¿Cómo comparar las ondas cerebrales?

Soy un desarrollador de Java completamente ingenuo de ondas cerebrales y tal. ¿Alguien podría decirme cómo compararlos?

Por ejemplo, ¿cómo puedo comparar:

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y esto:

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¿En qué campos de estudio debo enfocarme? Entiendo que hay algún reconocimiento de patrones involucrado. Aparte de eso, ¿qué más? Preguntas relacionadas:

Las preguntas de autoayuda no se recomiendan en este sitio. Entonces, si pudiera eliminar las referencias personales, se lo agradecería. Además, ¿esas ondas cerebrales comparan las lecturas durante una convulsión con el estado normal? Finalmente, ¿buscó en Google "detectar convulsiones a través de EEG"?
Hay una serie de preguntas importantes: ¿Con qué frecuencia le gustaría hacer esto, durante cuánto tiempo, con qué precisión, con cuántos canales y, lo que es más importante, con qué propósito? Si hay convulsiones que son asintomáticas, no tiene un propósito claro. Si hay convulsiones que son sintomáticas, pero benignas, ¿para qué molestarse? Por último, elimine cualquier información de identificación ya que las preguntas médicas personales están fuera de lugar aquí. Simplemente diga algo como "Deseo detectar convulsiones en un paciente con X y síntomas Y... Buena suerte. Una causa noble, pero piense en el 'por qué' y el 'dónde' antes que en el 'cómo'.
@Seanny123, me disculpo por esa referencia personal. Sí, lo he hecho. La imagen que publiqué en la pregunta en realidad está tomada de un EEG de una convulsión no convulsiva. También he encontrado una referencia al respecto.
@ChrisStronks, ya lo eliminé. Lo siento por eso. Las convulsiones del paciente son bastante fatales. A veces, sus labios se vuelven azules porque le resulta difícil respirar cuando suceden. No tengo idea con la precisión. Lo que sé es que quiero que el paciente lo use todos los días. Voy a emplear el uso de un auricular eeg portátil para esto. Probablemente usaré un auricular EPOC. El auricular EPOC tiene 14 canales EEG.

Respuestas (1)

El campo de estudio en el que debe centrarse es el que ya identificó en el párrafo anterior, que es la "interfaz cerebro-computadora" basada en EEG.

Las señales EEG se comparan por sus "características". Cada una de las señales que ha proporcionado anteriormente tiene características diferentes. Estas características pueden ser la media, la varianza, la frecuencia, la curtosis, la asimetría de cada una de las señales (parámetros estadísticos que también incluyen la dimensión fractal, los parámetros Hjorth, el patrón espacial común, el factor fano... ...) o la potencia calculada a través del espacio de frecuencia algoritmos como la transformada rápida de Fourier.

Técnicas más sofisticadas, como la separación ciega de fuentes, la descomposición de modos empíricos y la coherencia de ondículas (un enfoque de dominio de fase) deberían brindar información adicional, pero están más reservadas para fines de investigación.

El algoritmo más común para el posprocesamiento es la transformada wavelet que traza la energía en función del tiempo y la frecuencia.

Durante una convulsión, la transformada wavelet mostrará una clara señal periódica de alta energía en la frecuencia más baja. Si bien es muy eficiente para señalar exactamente dónde y cómo está ocurriendo la incautación, la transformación wavelet es muy avanzada (difícil de implementar) y se ejecuta en O (n ^ 2) para una implementación ingenua y O (nlogn) para una implementación rápida. Es bastante costoso computacionalmente.

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Lo que necesita implementar es una detección de convulsiones en tiempo real basada en características de EEG.

(fuera de línea) Esto se hace primero tomando la señal de EEG cuando tiene una convulsión usando auriculares EEG o mediante una investigación, estimar cuáles son las características de este tipo de convulsiones. (esto se puede hacer incluso con un solo electrodo).

(tiempo real) Una vez hecho esto, enganche al paciente con el auricular EEG y calcule las características de la señal de la convulsión cada dos segundos de muestras a medida que se transmiten a una plataforma informática. Las características se comparan constantemente con las características de umbral. Cuando todas estas características tienen su umbral respectivo (A y B y C y D cumplen el umbral). Enviar alerta de que está ocurriendo una convulsión.

