Mobil EEG Temel Çalışma Prensibi

0
24

Bilimde asırlık bir kavram: eğer bir şeyi anlamak istiyorsanız, öncelikle ölçümleyebilmeniz gerekir. İnsan davranışlarını anlamlandırabilmek adına bir dizi fizyolojik sinyalin ölçülmesi gerekmektedir. Ancak beyindeki sinir hücrelerinin aktivitelerini ölçümleyebilmek için çeşitli ekipmanlara ihtiyaç duymaktayız.

Beyindeki yapısal aktiviteyi gözlemleyebilmek adına kullandığımız nörogörüntüleme cihazları bulunmaktadır. Fakat EEG yöntemi diğer yöntemlere göre yüksek zamansal çözünürlük sağlar. Alınan görsel veriler Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme’deki (fMRI) kadar ayrıntılı olmamasına rağmen, taşınabilirliği ve kullanım kolaylığı EEG’yi en çok kullanılan nörogörüntüleme araçlarından biri haline getirmiştir.

EEG araştırmaları yapılırken sağlıklı veriler elde edilebilmesi için uyulması gereken kurallar bulunmaktadır. Veriler belirli bir süre içerisinde alınmalı, vücut hareketleri minimuma indirilmeli ve araştırma uyaranları net bir şekilde tanımlanmalıdır. Bu sistem EEG deneyleri için ideal bir araştırma ortamı yaratsa da teknolojik gelişmeler farklı deney tasarım imkanlarını beraberinde getirmiştir.

Mobil EEG cihazları, kişilerin en doğal halleri içerisinde,  saatler ve günler sürecek şekilde araştırma yapılmasına imkan tanır. Bu sistem ile yalnızca katılımcıya dair daha fazla veri değil aynı zamanda hareket kısıtlayıcı unsurların ortadan kalkması ile çeşitli dış uyaranlara dair veriler de toplanacaktır.

MOBİL EEG KULLANIM ALANLARI

  • Epilepsi tanılarında ve nöbetlerinde
  • Uyku çalışmalarında
  • İnsanların deney ortamı dışındaki davranışlarının araştırılmasında

Yukarıdaki kullanım alanlarında belirtildiği gibi, mobil EEG cihazları farklı araştırma türleri için kullanılabilmektedir. Epilepsi gibi anormal bir nörolojik aktivitenin tespiti ve kontrolünde kullanılabileceği gibi bireylerin beyinlerinde gerçekleşen süreçlerin bağlamdan bağımsız olarak araştırılmasına da imkan tanımaktadır.

Aşağıda, insanın doğal davranışlarına dair beyinlerinde gerçekleşen süreçlerin mobil EEG cihazı ile verilerin nasıl toplanacağı, ölçümleneceği ve analizleri sırasında temizlenmesi gereken artefaktlardan (gürültüler) bahsedilecektir.

Mobil EEG ve Dinamizm 

Mobil EEG cihazları ile taşınamayan EEG cihazları arasında kurulum olarak temel bir fark bulunmamaktadır. Katılımcıların kafasında bir EEG seti bulunur, elektrotlar iletken jel kullanılarak cilde temas ettirilir ve cihazın bağlı olduğu yazılım üzerinden kurulumun kontrolü sağlanır.

Önemli benzerliklerin yanı sıra mobil cihazlar ile taşınamayan cihazlar arasında farklılıklar da bulunmaktadır. Bazı EEG cihazları katılımcıların hareketlerini minimuma indirerek araştırma sürecini kısıtlayabilmektedir. Mobil EEG cihazları ise hareket kolaylığı ve taşınabilir özelliği ile araştırma koşullarının genişletilmesine olanak tanır. Ancak uzun süre takılacak olan mobil cihazların katılımcıyı zorlamayacak bir ağırlıkta olması gerekir.

Mobil cihazlar kullanılırken dikkat edilecek en önemli unsurlardan biri toplanan dataların niteliğidir. Elektrik sinyallerine dair erişebildiği her datayı toplayan EEG cihazı, katılımcı hareket halindeyken araştırma dışı uyarıcılardan da veri alabilmektedir. Artefakt olarak isimlendirilen bu unsurlar, analiz aşamasında minimuma indirilmelidir.

 EEG Sinyalleri ve Artefakt(Gürültü)

Artefaktlar, bir araştırmaya dair veri toplanan hemen her alanda ortaya çıkabilirler. EEG gibi mikrovolt düzeyde elektrik akımlarını toplayan hassas bir cihaz ile yapılan çalışmalarda ise gürültü faktörüne karşı çok daha fazla dikkat edilmelidir. Artefaktlar, az ve deneyin tasarımını bozacak seviyede olmayabilirler fakat her zaman belli bir seviyede artefakt olması beklenir. Bu nedenle kaliteli bir veri analizi için en az artefakt seviyesine inilmelidir.

Özellikle mobil bir EEG cihazı ile yapılan araştırmalarda dış faktörlere bağlı olarak kaydedilen artefaktlar da artmaktadır.  Bu durum hareket halindeki katılımcılardan veri toplanamayacağı anlamına gelmez, sadece uygun bir deney tasarımı ve temiz bir veri analizi gerektirmektedir.

