روشهای ثبت فعالیت مغزی


سیگنالهای منعکس کننده فعالیت مغزی

فعالیت مغزی شامل سه نوع فرایند است: الکتریکی، شیمیایی و متابولیکی. شناخته شده ترین این سه فرایند، فعالیت الکترومغناطیسی است که منجر به ایجاد پتانسیل عمل در نورون می شود، که خود این فعالیت  نتیجه رویدادهای شیمیایی در داخل و اطراف نورون است. پتانسیل عمل و سایر پدیده‌های الکتریکی باعث میشوند تا فعالیت الکتریکی مغز توسط روشهایی از قبیل الکتروانسفالوگرافی(EEG)، مگنتوانسفالوگرافی(MEG) و الکتروکورتیکوگرافی (ECoG) و یا با استفاده از میکروالکترودهای کاشته شده در بافت مغز ثبت شود. هرچند، این روشها دارای معایبی هستند، سنسورهای EEG و MEG در فاصله دورتری از نورونها قرار دارند، در نتیجه سیگنال های ثبت شده توسط این سنسورها شناسایی دقیق سطوح فعال مغز امکان پذیر نیست. علاوه براین، از آنجا که جهت گیری نورونها نسبت سنسورها، اندازه گیریها را به شدت تحت تاثیر قرار میدهد، برخی از مناطق مغزی توسط این سنسورها کمتر قابل مشاهده است. الکترودهایی که به طور مستقیم در روی قشر مغزی و یا داخل قشر مغزی قرار میگیرند، فعالیت موقعیت محلی خودشان را ثبت می کنند و تنها فعالیت منطقه محدودی را ثبت می کنند. بنابراین، روشهای مبتنی بر فعالیت الکتریکی نورونها محدودیتهای ذاتی مهمی دارند. فعالیت مغز را میتوان توسط اندازه گیری فرایندهای شیمیایی نیز ثبت کرد، اما روشهایی که این اندازه گیریها را در مغز انسان انجام میدهند(مانند PET) هنوز خیلی پیشرفته نیستند و جای کار دارند. در این روشها برخی نشانگرهای خاصی به داخل بدن انسان تزریق می شود که این روشها رزولوشن زمانی ضعیفی دارند.

با توجه به محدودیتهای روشهای الکتریکی و شیمیایی، اخیرا تلاشهایی زیادی در اندازه گیری فرایندهای متابولیکی جهت مطالعه فعالیت مغزی انجام شده است. ما در این مطالعه، روشهای ثبت فرایند متابولیکی مغز را توضیح خواهیم داد.

فرایند متابولیکی شامل مصرف انرژی است. زمانی که نورنها فعالیتشان را زیاد می کنند، به عبارت دیگر وقت نرخ فایرنینگ نورونها زیاد می شود، انرژی زیادی مصرف می کنند، این انرژی توسط واکنشهای شیمیایی در داخل و اطراف نورونها تامین می شود. فعالیت متابولیسم افزایش یافته، تقاضا برای سوخت های اولیه (گلوکز (قند) و اکسیژن)جهت سوخت و ساز بدن را افزایش می دهد. به خاطر اینکه افزایش تقاضا با افزایش جریان خون در این مناطق همراه است، می توان این تغییرات را تشخیص داد. از آنجایی که جریان خون در مغز به شدت کنترل شده و به صورت محلی تنظیم شده است، نقش نشانگر(Marker) برای فعالیت های نورونی را بازی می کند. در جلسه بعد توضیح خواهیم داد که چگونه سیگنالهایی که نشان دهنده افزایش جریان خون در مغز هستند( که با اسم پاسخ دینامیکی شناخته می شود، را میتوان آشکار کرد و برای ساخت تصاویر مغزی با جزئیات دقیق استفاده کرد و  این تصاویر فعالیت مغزی فرد را نشان دهند.


دیدگاه ها

دیدگاهتان را بنویسید

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

code

5 دیدگاه

  1. samane

    سلام
    می خواستم در مورد اصطلاح single trial سوال کنم. که وقتی تاکید می کنند سیگنال eeg از این نوع است یعنی فقط با یک بار ثبت این سیگنال به دست آمده؟ و اگر این اصطلاح بیان نشود یعنی با چند بار ثبت و میانگین گیری به دست آمده است؟

    • مهتاب فرجی

      سلام.
      در ثبت سیگنال‌های EEG بخصوص BCI الکترودهای ثبت بر روی سر سابجکت قرار میگیرد و در طول یک زمان مشخصی (مثلا 30 دقیقه) سیگنال EEG بصورت پیوسته ثبت میشود. اگر بحث BCI باشد، در طول ثبت، در بازه های زمانی مشخصی از شخص خواسته میشود یک تسکی را انجام میدهد(مانند تصور یک حرکت، یا نگاه کردن به مانیتور). سیگنال های مغزی ثبت شده از شروع یک تسک تا پایان یک تسک را یک تک ترایال یا single trial میگویند.

      موفق باشید
      آکادمی آنلاین مهندسی پزشکی و هوش مصنوعی

  2. پریسا

    با سلام
    خیلی ممنون از مطالب مفیدتون.
    خواستم اگر میشه لطفا رفرنس این متن رو بگید. چون من توی مراجع دسته بندی به این شکل ندیدم. البته من رشته ام مهندسی پزشکی نیست.
    با تشکر

    • mohammad_1369

      سلام وقت بخیر
      این مطالب براساس کتاب مرجع wolpaw برای bci هست.

  3. سعید ناصری

    با سلام
    ببخشید من رشتم پزشکی یا مهندس پزشکی نیست ولی یک سوال دارم که اگه منو راهنمای کنید خیلی ممنون میشم
    ایا از این الکترود ها که سنسور NeruSKY-TGAM ثبت می کند میتوان دستورات حرکتی مغز را که به دست یا پا ارسال می کند را فهمید
    اگه کسی منو بتونه راهنمایی کنه ممنون میشم که پیشنهاد های خود را به ایمیل بنده ارسال کنه
    http://Www.Saeidnaceri66@gmail.com