پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار،SSVEP چیست؟


پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار یا Steady State Visual Evoked Potential (SSVEP) پاسخ نورلوژیکی مغز به یک محرک بینایی است. وقتی یک محرک بینایی با فرکانس بالای 6 هرتز روشن خاموش و شود و فرد به این محرک بینایی خیره شود در نتیجه آن مغز ما در پاسخ به این محرک بینایی پتانسیلی به نام پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار( SSVEP ) ایجاد می‌کند که این پتانسیل هم فرکانس با فرکانس محرک بینایی یا هارمونیکهای آن فرکانس است.

پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار (SSVEP) چیست؟

وقتی به یک محرک بینایی‌ای که صفحه نمایشگر این محرک با فرکانس بزرگتر از 6 هرتز روشن خاموش شود، خیره شویم، در نتیجه آن مغز ما در پاسخ به این محرک بینایی پتانسیلی به نام پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار، SSVEP، ایجاد می‌کند که این پتانسیل هم فرکانس با فرکانس محرک بینایی یا هارمونیکهای آن فرکانس است.

پردازش سیگنال مغزی مبتنی بر SSVEP

پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار

 

 

در چه نواحی از مغز پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار بهتر مشاهده می‌شود؟

برای اینکه شناخت بهتری از SSVEP داشته باشیم بهتر است بدانیم که کدام بخش از مغز ما مسئول پردازش اطلاعات بینایی است.  همانطور که در تصویر زیر هم مشخص است وقتی ما به یک تصویر نگاه میکنیم، اطلاعات تصویر از شبکیه چشم وارد مغز شده و به ناحیه پس سری منتقل میشوند. که اولین مرحله پردازش اطلاعات در این ناحیه انجام میشود، که به ناحیه قشر بینایی اولیه  معروف است. بعد از این اطلاعات دو مسیر Dorsal  و ventral را طی میکنند.

در مسیر ventral نوع تصویر(what) تشخیص داده میشود و در مسیر dorsal موقعیت تصویر(where)!

پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار

همانطور که در تصویر هم نشان داده ایم، اطلاعات بینایی در ناحیه پس سری وضوح بهتری دارند و اگر تمرکز ما در ثبت سیگنال مغزی مبتنی بر ssvep در ناحیه پس سری باشد، اطلاعات بهتری ثبت خواهیم کرد و رمزگشایی این اطلاعات ساده تر خواهد بود.

 

از چه نواحی مغز سیگنال EEG مبتنی بر SSVEP ثبت کنیم؟

همانطور که میدانیم مغز ما از بخشهای مخلتفی تشکیل شده که هر بخش از آن وظیفه خاصی را انجام میدهد.هر بخش مغز از میلیون‌ها نورون تشکیل شده که جهت پردازش اطلاعات باهم در ارتباط هستند.  این سلولها برای برقراری ارتباط با یکدیگر و دیگر سلولهای بدن ، پیامهای عصبی رد و بدل می کنند. پیامهای عصبی ماهیت الکتریکی-شیمیایی دارند. در EEG ماهیت الکتریکی پیام های عصبی مدنظر است و به آن سیگنال الکتریکی گفته می‌شود.

همانطور که گفتیم عمده ترین پردازشهای بینایی در ناحیه پس سری مغز اتفاق میافتد! برای همین پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار، SSVEP،  به طور عمده در ناحیه پس سری مغز مشاهده می‌شود و همراه با سایر فعالیتهای مغزی توسط الکترودهای قرار گرفته در سطح پوست سر ثبت می شود. در شکل زیر توگرافی سیگنال مغزی مبتنی بر ssvep نمایش داده شده است.

پردازش سیگنال EEG مبتنی بر SSVEP

 در ثبت سیگنال eeg ما باید تمرکزمان در نواحی باشد که مرتبط با تسک مورد نظر است.  چرا که بیشترین اطلاعات را درباره تسک مورد نظر ارائه میدهند. پس اگر بخواهیم اطلاعات مرتبط با بینایی را ثبت کنیم، بهتر است که الکترودهای بیشتری را  در ناحیه پس سری مغز قرار دهیم.

