هدست های با الکترود متغیر و ثابت

مقایسه محل قرارگیری الکترود ثابت در مقابل متغیر

بازار دستگاه های نوروتکنولوژی در حال رشد است و ابزارهای جدید زیادی در دسترس است. پیدا کردن هدست EEG مناسب می تواند یک چالش باشد. ویژگی های زیادی وجود دارد که بر این تصمیم تأثیر می گذارد، اما یکی از موارد بسیار مهم این است که آیا EEG طرح سنسور ثابت یا متغیر دارد؟ طرح های متغیر انعطافپذیری را به شما می دهند و طرح های ثابت برعکس. ما در اینجا مزایا و معایب هر نسخه را توضیح می دهیم.

نواحی و عملکرد مغز

لایه بیرونی مغز، قشر مغز نامیده می شود، جایی که بسیاری از عملکردهای کلیدی سیستم عصبی در آن انجام می شود. قشر مغز انسان به چهار قسمت تقسیم می شود: لوب فرونتال، لوب جداری، لوب تمپورال و لوب پس سری. هر منطقه تقسیم بندی شده است و با عملکردهای مغزی خاصی همراه است.

مناطق فیزیولوژیکی به برخی از عملکردها یا رفتارهای اصلی مرتبط هستند. نواحی مختلف مغز (لوب های مغز) و وظایف اصلی آنها:

پیشانی: استدلال، کنترل گفتار و حرکت، احساسات و حل مسئله

مرکزی: حسی حرکتی

آهیانه: توجه، درک و پردازش محرک های مربوط به حواس (دما، لامسه، فشار، درد و …).

اکسیپیتال: بینایی

زمانی: تفسیر و پردازش حافظه، معنا و محرک های شنیداری

سیستم های EEG 10-5 ، ۱۰-۱۰ و ۲۰ ۱۰

تبادلات بیوشیمیایی بین سلولها، زمانی که نورونها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، فعالیت الکتریکی کوچکی ایجاد می کنند. یک سیگنال الکتریکی از یک نورون به نورون دیگر قابل ضبط نیست، اما وقتی میلیونها نورون همگام می شوند، میدان الکتریکی تولید شده را می توان از پوست سر اندازه گیری کرد. این فعالیت الکتریکی مغز یا سیگنال های الکتروانسفالوگرافی EEG قبل از ثبت از طریق بافت، استخوان و مو منتقل می شود و دامنه آن بسیار کاهش می یابد.

در EEG ، اگر بخواهیم آزمایشهایمان قابل تکرار باشد یا بخواهیم ضبطهایمان را با داده های ثبت شده توسط افراد مختلف مقایسه کنیم، مکان حسگرها بسیار مهم است. به همین دلیل است که در سال ۱۹۴۷، کمیته ای برای ایجاد استانداردی تعیین شد که تمام روش های اندازه گیری EEG الکتروانسفالوگرام را یکپارچه می کند. این کمیته EEG سیستم ۱۰-۲۰ را به عنوان راهی برای تعیین موقعیت و برچسب گذاری کانال های EEG ابداع کرد و حداقل ۲۱ الکترود را برای بررسی مغز بزرگسالان پیشنهاد کرد. سیستم بین المللی برای قرار دادن EEG روی سر، بر اساس در نظر گرفتن چهار نقطه عطف جمجمه، به طور متناسب الکترودهای EEG را روی سطح سر توزیع می کند.

قرار دادن الکترود EEG از سیستم بین المللی پیروی می کند که آنها را بر اساس نواحی قشر مغز زیرین برچسب گذاری می کند. برچسب ها به لوب یا ناحیه ای از مغز که توسط هر سنسور ثبت می شود اشاره دارد:

• نواحی اصلی عبارتند از فرونتو-قطبی(Fp)، فرونتال (F)، مرکزی (C)، گیجگاهی (T)، جداری (P)و پس سری (O).

• با توجه به موقعیت جانبی آنها، اعداد فرد(۱،۳،۵،۷) به الکترودهایی که در نیمکره چپ قرار گرفته اند، اعداد زوج(۲،۴،۶،۸)  به الکترودهای روی نیمکره راست اشاره دارد.

• الکترودهای روی خط وسط (خط صفر) با حرف “z” برچسب گذاری می شوند. بسته به درصد فاصله بین سنسورها، اگر از توزیع ۱۰ % و ۲۰ % فواصل منحنی مرجع مرکزی ساژیتال و کرونال شروع کنیم، طرح ۱۰-۲۰ را با مجموع ۲۱ سنسور خواهیم داشت. اگر این خطوط میانی به ۱۰ % تقسیم شوند، طرح ۱۰-۱۰ را با ۸۱ حسگر خواهیم داشت و در نهایت، اگر وضوح را با فواصل ۵% اضافه کنیم، سیستم EEG 10-5 را با ۳۲۰ الکترود خواهیم داشت. با استفاده از این استاندارد مکانهای الکترود پوست سر EEG ، می توان به راحتی EEG یک حسگر معین را با عملکردهای مختلف مغز، بسته به موقعیت آنها در طرح سنسور، مرتبط کرد. تصویر زیر عملکردهای مغز در هر ناحیه و معادل آن با سیستم الکترود ۱۰-۲۰ را نشان می دهد.

ارتباط بین عملکردهای مغز و آرایه الکترود EEG استاندارد IFCN.

همه سیستمهای EEG از این استاندارد پیروی می کنند، نه تنها به این دلیل که نتایج را می توان با نتایج دیگر در ادبیات تحقیق مقایسه کرد، بلکه به این دلیل که توصیف ساده، به روشی یکپارچه، ناحیه/عملکرد مغز را می توانیم با هر سنسور به آن دسترسی داشته باشیم(یا با استفاده از هدست).

