Co to jest EEG (elektroencefalografia) i jak to działa?

Twój mózg rządzi. Pomyśl o ostatnim razie, kiedy próbowałeś rozwiązać krzyżówkę lub zacząłeś uczyć się nowego języka. Przypomnij sobie, kiedy ostatni raz obudziłeś się w środku dziwnego snu lub musiałeś znaleźć drogę w mieście, w którym nigdy wcześniej nie byłeś.

Jak myślisz, śnisz, widzisz i czujesz, twój mózg jest stale aktywny, wchłaniając wszystkie informacje, zagęszczając i ponownie łącząc istniejące dane oraz integrując wszystko w spójne doświadczenie. Dla ciebie, to doświadczenie stanowi twoją rzeczywistość.

Twój mózg jest żywy. Twój mózg kształtuje sposób, w jaki postrzegasz swoje środowisko, filtruje lub podkreśla obiekty i informacje najbardziej istotne dla Ciebie. Tworzy własne historie oparte na twoich myślach, emocjach, pragnieniach i doświadczeniach, ostatecznie kierując twoim zachowaniem.

W tym artykule otrzymasz podstawowy przegląd EEG i jak to działa:

• EEG mierzy aktywność elektryczną mózgu
• Co to jest EEG i jak działa
• Jak można interpretować dane EEG
• Integracje EEG

.

• EEG Ceny
• EEG i prezentacja bodźca

EEG mierzy aktywność elektryczną mózgu

Mózg składa się z miliardów komórek, połowa z nich to neurony, połowa z nich pomaga i ułatwia aktywność neuronów. Neurony te są gęsto połączone ze sobą za pośrednictwem synaps, które działają jako bramy aktywności hamującej lub pobudzającej.

Każda aktywność synaptyczna generuje subtelny impuls elektryczny zwany potencjałem postsynaptycznym. Oczywiście, wybuch pojedynczego neuronu jest trudny do wykrycia bez bezpośredniego kontaktu z nim. Jednakże, gdy tysiące neuronów strzelają synchronicznie, wytwarzają pole elektryczne, które jest wystarczająco silne, aby rozprzestrzenić się przez tkankę, kości i czaszkę. W końcu można je zmierzyć na powierzchni głowy.

Pomyśl o tym jak o ciągłym huku subtelnych trzęsień ziemi. Każde z nich może być zbyt małe, aby je zauważyć, ale jeśli kilka z nich wystąpi w tym samym czasie, w tym samym miejscu i w tym samym rytmie, wszystkie one składają się na mega-trzęsienie ziemi, które będzie zauważalne nawet setki mil stąd.

Co to jest EEG i jak to działa?

Elektroencefalografia , lub EEG, jest fizjologiczną metodą z wyboru do rejestrowania aktywności elektrycznej generowanej przez mózg za pomocą elektrod umieszczonych na powierzchni skóry głowy. Dla szybszego zastosowania, elektrody są montowane w elastycznych czepkach podobnych do czepków kąpielowych, co zapewnia, że dane mogą być zbierane z identycznych pozycji skóry głowy u wszystkich respondentów.

Pomimo nieco zniechęcającej nazwy (i wymowy), uchwycenie istoty elektroencefalografii jest zaskakująco proste:

Elektroencefalografia (EEG) Definicja:

• mierzy aktywność elektryczną generowaną przez zsynchronizowaną aktywność tysięcy neuronów (w woltach)
• zapewnia doskonałą rozdzielczość czasową, umożliwiając wykrycie aktywności w obrębie obszarów korowych – nawet w podsekundowych skalach czasowych

Ponieważ wahania napięcia mierzone na elektrodach są bardzo małe, zarejestrowane dane są digitalizowane i przesyłane do wzmacniacza. Wzmocnione dane mogą być następnie wyświetlane jako sekwencja wartości napięcia.

Różnice cenowe w systemach EEG wynikają zwykle z liczby elektrod, jakości digitalizacji, jakości wzmacniacza oraz liczby zdjęć, które urządzenie może wykonać w ciągu sekundy (jest to częstotliwość próbkowania w Hz).

EEG jest jedną z najszybszych dostępnych technik obrazowania, ponieważ często ma wysoką częstotliwość próbkowania. Sto lat temu przebieg czasowy EEG był kreślony na papierze – obecnie dane są (na szczęście) wyświetlane cyfrowo jako ciągły strumień napięć na ekranie. Ale to dopiero początek – trzeba również zrozumieć, co dane mówią.

Back to Top

Jak można interpretować dane EEG?

