Κατηγοριοποίηση προκλητών δυναμικών για έγκυρους και παράδοξους συλλογισμούς

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία είναι μέρος μίας μεγαλύτερης ερευνητικής εργασίας που ως σκοπό έχει την κατηγοριοποίηση προκλητών δυναμικών (ERPs – Evoked Related Potentials) υποκειμένων με την ανάλυση και επεξεργασία των σχετικών καταγεγραμμένων ηλεκτρικών δυναμικών τους. Οι συμμετέχοντες καλούνται να απαντήσουν σε ερωτήσεις που χαρακτηρίζονται είτε ως «έγκυρες» είτε ως «λογικά παράδοξα». Οι έγκυρες ερωτήσεις σχετίζονται με τον, κατά Αριστοτέλη, επαγωγικό συλλογισμό ενώ τα παράδοξα με τα παράδοξα του Ζήνωνα. Μετά τη συλλογή τους, ακολουθεί η επεξεργασία των ERPs με τη χρήση μιας νέας μεθόδου. Αυτή περιλαμβάνει: 1) τη διαδικασία της ομοιοθεσίας κατά πλάτος αλλά και στο πεδίο του χρόνου για κάθε ERP, 2) τη βέλτιστη προσαρμογή δύο καμπυλών ERPs μέσω της ελαχιστοποίησης ενός σφάλματος προσαρμογής. Η έρευνα αυτή επιχειρεί να αποδείξει πως η βαθύτερη νοητική διεργασία του έγκυρου και παράδοξου συλλογίζεσθαι είναι διαφορετική και πως αυτή η διαφορά παρουσιάζεται στα αντίστοιχα ERPs των υποκειμένων.

Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής θα επιχειρηθεί μια συμπληρωματική αλλά και εναλλακτική προσέγγιση της αρχικής ερευνητικής εργασίας. Πιο συγκεκριμένα, στόχος είναι να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσματα προηγούμενων ερευνών τα οποία καταδείκνυαν περιοχές όμοιας εγκεφαλικής δραστηριότητας. Επικεντρώνοντας την ανάλυση στα ERPs των έγκυρων συλλογισμών, εντοπίζονται ομάδες ηλεκτροεγκεφαλογραφικών απαγωγών με παρεμφερή δραστηριότητα. Ο καθορισμός των περιοχών αυτών είναι εξαιρετικά σημαντικός τόσο στο αμιγώς ερευνητικό πεδίο αλλά και στον τομέα της ιατρικής.

Πιο συγκεκριμένα στο κεφάλαιο 1 γίνεται μία εισαγωγή στις έννοιες του επαγωγικού συλλογισμού και των παραδόξων του Ζήνωνα αλλά και στις εγκεφαλικές διεργασίας που φαίνεται να βρίσκονται πίσω από αυτές. Ακόμη γίνεται μία εισαγωγή στις έννοιες των προκλητών δυναμικών και του ΗΕΓ. Στη συνέχεια, στο 2ο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι συνθήκες του πειράματος καθώς και η ακριβής διαδικασία που ακολουθήθηκε. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται η θεωρητική ανάλυση της προσέγγισης που συνοψίζει τόσο τις ενέργειες της ευρύτερης έρευνας όσο και την ανάλυση της διπλωματικής εργασίας. Παρατίθενται επίσης 2 παραδείγματα που ως σκοπό έχουν την αποσαφήνιση ορισμένων διεργασιών αλλά χρησιμεύουν και στην κατανόηση μετέπειτα δράσεων. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ιδέα της ομαδοποίησης και η εξαγωγή του ποσοστού ομοιότητας των σημάτων των ηλεκτροδίων μιας εγκεφαλικής περιοχής. Τα προγράμματα που κατασκευάστηκαν, παρουσιάζονται και επεξηγούνται λεπτομερώς και εις βάθος, με απλό και κατανοητό τρόπο. Τέλος, στο 5ο κεφάλαιο, εκθέτονται τα συμπεράσματα της ανάλυσης και γίνεται μία σύγκριση με τα στατιστικά αποτελέσματα προηγούμενων ερευνών.

The present dissertation is a part of a larger research project which focuses in the classification of the ERPs through analysis and processing of the corresponding potential signals. The participants are asked to answer a series of question which are characterized as “valid” or “paradox”. The valid questions are related to Aristotle’s deductive reasoning while the paradox questions, to Zenon’s paradoxes. To achieve the classification, the ERPs of each such syllogism are grouped, by means of a new care-fitting approach. This consists of a) application of time-domain and amplitude scaling to one ERP and b) optimal fit of two ERPs via minimization of a properly defined error function. This research project attempts to prove that the underlying mental process of the valid and paradox reasoning are different and that difference is reflected on the ERPs of the subjects.

In the context of this dissertation, an additional and alternative approach of the initial research project will be attempted. The goal is to confirm the results of previous research projects which indicate brain regions (clusters) with the particularly similar cognitive functions. In fact, focusing the analysis on the ERPs produced by the valid syllogisms, regions of EEG electrodes are located indicating similar brain activity. The designation of such areas is of utmost importance not only to the research point of view but also to modern medicine.

Indicatively, the 1st chapter constitutes an introduction of the definitions of deductive reasoning, Zenon’s paradoxes as well as the presumed underlying mental processes behind such syllogisms. Additionally, it includes a listing of the terms of Evoked Related Potentials and electroencephalography. In the 2nd chapter, the conditions of the experiment are presented, continued by the exact procedure that has been followed. In the 3rd chapter, a theoretical analysis is given which summarizes both the actions of the larger project and the analysis that this dissertation uses. Two examples are also given so as to clarify certain procedures and make the subsequent actions more understandable. In the 4th chapter, 2 notions are presented a) the idea of subject grouping and b) the evaluation of similarity measures between signals of different electrodes, attached to distinct brain region. The corresponding computer programs are illustrated in depth with great detail, but yet in a simple and understandable way. Finally, in the 5th chapter, the reader will come across a presentation of the results obtained from the present dissertation as well as a thorough comparison with previous work.