پروژه بررسی ویژگی‌های سیگنال‌های الکترو انسفالوگرافی کودکان دختر و پسر مبتلا به اوتیسم و سالم در باندهای آلفا، بتا، گاما و تتا براساس دستگاه Emotive Epoch

چـکـیــده

اوتیسم یک اختلال ذهنی است که باعث اختلال در ارتباطات و تعاملات اجتماعی می‌شود. با توجه به اینکه اوتیسم بر خصوصیات اصلی انسان اثر می‌گذارد برای کمک به این بیماران، شیوه‌های مختلف جهت تشخیص هرچه زودتر آن، توسط پژوهشگران ارائه شده است. سیگنال الکتروانسفالوگرام یکی از راههایی است که می‌توان به کمک آن به تشخیص ناهنجاری‌های مغزی پرداخت. این سیگنال‌ها، انواع فعالیت‌های مغزی را نشان داده و براساس آن می‌توان نواحی درگیر مغز را شناسایی کرد.

در مرحله اولیه این پژوهش به بررسی میزان دقت سیگنال‌های ثبت شده با دستگاه 14 کاناله Emotive Epoch بر اساس ویژگی اسپکتوگرام در باندهای مختلف پرداخته می‌شود. اسپکتوگرام سیگنال‌های EEG دو گروه استخراج  و سپس با نتایج تحقیقات پژوهشگران دیگر مقایسه می‌شودکه دیده خواهد شد که نتایج به دست آمده همسو با نتایج دیگر پژوهشگران از جمله شیخانی و همکاران می‌باشد. 

با توجه به نتایج پژوهش، کانال های O1 ، O2 ،AF3 و FC5 چهار کانال با ارزش جهت شناسایی بیماران اوتیسم است ، در مقایسه تفاوت بین اسپکتوگرام های کانال ها دیده می‌شود که درصد اختلاف کانال‌های مغزی بین کودکان سالم و اوتیسمی در کانال O1 با 11.43 درصد، O2 با 11.43 درصد و AF3 با 11.87 درصد و FC5 با 12.65 درصد ، دارای بیشترین اختلاف می‌باشند. با نحوه قرارگیری این کانال‌ها بر روی سر یافته شد که نیمکره چپ و دولوب فرونتال و پس سری در کودکان اوتیسمی دارای مشکلات بارزتری می‌باشد. با مقایسه درصد اختلاف بین باندهای آلفا، بتا ،تتا و گاما بین کودکان سالم و اوتیسمی مشاهده شد باند تتا با 25 درصد و باند آلفا با 19 درصد بیشترین اختلاف را بین این دو گروه دارد.

در مرحله بعد به مقایسه اسپکتوگرام کودکان دختر و پسر مبتلا به اوتیسم همچنین مقایسه اسپکتوگرام آن‌ها با دختران و پسران سالم پرداخته می‌شود. نتایج نشان داده شده حاکی از آن است که چهارکانال O1، FC5،F3 وaf 3جهت شناسایی چهار گروه، دختر و پسر، اوتیسم و سالم مناسب است. ویژگی انرژی اسپکتوگرام دختران اوتیسم در سه باند آلفا، بتا وتتا دارای بیشترین مقدار بین چهارگروه بوده درنتیجه دختر اوتیسمی شناخته می‌شود. در قسمت بعد انرژی اسپکتوگرام باند گاما پسر اوتیسمی به مقدار 37 درصد کل انرژی بوده و از سایر گروه‌ها بیشتر است، در نتیجه پسر اوتیسمی قابل شناسایی است. در بخش شناسایی پسر و دختر سالم، با توجه به نزدیک بودن مقادیر انرژی در 4 باند مختلف از ویژگی‌های کوهرنس و آنتروپی اسپکتوگرام استفاده شد که نشان داد ویژگی‌های کوهرنس و آنتروپی در پسران سالم از دختران سالم 15 درصد بیشتر است. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از ویژگی‌های اسپکتوگرام می‌توان به جداسازی کودکان مبتلا به اوتیسم و سالم پرداخت.

واژگان کلیدی: اسپکتوگرام، اوتیسم، ایموتیو ایپک ، الکتروانسفالوگرافی

شکل ‏4‑24 کانالها در شناسایی گروه ها در جدول در هم ریختگی جهت نمایش تفاوت سنجی

در این مطالعه، مؤلفه های مستقل سیگنالهای EEG مربوط به 2۰ کودک سالم و 20 کودک بیمار بدون استفاده از تبدیل ICA استخراج گشته و سپس با استفاده از پردازشهای مختلف ویژگی های باندهای مختلف استخراج شد. نتایج این بررسی ها برای افراد دو گروه با استفاده از تحلیل آماری آزمون T و در نظر گرفتن ۰۵/ ۰>p با یکدیگر مقایسه شده اند. 

نتیجه کلی شبیه سازی به این صورت است که کانالهای O1،O2،FC5، و AF3 بهترین کانال ها برای شناسایی اوتیسم به کمک ویژگی های اسپکتوگرام و کانال های O1 ،FC5،F3 و AF 3در طبقه بندی گروه ها مهم هستند. شکل زیر بیانی کامل از نتیجه گیری کانالها را اعلام می کند.

الف	ب	ج

شکل ‏5‑1 موقعیت نقاط دارای اختلاف چشمگیر در روش شیخانی (الف)، کانال های مناسب جهت شناسایی اوتیسم (ب)، کانالهای مناسب جهت طبقه بندی (ج)

با توجه به شکل فوق کانال های O1 و O2 و FC5 و AF3 با روش شیخانی مشابهت دارد و F3 کانال با ارزش جهت شناسایی و طبقه بندی توسط این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته است.

نتایج نشان داد که در کودکان اوتیسمی، همبستگی مؤلفه ها در نیمکره چپ شامل کانالهای O1 و O2 و FC5 و AF3 نسبت به دیگر نواحی پائین تر از کودکان سالم است. در مرحله بعد از ویژگی دیگر اسپکتوگرام به نام کوهرنس استفاده شد و نشان داد که می توان جنسیت را با توجه به کانال F3 در مرکز قرار گیری مغز هر دو گروه تفکیک نمود. 

شکل ‏3‑6 دستگاه Emotiv Epoch