سوالات متداول در پردازش سیگنال مغزی EEG

این پست به مرور زمان کامل میشه. اگه شما هم سوالی دارین تو قسمت نظر‌ها بپرسید و اگه سؤال خوبی بود میارمش توی پست.

۱- فایل مکان الکترود‌ها برای دیتاست چندرسانه‌ای رو از کجا میتونم پیدا کنم؟

 دانلود فایل نقشه الکترود‌ها

۲- کانال آخر EEG عددهاش متفاوت هست و یا NAN داره این کانالو حذف کنم؟

نه این کانال eventها هست و باید مناسب با این داده تو پردازش کنی

۳- یه مقاله ای چیزی وجود داره آیا که راجع پیش پردازش کامل توضیح داده باشه؟

بنظرم فیلم‌های پیش پردازش سیگنال مغزی دکتر نصرآبادی رو تهیه کنید(+)

۴- سیگنالم رو تو چه رنجی فیلتر کنم بهتره؟

بنظرم برید و مقاله‌های مشابه کارتون رو مطالعه کنید و ببینید معمولا در چه بازه فرکانسی کار کردن شما هم همون بازه رو فیلتر کنید برای کار خودتون و تو مقاله تون به همون مقاله‌ها ارجاع بدین.

۵- بعضی داده‌های چندرسانه‌ای تو تبدیل eeg به mat فایل هنگ میکنه یا خطا میده باید چیکار کنم؟

اینا چون طول فایل شون کوتاه هست یا event شون خطا داره، باید دور بریزین.

پردازش گفتار در مغز

صحبت کردن ما آدم‌ها با هم دیگه و زبان مون یک ویژگی خاصی هست که ما رو از بقیه گونه‌های جانوری متمایز میکنه. تا حالا فکر کردین چطوری صحبت هم دیگه رو میفهمیم؟ شاید خیلی سریع بگین خوب با گوشمون دیگه! باید بگم گوش وظیفه‌ش این هست که صدا رو بگیره و بقیه داستان که خوب حالا این صدا صدای کی بود؟ از کجا اومد؟ چی گفت؟ معنیش چی بود؟ این سوال ها رو قراره مغز جواب بده.

گفتار یک سیگنال ذاتا پویا، غیر تکراری و طولانی هست. در نتیجه نمیشه اونو مثل مطالعات قبلی به وسیله پتانسیل وابسته به رخ داد یا Event Related Potential - ERP بررسی کرد. اخیرا مطلعات گفتار در حوزه علوم اعصاب از روشی استفاده میکنن به نام تابع پاسخ زمانی یا Temporal Response Function - TRF. این روش به ما اجازه میده بر خلاف ERP که محرک مون باید کوتاه و قطعه قطعه باشه، حالا محرک پیوسته و طولانی مدت هست و میخواهیم اثر اون رو روی مغز ببینیم. ما ووردی و خروجی رو داریم. ورودی مثلا صدای اطراف هست و خروجی سیگنال مغزی. میخوایم با تابعی که ورودی رو به خروجی میده یعنی مغز بیشتر آشنا بشیم. میشه از دو طرف به سوال نگاه کنیم یا ما ورودی رو داریم و خروجی رو میخوایم پیش بینی کنیم که به این روش میگن رمز گزاری و یا خروجی رو داریم و میخوایم ورودی رو ببینیم چطور بوده که بهش میگیم رمزگشایی. در این نوشته قرار نیست از ریاضیات و اینکه دقیقا چطور میتونیم TRF رو حساب کنیم صحبت کنم، قرار دید کلی داشته باشیم و با کلمات و مفاهیم این حوزه آشنا بشیم.

نورون‌های شنوایی وقتی یک صدایی رو میشنون فعالیت قبلی شون رو رها میکنند و صدایی که از گوش‌ها داره میاد رو ردیابی میکنن، دنبال میکنن و یا به عبارتی هم فاز میشن با سیگنال ورودی و ما به این میگیم ردیابی عصبی یا Neural tracking. فرض کنید رفتین یک کنسرت یا روضه تا وقتی که خواننده نخونه صدایی واضح و یکدستی از شرکت کننده ها شنیده نمیشه و فقط یکسری زمزمه میشنویم، یکی تند تر میخونه یک آروم تر یکی اشتباه میخونه یکی هم شعر رو یادش نیست و فقط داره ریتمش رو ضمضمه میکنه یکی هم کلا داره یک شعر دیگه میخونه. برای درک دقیق تر میخوام یک مثال بزنم. احتمالا اون کلیپی که وایرال شد که میگفت تا قدسو پس نگیریم، آروم نمیگگیریم رو دیدین حالا به تکرار حرف گونیده وقتی که گوینده اشتباه میگه دقت کنید من همچنین حالتی منظورمه. اما برگردیم به مثال کنسرت وقتی خواننده شروع میکنه به خوندن میبینیم تماشاچی ها حالا یک صدا و واضح میخونن ترانه رو انگار دارن خواننده رو ردیابی میکنن. شبیه به همین اتفاق هم در مغز هنگام شنیدن صدا میفته و بهش میگیم ردیابی عصبی.