طرح بندی با قرار دادن الکترودهای EEG متغیر یا ثابت 

دو نوع سیستم هدست وجود دارد:

۱٫هدست هایی که چیدمان متغیری از سنسورها دارند و حسگرها را می توان در موقعیت های مختلف الکترود قرار داد.

هدست EEG با چیدمان متغیر: این سیستم ها امکان جابجایی موقعیت های قابل تعویض خود را برای تطبیق آزمایش های مختلف فراهم می کنند. این فرآیند معمولاً در محیط های آزمایشگاهی اتفاق می افتد، جایی که در طول مراحل تحقیقات اکتشافی، جایی که پوشش بالای حسگر سر و انعطافپذیری بر جنبه های دیگر مانند راحتی یا ارگونومی اولویت دارد.

این نوع هدست های EEG معمولا از یک کلاه EEG نواری تشکیل شده اند که کل سر را می پوشاند. سوراخ هایی روی نوارهای هدست تعبیه شده که می توان الکترودها را در آن قرار داد. هدست ۸ کانال EEG با قابلیت تنظیم سایز سر و تغییر مکان الکترودها یکی از محصولات  IEEG است که می توان در موارد تست های آزمایشگاهی و تحقیقاتی براحتی از آن استفاده کرد و سازگار با نمونه بردارهای سیگنال مغزی IEEG-8A و IEEG-8B است.

۲٫ هدست هایی که چیدمان ثابت دارند (محل قرارگیری الکترود EEG قابل تغییر نیست).

هدست EEG با چیدمان الکترود ثابت: مکان های حسگر در این سیستم ها از پیش تعریف شده است. الکترودها ثابت هستند و نمی توان آنها را از یک موقعیت به موقعیت دیگر منتقل کرد. این سیستم ها برای اندازه گیری فرآیندهای ذهنی خاص طراحی شده اند و فقط نواحی مورد نیاز مغز را برای برنامه پوشش می دهند. هدست ۸ کانال EEG با قابلیت تنظیم سایز سر در فروشگاه IEEG موجود است و سازگار با نمونه بردارهای سیگنال مغزی IEEG-8A و IEEG-8B است.

تعریف یک چیدمان الکترود بهینه امکان طراحی هدست سبک تر و کمتر تهاجمی را فراهم می کند. سهولت استفاده، راحتی، و قرار دادن یا راه اندازی سریع EEG ویژگی هایی هستند که یک طرح ثابت را برای یک آزمایش ارزشمند می کنند. این سیستم ها طراحی ساده ای دارند که امکان قرارگیری خود را فراهم می کند.

نحوه انتخاب EEG با قرار دادن الکترود متغیر یا ثابت

اگرچه هدستهای EEG با چیدمان ثابت می توانند برای ضبط EEG تقریباً در هر تنظیماتی مورد استفاده قرار گیرند، هدف اصلی این فناوریها رسیدگی به محیط های دنیای واقعی یا محصولات یا خدمات حرفه ای است. یک راه آسان برای تطبیق هر دو EEG با سنسورهای متغیر یا ثابت در یک خط لوله تحقیقاتی عمومی عبارت است از:

فاز ۱ – مرحله تحقیقات اکتشافی: از هدست های EEG با چیدمان حسگرهای متغیر و نرخ نمونه برداری بالاتر برای درک رفتار انسان در موقعیت های کنترل شده استفاده کنید. در این مرحله، اولویت به دست آوردن داده هایEEG  با تعداد زیادی سنسور، با پوشش بالای مغز و با وضوح و دقت بسیار بالا است.

فاز ۲ – بهینه سازی برنامه: از تکنیک های پردازش سیگنال EEG استفاده کنید تا بفهمید که کجا و چگونه ارتباط عصبی زیربنایی رفتار را می توان اندازه گیری کرد.

فاز ۳ – فاز برنامه گرا: از هدست های EEG با طرح های سنسور ثابت برای درک رفتار انسان در سناریوهای طبیعی استفاده کنید. در این مورد، اولویت، داشتن یک فناوری ضبط EEG با کاربری آسان و راحت است تا با حسگرهایی که فقط روی نواحی مربوطه مغز هستند فقط فعالیتهای مغزی مورد نیاز را اندازهگیری کنند.

نتیجه گیری

• اگر برای مطالعات شما انعطاف پذیری لازم است، یک سیستم مانیتورینگ EEG با چیدمان متغیر باید گزینه ارجح باشد. آنها در مراحل تحقیقاتی اکتشافی بسیار مفید هستند. در غیر این صورت، اگر به دستگاه خود برای برنامه های کاربردی در دنیای واقعی نیاز دارید، فناوری های EEG با چیدمان حسگرهای ثابت که برای برنامه های خاص بهینه شده اند را در نظر بگیرید.

سایر عوامل مهم تعیین کننده عبارتند از:

• تنظیم و زمان قرار دادن: معمولاً زمان آماده سازی و قرار دادن الکترودهای ثابت بسیار کمتر از الکترودهای متغیر است، زیرا موقعیت آنها از پیش تعریف شده است و اپراتور نیازی به قرار دادن آنها ندارد.

• قابلیت استفاده و طراحی: به دلیل چیدمان بهینه و ثابت الکترود، این سیستم ها سبک تر و راحت تر از EEG های متغیر هستند. طراحی آنها کمتر تهاجمی و نوآورانه تر است، بنابراین در شرایطی که تصویر و ادراک عوامل مهمی هستند (ادغام کاربر با محیط، رویدادهای بازاریابی و غیره) یا زمانی که شخصی که سیستم را راه اندازی می کند، مناسب تر هستند.