Μελέτη της λειτουργικής συνδεσιμότητας του ανθρώπινου εγκεφάλου, εφαρμογή σε δεδομένα συναισθηματικού περιεχομένου και δημιουργία λογισμικού
Creators: name: Πελέκα, Γεωργία Περικλή
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Συνδεσιμότητα
Εγκέφαλος
Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα
Connectivity
Brain
Electroencephalogram

description: Η μελέτη της συνδεσιμότητας των διαφόρων περιοχών του ανθρώπινου εγκεφάλου απασχολεί συνεχώς όλο και περισσότερους ερευνητές που επιλέγουν να ερευνήσουν και να αποκρυπτογραφήσουν την συμπεριφορά του. Ο χαρακτηρισμός της τοπολογίας και της αρχιτεκτονικής των πολύπλοκων δικτύων στα οποία στηρίζεται η δομική και λειτουργική οργάνωση του εγκεφάλου αποτελεί πρόκληση για τις νευροεπιστήμες. Η ανατομική συνδεσιμότητα μεταξύ εγκεφαλικών περιοχών έχει μελετηθεί εκτενώς και πλέον η μελέτη της λειτουργικής συνδεσιμότητας είναι αυτή που κερδίζει συνεχώς έδαφος μέσα στην ερευνητική κοινότητα. Η μελέτη της ροής των ερεθισμάτων παρέχει χρήσιμη πληροφορία για τις ανώτερες γνωστικές λειτουργίες. Στόχος αυτής της εργασίας είναι η συγκριτική μελέτη διαφόρων μετρικών που χαρακτηρίζουν και δίνουν πληροφορίες για την λειτουργική συνδεσιμότητα. Οι μετρικές εξετάστηκαν και συγκρίθηκαν σχετικά με την ικανότητά τους να απεικονίσουν την πραγματική συνδεσιμότητα μεταξύ των νευρώνων. Για την διαδικασία της αξιολόγησης έγινε εφαρμογή της κάθε μετρικής σε σήματα ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος τα οποία λήφθηκαν μέσα από πειράματα συναισθηματικού περιεχομένου, στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων που παράχθηκαν. Για την υλοποίηση των μετρικών αυτών δημιουργήθηκε ένα πακέτο λογισμικού, μέσα στα πλαίσια της πλατφόρμας EEGLAB. Το λογισμικό επιτρέπει στον χρήστη να επεξεργαστεί και να απεικονίσει πληροφορίες για την λειτουργική συνδεσιμότητα των νευρώνων που προκύπτουν μέσα από ηλεκτροφυσιολογικά σήματα τα οποία επεξεργάζεται ήδη στο ίδιο περιβάλλον. Η μελέτη, η υλοποίηση και η ολοκλήρωση του πραγματοποιήθηκε στο περιβάλλον του EEGLAB και του MATLAB γενικότερα.
description: The study of the connectivity of the various regions of the human brain constantly drives more and more researchers to choose to investigate and decipher its behavior. The identification of the topology and architecture of complex networks underlying the structural and functional organization of the brain is a challenge for Neurosciences. The anatomical connectivity between brain regions has been extensively studied, but in the most recent years studying functional connectivities has been gaining momentum in the research community. From time to time, various metrics have been proposed, the use of which in the processing of electrophysiological signals can provide useful information about the flow of information and the cortical connectivity of the human brain. The study of the flow of stimuli provides useful information for higher cognitive functions. The objective of this paper is to compare various metrics that characterize and provide information about brain functional connectivity. The metrics discussed were calculated and comparisons took place in terms of their ability to reflect as closely as possible the actual connectivity between neurons. For the evaluation procedure, each metric was applied to EEG signals, which were obtained through experiments with emotional content, and then the results which were produced were compared. Finally, for the implementation of these metrics, a software package was created within the EEGLAB platform. The software allows the user to edit and visualize information about the functional connectivity of neurons generated through electrophysiological signals, which may be also edited in the same environment. The design, implementation and integration took place in the environment of EEGLAB and MATLAB.