Este un concept vechi în știință că, dacă vrei să înțelegi ceva, trebuie mai întâi să îl măsori. Încercările de a înțelege comportamentul uman pot implica măsurarea unei serii de semnale fiziologice, dar pentru a ne apropia mai mult de creier este nevoie de echipamente care să înregistreze activitatea acestuia.
Există mai multe dispozitive de neuroimagistică disponibile, dar niciunul dintre ele nu oferă un nivel atât de ridicat de rezoluție temporală ca EEG-ul. În timp ce nivelul informațiilor vizuale primite nu este la fel de detaliat ca în cazul altor tehnici de neuroimagistică (cum ar fi fMRI, sau imagistica prin rezonanță magnetică funcțională), rezoluția temporală, combinată cu portabilitatea, prețul relativ accesibil și ușurința de utilizare înseamnă că EEG este una dintre – dacă nu chiar cea mai frecvent utilizată – metodă de neuroimagistică.
EEG este adesea utilizată în cadrul unor cadre experimentale strict controlate – scenarii în care datele sunt colectate pentru o perioadă de timp stabilită, cu puține mișcări și stimuli clar definiți. Deși acest lucru a fost ideal pentru evaluarea activității cerebrale în anumite contexte specifice, uneori este necesară o abordare diferită.
EEEG-ul ambulatoriu este metoda de colectare a datelor EEG pe o perioadă lungă de timp (aceasta poate fi de la câteva ore până la câteva zile) în contexte naturaliste. Acest lucru înseamnă nu numai că vor exista mai multe date, ci și mai multă mișcare și (probabil) o gamă largă de factori care interacționează vor avea un impact asupra datelor.
Care sunt motivele pentru EEG ambulatoriu?
EEG ambulator se efectuează de obicei din următoarele motive:
- Dezvăluirea și monitorizarea epilepsiei
- Investigații privind crizele convulsive
- Studii privind somnul
- Investigații privind comportamentul natural (de ex.ex. studii privind cumpărătorii, studii de interacțiune cu utilizatorii)
Primile două exemple sunt în principal din motive medicale – aplicarea metodelor ambulatorii se face astfel pentru a detecta sau măsura activitatea neurologică aberantă pe parcursul zilei. Ultimele două sunt mai mult preocupate de înțelegerea modului în care procesele cerebrale se schimbă într-o populație normală de-a lungul timpului (și, potențial, și în contexte diferite).
În continuare, vom vorbi în mod specific despre modul în care procesele cerebrale care apar cu un comportament natural pot fi măsurate cu ajutorul EEG-ului ambulatoriu, precum și despre capcanele comune care apar la colectarea și analiza datelor.
Cum funcționează?
În multe cazuri, EEG ambulatoriu este, în esență, același lucru cu configurația obișnuită a unui experiment EEG obișnuit – un participant are o cască EEG plasată pe cap, electrozii intră în contact cu pielea folosind un fel de gel conductiv, conductivitatea este testată, iar întreaga configurație este verificată în software-ul conectat.
Deși există asemănări cruciale, există, de asemenea, diferențe cruciale. În timp ce unele configurații EEG necesită echipamente cu care este impracticabil (sau imposibil să te deplasezi cu ușurință, EEG-ul ambulatoriu necesită dispozitive care să ofere ușurință în mișcare și portabilitate. Orice participant care poartă o cască EEG pentru o perioadă de timp va trebui să se poată deplasa fără obstacole și să se simtă confortabil făcând acest lucru.
Ar trebui luate în considerare și alte considerente pentru date – nu numai unde vor merge (colectarea unor cantități masive de date necesită, desigur, ca acestea să fie stocate în mod eficient), ci și modul în care sunt colectate datele. Astfel de contexte necesită adesea ca participantul să se deplaseze, introducând zgomot și artefacte în semnale.
Semnalul și zgomotul
Zgomotul va fi întotdeauna prezent în esență în orice măsurătoare, indiferent dacă este vorba de colectarea datelor EEG, sau orice altceva (deși EEG este deosebit de sensibil la prezența zgomotului). Cantitatea de zgomot ar putea fi minusculă, dar un anumit nivel de zgomot este întotdeauna așteptat. Atenuarea (și, eventual, filtrarea) semnalului de zgomot este, prin urmare, o componentă critică a oricărei analize de date.
Acest lucru este și mai pronunțat în cazul măsurătorilor EEG ambulatorii, în care participantul ar putea să se plimbe sau să se miște în alte moduri care pot interfera cu poziția electrozilor pe cap. După cum puteți vedea în imaginea unei înregistrări EEG de mai jos, acest lucru poate avea un impact sever asupra calității datelor.
Aceasta nu înseamnă că colectarea datelor nu ar trebui să aibă loc în scenarii în care oamenii sunt nevoiți să se plimbe, ci doar că este necesară o nouă strategie.
Există două modalități principale de a atenua problema pe care o prezintă acest lucru. Prima se află în cadrul proiectării experimentale, cealaltă în cadrul analizei datelor.
Proiectare experimentală pentru EEG ambulatoriu
Pentru a ocoli problema datelor zgomotoase, adesea cea mai bună abordare este de a rezerva ferestre de timp „fără artefacte” în înregistrare. De exemplu, un scenariu obișnuit pentru EEG ambulatoriu ar fi înregistrarea datelor EEG de la un participant în timp ce acesta se deplasează și interacționează cu obiecte (gândiți-vă la un studiu al comportamentului de cumpărături într-un supermarket sau la un studiu de dezvoltare cu copii). Deși este posibil să existe multă mișcare în anumite momente ale înregistrării, analiza se concentrează pe momentele care sunt lipsite de artefacte.