Jako że EEG monitoruje przebieg czasowy aktywności elektrycznej generowanej przez mózg, można zinterpretować, które obszary kory mózgowej są odpowiedzialne za przetwarzanie informacji w danym czasie:

Obszary mózgu i ich działanie

1. Kora potyliczna

Kora potyliczna jest ośrodkiem przetwarzania wzrokowego naszego mózgu, znajdującym się w najbardziej tylnej części czaszki. Tutaj przetwarzane są wszystkie rzeczy, które widzimy (choć pewne przetwarzanie zachodzi również przed i po dotarciu sygnału). Eksperymenty EEG z bodźcami wizualnymi (filmy, obrazy) często koncentrują się na efektach w okolicach potylicznych.

1. Kora ciemieniowa

Kora ciemieniowa zajmuje się integracją informacji pochodzących ze źródeł zewnętrznych i wewnętrznych informacji zwrotnych pochodzących z naszego ciała. Kora ciemieniowa jest odpowiedzialna za łączenie wszystkich tych źródeł informacji w spójną reprezentację tego, jak nasze ciało odnosi się do środowiska i jak wszystkie rzeczy (przedmioty, ludzie) w środowisku przestrzennie odnoszą się do nas. Zadania wymagające ruchów oczu lub rąk, jak również koordynacji oko-ręka byłyby niemożliwe bez kory ciemieniowej, która również przetwarza, przechowuje i odzyskuje kształt, rozmiar i orientację obiektów, które mają być uchwycone.

1. Kora skroniowa

Kora skroniowa jest związana z przetwarzaniem danych sensorycznych w celu uzyskania pochodnych lub wyższych znaczeń przy użyciu wspomnień wizualnych, języka i skojarzeń emocjonalnych. Lewa kora skroniowa jest zaangażowana w rozumienie języka pisanego i mówionego. Regiony przyśrodkowe (wewnętrzne) są bardziej aktywne podczas nawigacji przestrzennej.

1. Kora czołowa

Przednia część ludzkiego mózgu jest powiększona w porównaniu z większością innych ssaków. Zasadniczo, kora czołowa jest związana z funkcjami wykonawczymi: pomaga nam zachować kontrolę, planować przyszłość i monitorować nasze zachowanie. Oprócz regionalnych cech, gdzie pewna aktywność elektryczna pochodzi, można również przeanalizować, które częstotliwości głównie napędzają trwającą aktywność.

Oscylacje neuronowe, które można zmierzyć za pomocą EEG są nawet widoczne w surowych niefiltrowanych, nieprzetworzonych danych. Jednak sygnał jest zawsze mieszaniną kilku podstawowych częstotliwości bazowych, które są uważane za odzwierciedlające pewne stany poznawcze, afektywne lub uwagi. Kiedykolwiek twój mózg jest w pewnym stanie, wzorce częstotliwości zmieniają się, dając wgląd w procesy poznawcze.

Zakresy częstotliwości EEG / Pasma częstotliwości

Delta (1 – 4 Hz)

• Delta w laboratoriach snu, fale delta są badane w celu oceny głębokości snu. Im silniejszy rytm delta, tym głębszy sen. Zwiększona moc delta (zwiększona ilość nagrań fal delta) została również uznana za związaną ze zwiększoną koncentracją na zadaniach wewnętrznej pamięci operacyjnej .
  

Theta (4 – 7 Hz)

• Theta jest związana z szerokim zakresem przetwarzania poznawczego, takiego jak kodowanie i odzyskiwanie pamięci, a także z obciążeniem poznawczym. Ilekroć jesteśmy konfrontowani z trudnymi zadaniami (liczenie wstecz od 100 w krokach co 7, lub gdy przypominamy sobie drogę do domu z pracy, na przykład), fale theta stają się bardziej widoczne. Theta są również związane ze zwiększonym poziomem zmęczenia .
  

Alfa (7 – 12 Hz)

• Alfa Kiedy tylko zamykamy oczy i wprowadzamy się w spokojny stan, fale alfa przejmują kontrolę. Poziomy alfa są zwiększone, gdy jesteśmy w stanie zrelaksowanego czuwania. Treningi biofeedback często wykorzystują fale alfa do monitorowania relaksacji. Są one również związane z hamowaniem i uwagą .
  

Beta (12 – 30 Hz)

• Beta nad regionami motorycznymi, częstotliwości beta stają się silniejsze, gdy planujemy lub wykonujemy ruchy dowolnej części ciała . Co ciekawe, ten wzrost w beta jest również zauważalny, gdy obserwujemy ruchy ciała innych ludzi . Nasz mózg pozornie naśladuje ich ruchy kończyn, wskazując, że istnieje skomplikowany „system neuronów lustrzanych” w naszym mózgu, który jest potencjalnie koordynowane przez częstotliwości beta.
  