El enfoque del umbral es básico, pero debido a que nuestro cerebro cambia continuamente y el EEG depende de muchas variables externas, lo que se usa comúnmente en la práctica es la detección de convulsiones a través de redes neuronales artificiales (ANN): no solo le dirá cuándo un está ocurriendo una convulsión, ¡pero de hecho podría PREDECIR cuándo ocurrirá una convulsión! (*)

Un desafío que puedo ver con lo que está intentando hacer es que el paciente estará constantemente conectado con un auricular para realizar la predicción de convulsiones en tiempo real. La distancia entre su USB y el auricular será una restricción difícil. Los auriculares deben recargarse con frecuencia. Emotiv EPOC (uno de los auriculares más populares) contiene 16 electrodos que pueden ser bastante pesados ​​cuando se usan. Los electrodos húmedos proporcionan mejores datos, pero requieren una preparación delicada que puede llevar mucho tiempo. Si lo uso constantemente, elegiría un auricular que contenga algunos electrodos en lugares clave como el lóbulo polar frontal (dado que las convulsiones se detectan más fácilmente que otros patrones de EEG, no necesitamos muchos electrodos) y elegiría uno que sea estéticamente agradable (uno de Neurosky o uno de los auriculares recientes de Emotiv, es decir, insight) y tiene una batería de larga duración

Buena suerte

(*) Predicción del inicio de las convulsiones en un modelo de epilepsia de cortes de hipocampo in vitro utilizando redes neuronales artificiales basadas en gaussianas y ondículas. - A. Chiu

Creo que cubriste todas las bases. ¡Buena respuesta!
@Inmigrante ilegal, creo que con más investigación, podré prestar atención a sus sabias sugerencias aquí. Gracias por la ayuda :) De verdad
@Inmigrante ilegal, dice aquí inkling.com/read/youmans-neurological-surgery-winn-6th/... que las anormalidades ocurren en las regiones enmarcadas y rodeadas... en esos canales específicos... ¿no debería comprar un dispositivo eeg portátil que mide las ondas cerebrales en esas regiones? Quiero decir, creo que cada región tiene ondas cerebrales específicas, ¿no? Entonces, ¿no debería comprar los auriculares EPOC en lugar de los auriculares Insight porque tiene más canales?
@user3754176 Este es un verdadero desafío para usted porque necesita determinar para su paciente exactamente dónde está ocurriendo la convulsión. Esto se hace mejor mientras el paciente tiene una convulsión en un ambiente altamente controlado. Consulte a un médico real antes de pasar a los ensayos en humanos. En esa literatura, ha proporcionado que las actividades convulsivas se detectan en los lóbulos frontal, parietal y central derechos, pero sospecho que se han realizado más estudios ya que eso proporciona una mejor espacialidad en cuanto a dónde ocurren la mayoría de las convulsiones no convulsivas.
@user3754176 Además, las ondas cerebrales son independientes de la ubicación, pero se pueden hacer más prominentes o más suprimidas mientras se realizan ciertas actividades. Las ondas cerebrales de todas las frecuencias delta, theta, beta, mu, alfa, gamma, HFO se producen en todo momento, pero algunas son más prominentes, por ejemplo, mientras una persona duerme o cuando cierra los ojos. La razón por la que las convulsiones producen ondas cerebrales de gran amplitud es porque todas las ondas cerebrales se han sincronizado dentro del cerebro y, en cierto sentido, se han sumado entre sí.
@ user3754176 Entonces, a su pregunta, creo que su tarea principal es el monitoreo y no el diagnóstico de su trastorno. Se debe realizar un diagnóstico en un entorno clínico y los EEG resultantes de esos ensayos se pueden usar como datos sin procesar para que usted desarrolle su BCI (establezca sus umbrales en cualquier canal). En ese sentido, debe considerar usar solo los auriculares que se usan para monitorear y es por eso que sugiero usar algo que sea más fácil de configurar y usar (es decir, insight versus epoc).
@Inmigrante ilegal, gracias por aclarar eso. :)
@Inmigrante ilegal, lo siento... cuando dijo, 'las ondas cerebrales son independientes de la ubicación'... ¿quiso decir que medir la amplitud alfa y la banda beta2 en el canal P4 es algo similar a medir el alfa y la beta en otros canales? Perdón por esto..
¿Cómo comparar las ondas cerebrales?
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