Proiectarea experimentală poate, prin urmare, să se asigure că există momente de puțină activitate din care să se înregistreze – atunci când un participant se oprește să se uite la un raft din supermarket, de exemplu, sau când un copil este (în sfârșit!) nemișcat.
Acest lucru ridică, de asemenea, întrebarea ce hardware EEG este cel mai potrivit pentru setările ambulatorii. Căștile neuroelectrice au avantajul de a fi prevăzute cu o cască, ceea ce restricționează oarecum cantitatea de mișcare a electrozilor. De asemenea, acestea pot fi echipate cu o varietate de tipuri de electrozi, ceea ce poate ajuta în ceea ce privește viteza de aplicare sau calitatea semnalului.
Căștile ABM (Advanced Brain Monitoring) și Emotiv pot fi, de asemenea, purtate în mod portabil, iar datele pot fi colectate prin intermediul unei conexiuni Bluetooth, deși nu sunt configurate în cadrul unei bonete.
Măsurătorile repetate, în care participanții sunt expuși la același stimul, iar de fiecare dată pot fi colectate diferite secțiuni de date, pot fi utilizate pentru a genera o imagine completă a răspunsurilor neuronale pe întreaga durată de expunere la stimul.
Aceasta înseamnă, de exemplu, că datele EEG pentru primele 10 secunde ale primei expuneri la stimul ar putea fi completate cu cele 10 secunde ulterioare de la a doua expunere la stimul. Dacă se face o medie pe un număr suficient de încercări și de participanți, se poate construi în mod fiabil o viziune generală a răspunsurilor participanților.
Acest lucru se aplică, de asemenea, la proiectele de experimente în cadrul participanților – este mai valid să se compare asemănător în experimente. Acest lucru înseamnă, în esență, că compararea reacțiilor participanților la stimulul A cu reacțiile lor la stimulul B este mai validă decât compararea reacțiilor a două grupuri diferite de participanți.
Toate aceste abordări necesită însă și eforturi într-o altă zonă a studiului – în analiză.
Metode de analiză pentru EEG ambulatoriu
Este clar că colectarea datelor EEG dintr-un mediu care se schimbă dinamic pe o perioadă de timp reprezintă o provocare. Zgomotul dintr-o serie de surse este ușor de introdus.
Primul pas în analiza datelor este adesea inspecția vizuală – s-ar putea ca singurele date care sunt afectate de zgomot să fie prezente în momente ale experimentului (sau ale electrozilor) care nu sunt investigate (de exemplu, atunci când copilul nu este atent la stimuli / când persoana se plimbă între rafturi). Aceste părți zgomotoase ale datelor sunt pur și simplu eliminate.
Dacă zgomotul persistă în părțile importante ale datelor, următorul pas este să se aplice filtrarea. Filtrarea este deosebit de eficientă în cazul în care zgomotul este prezent în frecvențe foarte joase (sub 1 Hz) sau foarte înalte (peste 50 Hz) – frecvențe care, de obicei, nu prezintă interes pentru studiu.
În acest caz, se poate aplica datelor un filtru trece-înalt (suprimarea artefactelor sub un cutoff) sau un filtru trece-jos (suprimarea artefactelor deasupra unui cutoff). De exemplu, dacă întrebarea de cercetare se referă la activitatea alfa (care este o activitate în intervalul de frecvență de la 8 la 12 Hz), zgomotul de înaltă frecvență poate fi deseori eliminat în siguranță folosind un filtru trece-jos.
Artifactele sunt luate în considerare în cadrul iMotions? În cadrul iMotions, este important să se facă distincția între a lucra cu „date brute” sau cu „metrici”. Utilizatorii care folosesc iMotions ca instrument de înregistrare, exportă „datele brute” pentru procesarea ulterioară în software EEG specializat, cum ar fi EEGLAB, Fieldtrip, BCILAB, BESA sau Cartool.
Ca atare, utilizatorul deține controlul deplin (și are întreaga responsabilitate pentru) procesarea semnalului aplicat datelor. Alți utilizatori lucrează cu „metrici”, care sunt furnizate fie de hardware (pentru ABM sau Emotiv), fie de iMotions (de exemplu, „asimetrie frontală”). În acest caz, decontaminarea semnalului este deja luată în considerare în calculul metricilor.
Concluzie
EEG-ul ambulatoriu oferă promisiunea de a înțelege acțiunea creierului în medii realiste și dinamice. Ea vine, de asemenea, cu prețul unei calități (adesea) reduse a datelor. Din păcate, acest lucru nu poate fi evitat în totalitate, însă cu o abordare experimentală, o configurare a studiului și o manipulare a datelor corecte, efectele pot fi atenuate. Acest lucru înseamnă că cercetarea naturalistă poate fi finalizată.
În timp ce aceste metode de mai sus pot ajuta la tratarea datelor colectate din experimentele EEG ambulatorii, cel mai important și benefic aspect al oricărui experiment (ambulatoriu sau nu) se bazează pe pilotarea abordării înainte de a o extinde la mai mulți participanți. Testarea testului este crucială pentru o cercetare de succes, deoarece vă permite să înțelegeți ce funcționează și ce nu funcționează.
Sperăm că v-a plăcut să citiți despre ce este EEG ambulatoriu și cum funcționează. Dacă doriți o prezentare mai profundă a EEG-ului, atunci descărcați ghidul nostru gratuit de mai jos.