  

  Gamma (>30 Hz, zwykle 40 Hz)

• Gamma-Niektórzy badacze twierdzą, że gamma odzwierciedla uważne skupienie i służy jako częstotliwość nośna w celu ułatwienia wymiany danych między regionami mózgu . Inni kojarzą gamma z szybkich ruchów gałek ocznych, tzw mikrosakkady, które są uważane za integralne części do przetwarzania sensorycznego i absorpcji informacji .

Analiza danych EEG może stać się dość trudne. Przetwarzanie sygnału, wykrywanie artefaktów i tłumienie, ekstrakcja cech i obliczanie metryk psychicznych, takich jak obciążenie pracą, zaangażowanie, senność, lub czujność wymagają pewnego poziomu wiedzy i doświadczenia, aby prawidłowo zidentyfikować i wydobyć cenne informacje z zebranych danych.
Moduł iMotions EEG oferuje kilka narzędzi i możliwości, aby dostać się i uruchomić z badań EEG szybko, i jest w stanie przeprowadzić niektóre z tych danych przetwarzania automatycznie. Poniżej omówimy sposoby, w jakie moduł EEG może pomóc w rozwoju badań.

Back to Top

Dane i analiza EEG

Analiza danych EEG może być złożonym procesem, dlatego iMotions posiada kilka funkcji zaprojektowanych w celu zmniejszenia obciążenia na tym etapie.

Przednia asymetria alfa, miara używana jako przybliżenie dla uczucia zbliżania się lub unikania, jest zwykle używana do oceny, jak atrakcyjny lub odpychający jest bodziec. To i gęstość widmowa mocy (PSD) mogą być automatycznie obliczane w iMotions, a kod R używany do tworzenia analizy jest w pełni dostępny i przejrzysty.

Inni producenci, tacy jak ABM i Emotiv mogą również zapewnić możliwość obliczania własnych metryk – takich jak poziomy senności lub zaangażowania. Te wskaźniki są również dostępne w oprogramowaniu iMotions, zapewniając łatwy dostęp do szczegółowych informacji.

Mogą również istnieć części analizy, które chcesz wykluczyć lub przyjrzeć się im bardziej szczegółowo. iMotions udostępnia narzędzie do adnotacji, które może być używane na żywo podczas zbierania danych lub po ich zebraniu. Jest to proste, aby oznaczyć dane i wybrać określone segmenty do przetwarzania lub eksportu.

Dane, czy to surowe, przetworzone lub podzielone na segmenty mogą oczywiście być również eksportowane w łatwo przenoszonych formatach, co pozwala na przeniesienie analizy do dowolnej platformy, którą preferujesz. Istnieją również informacje na temat korzystania z komputera, takie jak kliknięcia myszką i naciśnięcia klawiszy, szczególnie przydatne przy odnoszeniu interakcji bodźców do danych biosensorowych.

Integracje EEG

iMotions pozwala na natywne integracje z ośmioma różnymi zestawami słuchawkowymi EEG z czterech wiodących firm sprzętowych EEG. Niezależnie od tego, czy chcesz zbierać dane z 32-kanałowych urządzeń o wysokiej częstotliwości próbkowania, elastycznych i bezprzewodowych urządzeń 24-kanałowych, czy mierzyć asymetrię czołową za pomocą 8-kanałowej opaski, iMotions zapewnia proste rozwiązania dla każdego z nich.

iMotions zapewnia również możliwość łączenia wielu różnych biosensorów w celu stworzenia głębszej analizy ludzkiego zachowania. Biosensory takie jak eye trackery (oparte na ekranie, okularach lub wirtualnej rzeczywistości), analiza wyrazu twarzy, EDA, ECG i EMG (między innymi) mogą być łatwo włączone do każdego eksperymentu.

Check out: The Study of Human Behavior: Pomiar, analiza i zrozumienie

Dane z tych czujników wzajemnie się uzupełniają – każdy z nich dostarcza nowych informacji o ekspresji emocjonalnej uczestnika, pobudzeniu fizjologicznym lub uwadze wzrokowej, które nie są dostępne, gdy bierze się pod uwagę tylko EEG.

Możliwe jest również podłączenie wielu innych czujników, które nie są natywnie zintegrowane, za pomocą protokołu Lab Streaming Layer (LSL). Dzięki temu dane z innych czujników mogą być przesyłane do iMotions i synchronizowane z innymi źródłami danych. Uzupełnieniem tego jest możliwość wykorzystania otwartego API do podłączenia w zasadzie każdego innego strumienia danych. Praktycznie każde urządzenie produkujące dane może być podłączone do iMotions, tworząc nowe możliwości badawcze.

