobie ruch palcem. Polecenia te podawane są losowo (nie więcej niż 3 te same próby powinny być pod rząd). Na ekranie powinna zostać wyświetlona instrukcja, w której opisany jest cel badania. Następnie rozpoczyna się blok prób, w trakcie poszczególnej próby wyświetlane jest polecenie: &bdquo;Rusz palcem&rdquo;/&bdquo;Wyobraź sobie ruch palcem&rdquo; na 4 s, następnie 3 s przerwy (pusty ekran). Każde polecenie powinno być powtórzone 100 razy.
 W trakcie procedury powinien być zbierany sygnał EEG oraz EMG palca. Wykorzystujemy następujące elektrody EEG umieszczone zgodnie z systemem 10-10: FC3, FC1, FCz, FC2, FC4, C5, C3, C1, Cz, C2, C4, C6, CP5, CP3, CP1, CPz, CP2, CP4, CP6, P1, P2, A1, A1. częstość próbkowania: min. 1024 Hz.

@@ Linia 69: / Linia 69: @@
 W trakcie procedury powinien być zbierany sygnał EEG oraz EMG palca. Wykorzystujemy następujące elektrody EEG umieszczone zgodnie z systemem 10-10: FC3, FC1, FCz, FC2, FC4, C5, C3, C1, Cz, C2, C4, C6, CP5, CP3, CP1, CPz, CP2, CP4, CP6, P1, P2, A1, A1. częstość próbkowania: min. 1024 Hz.
 <!--Analiza:
 # ERD/S w pasmach
@@ Linia 86: / Linia 85: @@
 Po zakończeniu obliczeń otwieramy rezultat w nowym oknie („Get result”). Obliczona w ten sposób „książka” składa się z dekompozycji MP kolejnych powtórzeń eksperymentu, przedstawionych w postaci map czas-częstość. Otrzymane mapy możemy następnie uśrednić (Tools → Average books) i zapisać do pliku graficznego o ustalonej rozdzielczości.-->
 <!--==Rejestracja sygnału==
 [[Plik:10_20zAFz.png|thumb| 600px|right]]

@@ Linia 68: / Linia 68: @@
 Osoba ma za zadanie ruszać palcem lub wyobrażać sobie ruch palcem. Polecenia te podawane są losowo (nie więcej niż 3 te same próby powinny być pod rząd). Na ekranie powinna zostać wyświetlona instrukcja, w której opisany jest cel badania. Następnie rozpoczyna się blok prób, w trakcie poszczególnej próby wyświetlane jest polecenie: "Rusz palcem"/ "Wyobraź sobie ruch palcem" na 4s, następnie 3 s przerwy (pusty ekran). Każde polecenie powinno być powtórzone 100 razy.
-W trakcie procedury powinien być zbierany sygnał EEG oraz EMG palca. Wykorzystujemy następujące elektrody EEG umieszczone zgodnie z systemem 10--10: FC3, FC1, FCz, FC2, FC4, C5, C3, C1, Cz, C2, C4, C6, CP5, CP3, CP1, CPz, CP2, CP4, CP6, P1, P2, A1, A1. częstość próbkowania: min. 1024 Hz.
+W trakcie procedury powinien być zbierany sygnał EEG oraz EMG palca. Wykorzystujemy następujące elektrody EEG umieszczone zgodnie z systemem 10-10: FC3, FC1, FCz, FC2, FC4, C5, C3, C1, Cz, C2, C4, C6, CP5, CP3, CP1, CPz, CP2, CP4, CP6, P1, P2, A1, A1. częstość próbkowania: min. 1024 Hz.
 <!--Analiza:

@@ Linia 106: / Linia 106: @@
 # Otrzymane widma uśredniamy po realizacjach.
 # Wykreśl widma z okresu poprzedzającego ruch i z okresu po ruchu nałożone na siebie, a także względną zmianę widma. Zaobserwuj w jakich zakresach częstości &mu; (pasmo około 10 Hz) i &beta; (około 23 Hz) występują największe zmiany.
 ===Wyznaczenie przebiegu czasowego ERD i ERS ===