 

سیگنال EEG مبتنی بر SSVEP

پتانسیل ایجاد شده توسط مغز همراه با سایر اطلاعات توسط الکترودهای قرار گرفته در سطح جمجمه فرد ثبت می شود.اطلاعات ثبت شده حاوی پتانسیل SSVEP، سایر فعالیتهای مغز و نویز پس زمینه است. در دوره ها همیشه از اصطلاح اطلاعات مشترک استفاده میکنیم، اینجا هم به اطلاعات غیر SSVEP اطلاعات مشترک می گوییم، که باید از شرشون خلاص بشیم! چرا که کار تجزیه و تحلیل رو سخت می‌کنند!

پردازش سیگنال مغزی مبتنی بر SSVEP

واسط مغز و کامپیوتر مبتنی بر پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار

 در حوزه واسط مغز وکامپیوتر از این خاصیت مغز به طور عمده جهت کمک به افراد ناتوان استفاده می‌کنند. برای این منظور در هر BCI مبتنی بر SSVEP نیز تعدادی محرکهای بینایی در نظر می‌گیرند که صفحه نمایشگر هر کدام از این محرکهای بینایی با فرکانس متفاوتی (بیشتر از 6 هرتز) روشن خاموش می‌شوند و یک کلاه EEG هم روی سر فرد قرار میگیرد و از فرد خواسته می شود که به  یکی از این محرکهای بینایی خیره شود و و همزمان که فرد به این محرکهای بینایی نگاه میکند سیگنال مغزی فرد نیز ثبت میشود.

در نتیجه خیره شدن فرد به این محرکهای بینایی SSVEP مربوط به محرک ایجاد شده و همراه با سایر فعالیتهای مغزی ثبت می‌شود. سپس واسط مغز کامیپوتر این سیگنال EEG را دریافت کرده و تجزیه و تحلیل میکند و تشخیص می‎دهد که فرکانس SSVEP چقدر هست یا به عبارتی فرد به کدام محرک بینایی نگاه کرده است و آنرا به یک دستوری کنترلی تبدیل کرده و Deviceی را کنترل می‌کند.

روشهای زیادی مطرح شده اند  تا بتوانند با دقت بالاتری از روی سیگنال مغزی فرد تشیخص دهند که فرکانس SSVEP چقدر هست تا بتوانند در کاربردهای واسط مغز-کامپیتوری جهت کمک به افراد ناتوان استفاده کنند.

در BCI مبتنی بر SSVEP فرد تنها با نگاه کردن به محرک های بینایی  میتواند Deviceی (از قبیل ویلچر، بازوی مصنوعی و …) را کنترل کند.

هدف  اصلی در واسط مغز و کامپیوتر مبتنی بر SSVEP تشخیص فرکانس SSVEP هست یا به عبارتی هدف این است که از روی سیگنال EEG فرد تشخیص دهند که فرد به چه محرک بینایی خیره شده است تا به یک دستور کنترلی تبدیل کرده و Device  مورد نظر را کنترل کنند.

کاربرد واسط مغز و کامپیوتر مبتنی بر SSVEP

اگر ما بتوانیم فرکانس SSVEP را تشخیص دهیم در کارهای مختلفی میشه از این خاصیت نوروفیزیولوژیکی استفاده کرد و به افراد ناتوان کمک کرد تا استقلال علملکردی خودشون رو بدست بیارند!

همانند تصویر زیر در کنترل ویلچر…

کنترل ولیچر با واسط مغز و کامپیوتر مبتنی بر ssvep

همانند این مثال در جاهای مختلفی میتوان از BCI مبتنی بر SSVEP استفاده کرد…

کنترل ولیچر با استفاده از سیگنال های مغزی ssvep

تایپ متن در کامپیوتر با استفاده از سیگنالهای مغزی ssvep

کنترل بازوی رباتیکی با استفاده از سیگنال های ssvep

 


دیدگاه ها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

code