Ceny EEG

Jak w przypadku wielu urządzeń (i większości rzeczy w życiu): dostajesz to, za co płacisz. Wiele z urządzeń na górnych końcach przedziału cenowego są szczególnie zaawansowane, badania-grade urządzenia, które zapewniają niesamowitą czułość, z dużą liczbą czujników też. Część kompromisu jest to, że trwa dłużej, aby zebrać i przeanalizować dane, ale niezależnie od potrzeb – to zawsze dobrze jest porozmawiać z ekspertami pierwszy.

Dlatego mamy określone zakres cen można prawdopodobnie znaleźć podczas poszukiwania EEG zestaw słuchawkowy, który jest idealnie dopasowany do Twoich potrzeb. Konkretne ceny mogą być trudne do pin down, jak niektóre nie są publiczne, lub mogą być przedmiotem akademickich rabatów, i może wahać się wraz ze zmianą cen walut, wśród innych powodów.

Check out: EEG Headset Prices – An Overview of 15+ EEG Devices

Making a choice between devices is of course best done with an expert at hand, and we are always available if you want to discuss your needs. Poniżej przedstawiamy zakres cenowy zestawów słuchawkowych niektórych wiodących producentów.

EEG i prezentacja bodźców

Eksperymenty rzadko są do siebie podobne, co znajduje odzwierciedlenie w różnorodności rodzajów bodźców. iMotions pozwala, w ramach jednej platformy, na prezentację praktycznie każdej formy bodźca – niezależnie od tego, czy są to obrazy, wideo, audio, gry, strony internetowe, wirtualna rzeczywistość (VR), urządzenia mobilne, czy też świat rzeczywisty (choć istnieją aspekty, które należy rozważyć w przypadku stosowania EEG w środowiskach dynamicznych). Urządzenia EEG są automatycznie synchronizowane z bodźcami i wszelkimi innymi urządzeniami, które mogą być podłączone – pozwalając Ci pozwolić iMotions prowadzić eksperyment za Ciebie.

Kompletna platforma eksperymentalna

iMotions to kompletne laboratorium behawioralne w jednym oprogramowaniu – od projektowania eksperymentu, integracji i synchronizacji urządzeń, do prezentacji bodźców, zbierania danych, przetwarzania i eksportu. W zależności od potrzeb użytkownika iMotions oferuje również kilka możliwości analizy, które mogą pomóc w przyspieszeniu procesu eksperymentalnego. Oznacza to, że nie ma potrzeby stosowania złożonej i kosztownej konfiguracji oprogramowania – cały eksperyment może być kontrolowany i przeprowadzony w iMotions.

Back to Top

Jak cytować artykuł:

Bryn Franswoth, What is EEG (Electroencephalography) and How Does it Work?, (DATA UDOSTĘPNIENIA), Dostępne: https://imotions.com/blog/what-is-eeg/.

Harmonia, T. (2013). The functional significance of delta oscillations in cognitive processing (Funkcjonalne znaczenie oscylacji delta w przetwarzaniu poznawczym). Frontiers in Integrative Neuroscience.7:83 10.3389/fnint.2013.00083

Klimesch, W. (1999). EEG alfa i theta oscylacje odzwierciedlają wydajność poznawczą i pamięciową: przegląd i analiza. Brain Res. Rev., 29 (2-3), 169-195

Craig, A., Tran, Y., Wijesuriya, N., Nguyen, H. (2012). Regionalne zmiany aktywności fal mózgowych związane ze zmęczeniem. Psychophysiology 49:574-582

Klimesch, W. (2012). Alpha-band oscilaltions, attention, and controlled access to stored information. Trends Cogn Sci.16(12):606-17. 10.1016/j.tics.2012.10.007

Takahashi, K., Saleh, M., Penn, R. D., Hatsopoulos, N. G. (2011). Propagating waves in human motor cortex. Front Hum Neurosci. 5(40):40

Halder, S., Agorastos, D., Veit, R., Hammer, E. M., Lee, S., Varkuti, B., et al. (2011). Neuronalne mechanizmy kontroli interfejsu mózg-komputer. Neuroimage 55, 1779-1790. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.01.021

Jia, X., Kohn, A. (2011). Gamma Rhythms in the Brain. PLOS Biology. 9(4):e1001045 doi: 10.1371/journal.pbio.1001045

Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. (2008). Transient induced gamma-band response in EEG as a manifestation of miniature saccades. Neuron. 58: 429-41. doi: 10.1016/j.neuron.2008.03.027

.