Ανάλυση της εγκεφαλικής λειτουργίας σε ακουστικό ερέθισμα με επίλυση του προβλήματος εκτίμησης των πηγών με τη Μέθοδο Δυναμικής Αντιστοίχισης με Στατιστική Παραμετροποίηση και υπολογισμό της λειτουργικής συνδεσιμότητας στο χώρο των ηλεκτροδίων με τη Μέθοδο Κλειδώματος Φάσης - Μαστακούρη, Αναστασία-Αταλάντη (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών, 2015)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η εγκεφαλική λειτουργία κατά τη διάρκεια ενός ακου- στικού ερεθίσματος συχνότητας 1000 Hz και διάρκειας 500 ms. Στόχος είναι ο εντοπισμός των περιο- χών του εγκεφάλου που μετέχουν στην πρόσληψη, αντίληψη και επεξεργασία ενός τέτοιου μονοτονι- κού ακουστικού ερεθίσματος. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι ανάλυση στον χώρο των πηγών του εγκεφάλου καθ’ όλη την χρονική διάρκεια του πειράματος, μέσω της επίλυσης του προβλήματος εκτίμησης των πηγών και μέσω του υπολογισμού της λειτουργικής συνδεσιμότητας στο χώρο των αισθητήρων μεταξύ των 32 ηλεκτροδίων του εγκεφαλογράφου. Για την εκτίμηση των πηγών από έναν χώρο 32 ηλεκτροδίων πραγματοποιείται αρχικά ο υπολο- γισμός του ευθέως προβλήματος με χρήση των συντεταγμένων των ηλεκτροδίων πάνω στο σύστημα συντεταγμένων του κεφαλιού, των αγωγιμοτήτων των τριών στρωμάτων του ανθρώπινου κεφαλιού (τριχωτό της κεφαλής, εσωτερικό του κρανίου, εξωτερικό του κρανίου), μιας κατανομής 4096 πηγών ανά ημισφαίριο με χρήση επαναλαμβανόμενου οκταέδρου και τέλος με χρήση της αριθμητικής μεθό- δου ορίων (BEM) για τον υπολογισμό του ηλεκτρικού πεδίου. Στη συνέχεια επιλύεται το αντίστροφο πρόβλημα, το οποίο χρησιμοποιεί με τη σειρά του τη λύση του ευθέως μοντέλου, τις μετρήσεις ηλε- κτροεγκεφαλογραφίας από τα 32 ηλεκτρόδια καθώς και τον πίνακα συνδιακύμανσης θορύβου για τις μετρήσεις, κάνοντας χρήση της μεθόδου Δυναμικής Αντιστοίχησης με Στατιστική Παραμετροποίηση (dSPM). Για τον υπολογισμό της λειτουργικής συνδεσιμότητας μεταξύ των 32 ηλεκτροδίων χρησιμοποιεί- ται η μέθοδος Κλειδώματος Φάσης (PLV). Ο υπολογισμός των τιμών του κλειδώματος φάσης πραγ- ματοποιείται με χρήση μιας παραλλαγμένης έκφρασης της PLV η οποία αντί του μετασχηματισμού Hilbert, χρησιμοποιεί διαφασματικές πυκνότητες. Η παρούσα διπλωματική εργασία επεξεργάζεται δεδομένα που προέρχονται από μία ερευνητική δραστηριότητα που λαμβάνει χώρα στο Εργαστήριο Βιοϊατρικών Προσομοιώσεων και Απεικονιστι- κής Τεχνολογίας του Ε.Μ.Π. σε συνεργασία με το Ερευνητικό Πανεπιστημιακό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγιεινής-ΕΠΙΨΥ. Για τον υπολογισμό όλων των ανωτέρω γίνεται χρήση ενός μέσου μοντέλου αν- θρώπινου εγκεφάλου, καθώς και χρήση της πλατφόρμας MNE-Python. Από την επεξεργασία προκύπτουν αποτελέσματα που επιβεβαιώνουν την μέχρι τώρα σχετική έρευνα για την ακουστική λειτουργία σε πολλά κρίσιμα σημεία. Τα σημαντικότερα από αυτά τα ση- μεία είναι: η ένδειξη της εγκεφαλική λειτουργίας (ακουστική αντίληψη και επεξεργασία) σε ερέθισμα συχνότητας 1 kHz με εστιασμένη δραστηριότητα στον ακουστικό φλοιό στις ζώνες συχνοτήτων θήτα και χαμηλή άλφα (3.5-10 Hz), η έναρξη της ενεργοποίησης κοντά στην χρονική στιγμή των 100 ms μετά την έναρξη του ερεθίσματος και, τέλος, η διασπορά της ενεργοποίησης σε περιοχές του βρεγ- ματικού και κροταφικού λοβού μετά το πέρας του ερεθίσματος. Όσον αφορά την λειτουργική συνδε- σιμότητα στον χώρο των ηλεκτροδίων, παρατηρούμε έντονη σύνδεση μεταξύ των ηλεκτροδίων του ακουστικού φλοιού και κάποιων περιοχών του βρεγματικού.