Επεξεργασία εγκεφαλικών προκλητών δυναμικών παρουσία ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με χρήση του μετασχηματισμού wavelet

Abstract

Στις μέρες μας είναι κοινή η ανησυχία για τους κινδύνους που ενδεχομένως προκύπτουν από συσκευές εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, με πιο χαρακτηριστικό το παράδειγμα των κινητών τηλεφώνων. Απόρροια αυτής της ανησυχίας είναι οι έρευνες με αντικείμενο τη μελετη της επίδρασης της ακτινοβολίας στον ανθρώπινο οργανισμό, και πιο συγκεκριμένα, στον εγκέφαλο. Το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, δηλαδή η καταγραφή των ηλεκτρικών εγκεφαλικών σημάτων, είναι ο κυριότερος μη επεμβατικός τρόπος μελέτης του ανθρώπινου εγκεφάλου. Για το λόγο αυτό καθίσταται αναγκαία η μελέτη και κατανόησή του.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η επεξεργασία του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος απουσία και παρουσία ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με χρήση του μετασχηματισμού wavelet και η εξαγωγή συμπερασμάτων. Αρχικά, μελετάται η δομική μονάδα του ανθρώπινου νευρικού συστήματος, το νευρικό κύτταρο ή νευρώνας. Στα συνέχεια, παρουσιάζεται η λειτουργία του ηλεκτροεγκεφαλογράφου, η καταγραφή του εγκεφαλικού σήματοςκαθώς και τα βασικά χαρακτηριστικά του εγκεφαλογραφήματος, όπως οι ρυθμοί από τους οποίους αποτελείται και οι κορυφώσεις του σε σχέση με το χρόνο.

Ακολούθως, περιγράφεται η διάταξη που αναπτύχθηκε για τη διεξαγωγή του πειράματος και η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε. Στη συνέχεια, δίνεται μια αναλυτική περιγραφή του μετασχηματισμού wavelet καθώς και ο συλλογισμός που οδήγησε στην επιλογή του μητρικού wavelet που χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Το μητρικό wavelet που χρησιμοποιήθηκε είναι το Meyer Wavelet.

Στο τέλος δίνονται τα αποτελέσματα επεξεργασίας του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Αποκαλύπτονται πληροφορίες για τις φασματικές συνιστώσες και τις κορυφώσεις του. Γίνεται κάποιος σχολιασμός τους και κατατίθενται τα συμπεράσματα που εξάγονται.

Λέξεις- Κλειδιά: εγκεφαλικό σήμα, μετασχηματισμός wavelet, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, προκλητά δυναμικά, ηλεκτροεγκεφαλογράφημα

Nowadays, people tend to worry about the potential danger coming from the use of appliances that emit electromagnetic radiation, especially cellular phones. As a result, there has been research concerning the influenceof radiation on the human body and more specifically on the human brain. The electroencephalogram (EEG), which is the recording of the brain's electrical activity, is the main non-interventional way of studying brain function. For this reason, it is necessary to study and understand this procedure.

The main objective of the present thesis is the processing of the EEG signal both in the absence and in the presence of electromagnetic radiation using the wavelet transform and the drawing of conclusions. Primarily, se study the structural unit of the human nervous system called nerve cell or neuron. Then, we present the basic function of the electroencephalograph along with the recording of the EEG signal and the main characteristics of the EEG such as the spectral components and the basic spikes of evoked related potentials.

Moreover, we describe the experimental provision and process. We also provide a detailed description of the wavelet transform as well as the speculation that led to the use of a specific mother wavelet in order to analyze the EEG signal. The mother wavelet chosen is the Meyer wavelet.

At the end, we present the results of the signal processing. We reveal interesting information about the spectral components and the basic spikes. We comment the results presented and state our conclusions.

Key Words: brain signal, wavelet transform, electromagnetic radiation, event related potentials (ERP's), electroencephalogram (EEG)