اگر به TRF نگاه کنیم میبینیم مثل ERP ها شامل یکسری مولفه هست که میگه فعالیت‌های عصبی قشر مغز وقتی که به یک صدا گوش میده چطوری هست. مثلا میبینم یک مولفه حدود 100 میلی ثانیه داریم یا یک مولفه حدود 400 میلی ثانیه. یک ویژگی ساده و مختصر خوبی که میشه از صدا گرفت پوش صدا هست. حالا همین صدا میتونه گفتار باشه مثل کتاب صوتی و حالا ما جمله‌ها کلمات واج ها رو هم داریم. این سیگنال اطلاعات بیشتری رو توی خودش ذخیره کرده. مثلا میتونیم یک سیگنال درست کنیم از زمان شروع هر واج و بعد ببینم مغز واج ها رو چطور پردازش میکنه. یا مثلا یک سیگنال از اینکه هر کلمه چقدر نابه. جالبه بدونید با همین دیتاستی که دارین میشه حتی پاسخ‌های ساقه مغز رو هم حساب کرد کاری که در تسک‌های ERP نیاز به هزاران بار تکرار یک محرک هست.

امید داریم که این دست مطالعات به تشخیص بیمار‌ی‌ها کمک کنن و بتونیم با نحوه پردازش صدا در مغز بیشتر آشنا بشیم.

برای مطالعه بیشتر به این مقاله مراجعه کنید.

سیگنال مغزی چیه؟

سیگنال مغزی از دو کلمه سیگنال و مغز تشکیل شده. بهتره اول با مفهوم سیگنال آشنا بشیم. سیگنال یک رشته پیوسته از اطلاعات هست. و منظورمون از اطلاعات هم عدد هست. مثلا سیگنال قلبی که فعالیت های الکتریکی قلب رو در طول زمان نشون میده. یا سیگنال های بورس که قیمت سهم رو در طول روز های مختلف نشون میدن. حالا اولین بار نیوتون گفت مغز هم فعالیت الکتریکی داره. حالا به هر مجموعه داده پیوسته در طول زمان از مغز میگیم سیگنال مغزی. حالا شاید بپرسین با چی فعالیت های مغزی رو اندازه گیری کنیم؟ یکی از معروف ترین وسیله ها مغزنگار یا EEG هست. این وسیله هم مثل نوار قلب یک سری الکترود هستن که به پوست و سطح سر وصل میشن و نیاز به هیچ گونه جراحی هم نیست صرفا کافیه یک کلاه رو سرتون کنید تا الکترود های موجود روی کلاه شروع کنند به اندازه گیری فعالیت های مغزی شما.

اولین بار حدود 1920 آقایی به نام بگر از بچش سیگنال مغزی میگیره و بعد از اون استفاده ازش رایج تر میشه. امروزه هم برای درمان و شناخت بیماری ها و هم برای آشنایی با اینکه مغز چطوری کار میکنه از این دستگاه زیاد استفاده میشه.

شاید بپرسین میشه از روی این سیگنال ها مغز خونی کنیم یا بفهمیم IQ یک نفر چقدره؟ جوابش این هست که فعلا نه نمیشه. البته پژوهشگرا دارن روش کار میکنن و تونستن با ابزار های دقیق تر تا حدود کمی به جواب این سوال ها برسن، ولی هنوز اول راه هستیم و به مطالعه بیشتری نیاز هست. روزی رو تصور کنید دستگاه های EEG کوچیک و سبک و ارزون قیمت شدن کافیه یک کلاه آفتابی سرتون کنید درست مثل ساعت های هوشمند امروزی که فعالیت های قلب شما رو ذخیره میکنن. و حالا با اون کلاه بشه فهمید شما زبان تون در چه حده و دیگه نیاز نباشه برین آزمون تافل آیلتس بدین.