سیگنال مغزنگاره (Electroencephalogram / EEG Signal)، در ریاضیات (Mathematics)

انواع سیگنال ها (Signal) را در آموزش زیر شرح دادیم :

سیگنال مغزنگاره (Electroencephalogram / EEG Signal) :

تعریف: سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) یک سیگنال زیستی است که فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می کند. این سیگنال توسط الکترودهایی که روی پوست سر قرار می گیرند، اندازه گیری می شود. EEG منعکس کننده فعالیت جمعی میلیون ها نورون است.

باندهای فرکانسی EEG: سیگنال EEG به چند باند فرکانسی تقسیم می شود که با حالات مختلف مغزی مرتبط هستند:

دلتا (δ): ۰.۵-۴ هرتز - خواب عمیق، کودکان.

تتا (θ): ۴-۸ هرتز - خواب سبک، خلسه، خلاقیت.

آلفا (α): ۸-۱۳ هرتز - آرامش، بیداری با چشمان بسته.

بتا (β): ۱۳-۳۰ هرتز - تمرکز فعال، هوشیاری.

گاما (γ): >۳۰ هرتز - پردازش شناختی بالا.

دامنه: دامنه سیگنال EEG بسیار کوچک است، معمولا بین ۱۰ تا ۱۰۰ میکروولت.

کاربردها: تشخیص صرع (تشخیص اسپایک ها)، مطالعه خواب (پلی سومنوگرافی)، رابط مغز-کامپیوتر (BCI)، بررسی اختلالات عصبی، تحقیقات شناختی.

چالش ها: سیگنال EEG بسیار نویزی است و تحت تأثیر آرتیفکت های مختلفی قرار دارد: پلک زدن، حرکت چشم، فعالیت عضلات، نویز برق شهر.

پردازش سیگنال EEG: مراحل: پیش پردازش (فیلتر کردن، حذف آرتیفکت)، استخراج ویژگی ها (توان باندها، آنتروپی، پیچیدگی)، و طبقه بندی (برای BCI یا تشخیص بیماری).

پتانسیل وابسته به رویداد (ERP): پاسخی است که مغز به یک محرک خاص (مثل یک صدا یا تصویر) می دهد. با میانگین گیری تعداد زیادی پاسخ، می توان این سیگنال ضعیف را از نویز جدا کرد.

سیستم ۱۰-۲۰: یک سیستم استاندارد برای قرارگیری الکترودها روی سر است. نام هایی مانند Fz، Cz، Pz، O1، O2 و ....

مثال عملی: در یک آزمایش BCI، فرد تصور می کند که دست خود را حرکت می دهد. این تصور باعث تغییر در سیگنال EEG (مخصوصا در باند مو) می شود که کامپیوتر آن را تشخیص داده و فرمانی (مثل حرکت مکان نما) را صادر می کند.

جمع بندی: EEG یک ابزار غیرتهاجمی و قدرتمند برای مطالعه فعالیت مغز است و کاربردهای بالینی و تحقیقاتی گسترده ای دارد.