Mobil EEG Cihazları ve Deney Tasarımları

Artefakt içeren veri sorununu aşmak için genel olarak kullanılan yaklaşım ‘’ Süregelen Zamansal Pencere’’ metodudur. Mobil EGG cihazı kullanılarak yapılan bir çalışmada, katılımcı hareket ederken ve uyarıcı unsurlarla etkileşime girerken datalar toplanmaya devam eder. Zaman pencereleri arasında eşik değer belirlenir ve araştırma esnasında bu değerin geçilip geçilmediğinin kontrolü sağlanır. Bu sayede bireyin etkileşimde olduğu anlardaki verileri ile minimum uyarıcı etkisi altındaki verileri kıyaslanabilir, artefakt miktarı düşürülebilir.

Hareket içeren deney tasarımlarında kullanılacak olan EEG cihazının uygun özelliklere sahip olması araştırmanın kalitesini arttıracaktır. Giyilebilir bir başlık üzerine yerleştirilen elektrotların kayma ihtimali kısıtlandığından toplanan veriler kaliteli olacaktır. Ayrıca kullanılan yazılımın hızına ve sinyal kalitesine etki edebilecek farklı elektrot tipleri de mevcuttur. ABM ve Emotiv firmalarının geliştirdikleri mobil EEG cihazları sadece taşınabilirliği ile değil verilerin anlık olarak aktarımını sağlayan Bluetooth bağlantısı ile de araştırmacıya kolaylık sağlamaktadır.

Katılımcıların aynı uyarana maruz kaldığı ve her seferinde verilerin farklı bölümlerinin toplanabileceği tekrarlanan ölçümler, uyaran maruz kalma süresi boyunca nöral yanıtların tam bir resmini oluşturmak için kullanılabilir. Örnek olarak: A ve B uyarıcılarının katılımcılardaki etkilerini EEG cihazları ile değerlendirmek istediğinizde, yeterli katılımcı sayısı ile güvenilir bir bakış sağlanabilir. Aynı bireyin farklı uyaranlara verdiği tepkilerin karşılaştırılması, farklı bireylerin farklı uyarıcılara verdiği tepkilerden daha sağlıklı olacaktır. Sonrasında yapılacak analiz çalışmaları da ayrı bir süreç gerektirmektedir.

Mobil EEG ve Analiz Yöntemleri

Dinamik bir araştırma sürecinin ardından toplanan EEG verilerinin analizinde artefaktların elimine edilmesi büyük önem taşımaktadır. Görsel inceleme ile araştırma dışı unsurların bulunduğu anlar – örneğin; verilen görevler arası zamanlar – analiz kısmında basitçe kaldırılır.

Toplanan verilerin önemli bir kısmında artefaktlar fazla ise sonraki adım olarak filtreleme işlemleri yapılmaya başlanır. Genel olarak filtreleme işlemi, 1Hz’den düşük frekanslar ile 50Hz’den yüksek frekansların eliminasyonu ile gerçekleşir. Bu filtreleme işlemi sayesinde araştırmacının spesifik olarak belli bir frekans aralığında çalışma yapmasına imkan tanınır.

Araştırmacılar elde ettikleri ham dataları uygun metrikler ile incelemelilerdir.  EGG araştırmalarında Imotions yazılımı kullanıldıysa, araştırması sonrası EEGLAB, Fieldtrip, BCILAB, BESA, Cartool gibi daha fazla işlem yapılabilen mecralara EEG verileri aktarılabilir.

Sonuç olarak, mobil EGG cihazları ile dinamik ve harekete dayalı deney tasarımları oluşturulabilmektedir. Ancak her deneyde olabileceği gibi mobil EEG ile veri toplarken uyaran dışı unsurlara dair elektriksel aktiviteler de kayıt altına alınabilmektedir. Artefakt dediğimiz bu unsurlar tamamen kayıt dışı edilemezler fakat minimuma indirilebilirler. Doğru bir yaklaşım adına, deneye katılımcı almadan önce pilot bir uygulama ile sistem test edilmelidir. Bu şekilde araştırmanın asıl konusuna dair daha sağlıklı veriler toplanacak, katılımcıların ilgili uyaranın bulunduğu doğal ortamda toplanan sağlıklı verileri ise doğru içgörüler elde edilmesini kolaylaştıracaktır.

 

Çeviri: Ilgar Mustafayev

Kaynak: Bryn Farnsworth, Ph.D, https://imotions.com/blog/ambulatory-eeg/

Ilgar Mustafayev
1997 Azerbaycan doğumludur. 2015-2019 yılları arası Azerbaycan Cumhurbaşkanlığı yakınlığında Devlet Kamu yönetimi Akademisinde lisans eğitimini tamamladı. 2019 yılında Üsküdar Üniversitesi'nde Nöropazarlama yüksek lisans programına başladı. World Medicine İlaç şirketinde Kalite Güvence bölümünde uzman yardımcısı olarak çalışmaktadır.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here