Ανάπτυξη μεθοδολογιών επεξεργασίας και αξιολόγησης εγκεφαλικών σημάτων από πειραματικές μετρήσεις
Authors: Μαγκανιώτη Αργυρώ 
Published: August 2021

Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στην ανάπτυξη μεθοδολογιών επεξεργασίας καιαξιολόγησης εγκεφαλικών σημάτων προερχόμενα απο πειραματικές μετρήσειςΗλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Οι προτεινόμενες μεθοδολογίες εφαρμόζονται σεσήματα Ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος (ΗΕΓ) ηρεμίας, σε Εγκεφαλικά ΠροκλητάΔυναμικά (Π.Δ.) και σε μία περίπτωση σε σήματα Ηλεκτρομυογραφήματος (ΗΜΓ)προσώπου. Παράλληλα γίνεται προσπάθεια μελέτης και αξιολόγησης τηςεπίδρασης Η/Μ ακτινοβολίας διαφορετικών χαρακτηριστικών και παραμέτρων σταηλεκτρικά σήματα του εγκεφάλου.Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα εγκεφαλικών σημάτων παρουσίαΗ/Μ ακτινοβολίας από προγενέστερα πειράματα, αλλά και από ένα πείραμακαταγραφής ΗΜΓ και ΗΕΓ χωρίς επίδραση Η/Μ ακτινοβολίας. Επιπλέον, σταπλαίσια της παρούσας διατριβής διεξήχθησαν και νέα πειράματα, σε συνεργασία μετο Ερευνητικό Πανεπιστημιακό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγιεινής. Τα πειράματα αυτάσχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν με αρχικό στόχο τη μελέτη της επίδρασης σημάτωνευρυεκπομπής νέων τεχνολογιών στα εγκεφαλικά σήματα.Στη συνέχεια, τα δεδομένα που συνελέγησαν από τις πειραματικές μετρήσειςεπεξεργάστηκαν και αναλύθηκαν με διάφορες τεχνικές.Αρχικά, χρησιμοποιήθηκαν γνωστές και καθιερωμένες στατιστικές μέθοδοι για τηνανάλυση της κορυφής P600 των εγκεφαλικών Π.Δ. που προήλθαν από ταπειράματα μελέτης της επίδρασης μονοχρωματικής ακτινοβολίας, εκπεμπόμενηςαπό κινητό τηλέφωνο στις συχνότητες των 900 και 1800 MHz. Στόχος ήταν ναεξεταστεί το μοτίβο ενεργοποίησης της κυματομορφής P600 καθώς και η εξάρτησήτου από το φύλο και την ακτινοβολία, εφαρμόζοντας δύο διαφορετικές στατιστικέςμεθόδους. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η κορυφή P600 ακολουθεί διακριτά μοτίβαενεργοποίησης στα πρόσθια, κεντρικά και οπίσθια ηλεκτρόδια, ενώ διαφορέςανάμεσα στα δύο φύλα παρατηρήθηκαν ταυτόχρονα σε πολλά ηλεκτρόδια αυτώντων εγκεφαλικών περιοχών. Τέλος, οι παραπάνω διαφορές φάνηκε να επηρεάζονταισημαντικά κι από την επίδραση της ακτινοβολίας.Τα δεδομένα των ίδιων πειραμάτων, υπό την επίδραση Η/Μ ακτινοβολίας στιςσυχνότητες των 900 και 1800 MHz, χρησιμοποιήθηκαν επίσης για τη μελέτη τηςσυνδιακύμανσης ανάμεσα σε σήματα Π.Δ., χρησιμοποιώντας μεθόδουςχρονολογικών σειρών και συγκεκριμένα τη μέθοδο της συνολοκλήρωσης.Συγκεκριμένα, ορίστηκε ο παράγοντας συνολοκλήρωσης ως η ικανότητα ενόςσήματος Π.Δ. να συμμεταβάλλεται με άλλα αντίστοιχα σήματα Π.Δ. Στη συνέχειαερευνήθηκε η εξάρτηση του παράγοντα αυτού από την ακτινοβολία, το φύλο αλλάκαι από τις θέσεις των ηλεκτροδίων στο κεφάλι. Τα ευρήματα που προέκυψαναπεκάλυψαν ότι οι γυναίκες έχουν σημαντικά υψηλότερο παράγοντασυνολοκλήρωσης από τους άντρες, ενώ σε όλα τα άτομα η παρουσία ακτινοβολίαςενίσχυσε την τιμή του παράγοντα αυτού. Τέλος, ο παράγοντας συνολοκλήρωσηςεμφάνισε διαφοροποιήσεις σχετικές με τις τοποθεσίες του εγκεφάλου,δημιουργώντας διακριτά συμπλέγματα σε αυτόν.Στην πορεία της διατριβής διεξήχθη πείραμα υπό την επίδραση Η/Μακτινοβολίας εκπεμπόμενη από WiFi access point. Από τα δεδομένα πουκαταγράφηκαν υπολογίστηκε αρχικά το πλάτος του ΗΕΓ στο πεδίο της συχνότητας,με βάση τον Ταχύ Μετασχηματισμό Fourier. Οι ενέργειες των ηλεκτροδίωνκαταγραφής, που προέκυψαν με αυτό τον τρόπο, υποβλήθηκαν σεπολυπαραγοντική ανάλυση της διακύμανσης, μέσω της οποίας εξετάστηκε ηεπίδραση του φύλου, της πειραματικής συνθήκης και της αλληλεπίδρασης των δύο με τις ενέργειες αυτές. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ακτινοβολία δεν επηρέασεκαθόλου τις ενέργειες του άλφα και βήτα ρυθμού των ανδρών, ενώ προκάλεσεμείωση στις αντίστοιχες ενέργειες των γυναικών. Οι ενέργειες της δέλτα και θήταμπάντας δεν παρουσίασαν καμία αξιοσημείωτη μεταβολή οφειλόμενη στο φύλο, τηνακτινοβολία ή την αλληλεπίδρασή τους. Αντίθετα, υπήρξε σημαντική αλληλεπίδρασητου φύλου και της ακτινοβολίας στις ενέργειες του άλφα και του βήτα ρυθμού.Ενδιαφέρον παρουσίασε το γεγονός ότι αυτό το μοτίβο παρατηρήθηκε σε αρκετάηλεκτρόδια, τα οποία σχημάτιζαν δύο διακριτές περιοχές στον εγκέφαλο,η μίαπρόσθια δεξιά κι η δεύτερη η ινιακή.Στο τελευταίο μέρος της παρούσας μελέτης γίνεται προσπάθεια δημιουργίαςενός εργαλείου, το οποίο επεμβαίνοντας σε πρώιμο στάδιο σε αρχικές μετρήσειςεγκεφαλικών σημάτων, θα βοηθά στη σωστότερη αποθορυβοποίηση τους. Τοεργαλείο αυτό βασίστηκε στη θεωρία των Γενετικών Αλγορίθμων και ουσιαστικάαναπτύχθηκε μία μέθοδος στάθμισης των δεδομένων που προέρχονται απόπειράματα πολλών επαναλήψεων, με τρόπο τέτοιο ώστε να επιτευχθεί ηκανονικότητα της κατανομής τους.Στο πλαίσιο αυτό, ελέγχθηκε το ενεργειακό περιεχόμενο σημάτων ΗΕΓ καιΗΜΓ, που ελήφθησαν από πείραμα χωρίς επίδραση Η/Μ ακτινοβολίας, ως προς τηνκατανομή των τιμών ενέργειας στις επαναλήψεις. Οι τιμές αυτές σταθμίστηκαν μεσυντελεστές που υπολογίστηκαν με χρήση των Γ.Α. κι έγινε εκ νέου έλεγχος τηςκατανομής των σταθμισμένων δεδομένων. Και στις δύο περιπτώσεις ο έλεγχος έγινεμε τρεις διαφορετικές μεθόδους, ενώ τα αποτελέσματα που προέκυψαν συνηγορούναφενός στην αναγκαιότητα ύπαρξης μίας τέτοιας μεθοδολογίας κι αφετέρου στηναποτελεσματικότητα της προτεινόμενης διαδικασίας.Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα από το πείραμα πουυλοποιήθηκε υπό την επίδραση μη μονοχρωματικής ακτινοβολίας W-CDMA, για ταοποία υπολογίστηκαν και εφαρμόστηκαν κοινοί συντελεστές στάθμισης σε ολόκληροτο σήμα του ΗΕΓ. Η ιδέα επεκτάθηκε και στα Π.Δ., με τον εφαρμογή των ίδιωνβαρών που υπολογίστηκαν από το ΗΕΓ ηρεμίας και στο σήμα που ακολουθούσε τοερέθισμα. Στόχος και πάλι ήταν η μετατροπή της κατανομής των τιμών τωνεπανάληψεων, σε κάθε μία χρονική στιγμή, σε κανονική. Η ισχύς της μεθόδουελέγχθηκε μέσω των τιμών των συντελεστών κύρτωσης και ασυμμετρίας και φάνηκενα έχει αποτέλεσμα, αλλά όχι σε όλες τις περιπτώσεις ατόμων και ηλεκτροδίων καιενίοτε μόνο στον ένα εκ των μέτρων ασυμμετρίας και κύρτωσης. Συγκεκριμένα,αποδείχθηκε ότι σε ό,τι αφορά το σήμα ΗΕΓ, η κατανομή των τιμών πουπροκύπτουν από τις πολλές επαναλήψεις σε κάθε χρονική στιγμή του είναι δυνατόνα προσεγγίσει την κανονική, εφόσον γίνει στάθμιση όλων των δεδομένων μεκοινούς συντελεστές βαρους. Από την άλλη πλευρά, η στάθμιση του σήματος τωνΠ.Δ. με τους συντελεστές βαρύτητας που υπολογίστηκαν από το σήμα ΗΕΓ ηρεμίαςβρήκε έστω μικρής κλίμακας εφαρμογή. Υπήρξαν πολλές περιπτώσεις ατόμων καιηλεκτροδίων όπου οι συντελεστές ασυμμετρίας και κύρτωσης παρουσίασανβελτίωση έναντι αυτών που αντιστοιχούσαν στα αρχικά δεδομένα, παρόλο που ηβελτίωση δεν ήταν αντίστοιχη με αυτή που συντελέστηκε στο σήμα ΗΕΓ.Στο τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συνολικά συμπεράσματα τηςδιαριβής και η επιστημονική συνεισφορά της. Επίσης γίνεται αναφορά σεμελλοντικές προοπτικές της παρούσας διατριβής.