رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از تزویج متقابل فرکانس سیگنال‌های پتانسیل میدانی محلی

نویسندگان

1 مربی، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی فنی مهندسی، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

2 استاد، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 استاد، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی فنی مهندسی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران

doi
10.22041/ijbme.2022.546968.1749
چکیده

توجه بینایی به عنوان یک فاکتور شناختی در پردازش اطلاعات ذهنی مرتبه‌ی بالاتر که در مغز اتفاق می‌افتد، نقشی اساسی دارد و بر فعالیت مغزی نواحی مختلف قشر بینایی اثرگذار است. در میان ثبت‌های مختلف مغزی، سیگنال پتانسیل میدانی محلی به دلیل ثبات، استحکام و محتوای فرکانسی، در مطالعات ساختار مغز، فرایندهای شناختی و سیستم‌های BCI مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین استخراج و تفسیر اطلاعات سیگنال LFP در طول توجه بینایی یکی از مسائل مهم برای کنترل فعالیت‌های شناختی است. امروزه تزویج متقابل فرکانس به عنوان یکی از استراتژی‌های کدگذاری اطلاعات در مغز مطرح است که می‌تواند نقش مهمی در ادراک، حافظه و توجه داشته باشد. با این حال نقش عمل‌کردی آن به منظور رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP کم‌تر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP ثبت شده از ناحیه‌ی تمپورال میانی مغز میمون مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از ویژگی‌های تزویج فاز-فاز و فاز-دامنه و الگوریتم‌های یادگیری ماشین بهره گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که با ویژگی‌های بهینه‌ی انتخاب شده و طبقه‌بند ماشین بردار پشتیبان، بهترین عمل‌کرد رمزگشایی حاصل شده است (36/90%). هم‌چنین از میان ویژگی‌های انتخاب شده، تزویج گاما-دلتا، گاما-آلفا و بتا-دلتا حاوی بیش‌ترین اطلاعات شناختی و موثرترین ویژگی‌ها در بهبود عمل‌کرد رمزگشایی توجه بینایی می‌باشند. نتایج نشان می‌دهد که تزویج بین باندهای فرکانسی سیگنال‌های LFP حاوی اطلاعات قابل ‌توجهی در حوزه‌ی توجه بینایی است و می‌تواند جایگزین مناسبی برای ویژگی‌های زمان-فرکانس سیگنال‌های مغزی در سیستم‌های BCI شناختی باشد.