Geri Dön

Contamination of the EEG by postural activity of temporalis muscle: single motor unit approach to evaluate the extent of muscle ınterference

EEG'nin temporalis kasi postürel aktivitesi tarafindan kirletilmesi: Kas yansimasinin değerlendirilmesinde motor birim yaklaşimi

PDF İndir

  1. Tez No: 543180
  2. Yazar: GİZEM YILMAZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. KEMAL SITKI TÜRKER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Nöroloji, Engineering Sciences, Neurology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 126

Özet

Elektroensefalografi (EEG) yöntemi beyin aktivitesinin izlenmesinde nörolojik hastalıkların klinik tanısından ileri teknoloji beyin-bilgisayar arayüzü sistemlerine kadar geniş bir yelpazede kullanılan çok önemli bir görüntüleme yöntemidir. Yüzeyel EEG metodunda, kafatası üzerine yerleştirilen ve sayısı birkaç tane ile yüzler arasında değişebilen elektrotlar aracılığıyla beyindeki nöronların elektriksel aktivitesi kaydedilir. Ancak, insan kafası aynı zamanda yüz, çiğneme ve boyun kaslarıyla çevrelenmiştir ve bu kasların aktivitesi nöral sinyale karışabilmektedir. EEG sinyali ve elektromiyogram (EMG) sinyali arasındaki frekans örtüşmesi ve anatomik ilişki göz önüne alındığında, kaslardan kaynaklanan sinyal kirlenmesi daha ciddi bir boyut kazanır. Kafa çevresindeki kasların istemli kasılması esnasında ve yüzeyel EMG kayıt tekniği kullanılarak yapılan çalışmalarda, EEG'nin EMG ile kirlenmesi detaylıca gösterilmiştir. Ne yazık ki yüzey EMG yöntemi tek başına kassal aktivitenin kaynağını tespit etmek için yeterli değildir. Üstelik yüz, çiğneme ve boyun kasları istemsiz, farkında olunmayan, postüral denilen yani duruşla ilgili aktivitelere de sahiptir ve bu aktiviteler EEG çekimi sırasında gerçekleşebilir. Yukarıda bahsedilen problemler göz önüne alınarak, bu tez kapsamında, dinlenme halinde kaydedilen EEG sinyalinin içindeki kas kaynaklı gürültüyü değerlendirmeyi hedefledik. Önceki bir çalışmamızda, EEG sinyalinin tek motor birim aktivitesinden dahi etkilendiğini gösterilmişti. Bu tez kapsamında, ilk olarak temporalis kasının dinlenme halinde aktif olduğunu ve bu aktivitenin mandibular dinlenme pozisyonu denilen duruşsal pozisyonu sağladiğini göstermek istedik. Çalışmanın bir sonraki aşamasında, temporalis tekil motor birim aktivitesinin yüzeysel yansımalarını kullanarak ve bunları çizgisel olarak toplayarak, EEG benzeri bir gürültü-modeli sinyal elde ettik. Bu gürültüsel, EEG benzeri model sinyal ve orjinal EEG sinyalini frekans özellikleri bakımından karşılaştırdık. Dinlenme halinde dahi EEG elektrotları üzerine yayılan geniş bir kas kaynaklı kirlenme olduğunu ve EEG sinyalinin temporalis kasına ait yüzeyel EMG sinyalini de içerdiğini gösterdik. Çalışmanın son aşamasında ise, günümüzde araştırmalarda yaygın olarak tercih edilen EEG gürültü temizleme algoritmalarından birini seçerek kaydettiğimiz EEG sinyali üzerinde uyguladık. Böylece göz kırpma ve kas aktivitesi gibi gürültüsel karışmaları temizlemeyi hedefledik. Amacımız EEG sinyalini bu algoritma ile işledikten önce ve sonra tekil motor birim seviyesindeki gürültüsel karışmayı incelemekti. EEG sinyali bağımsız bileşen analizi temelli algoritma ile temizlendikten sonra elde edilen tekil motor birim yansıma potansiyelleri, temizlenmeden önceki potansiyellere kıyasla anlamlı olarak küçüldü ve bazıları ise tamamen ortadan kalktı. Ancak, algoritma ile yapılan temizleme işleme, kas aktivitesi karışmasını tamamen ortadan kaldıramadı. Böylece, tez boyunca sunduğumuz sonuçlar, tekil motor birim seviyesindeki istemsiz kasılmalardan kaynaklı gürültünün ya da kirlenmenin, göz ardı edilemeyecek kadar belirgin olduğunu ve özellikle beta ve gamma bandında karışmaya sebep olduğunu ortaya koymaktadır. Dahası, kassal karışma bağımsız birleşen analizi temelli bir işlemden sonra dahi devam edebilmektedir. Çalışma boyunca incelediğimiz temporalis kasının, kafayı çevreleyen pek çok kastan sadece biri olduğunu göz önüne alarak, EEG-EMG sinyali arasındaki ilişkinin tekrardan dikkatle ele alınması gerektiğini vurgulamaktayız. EEG alanında çalışan hem klinisyenler hem de mühendisler için, tekil motor birim seviyesindeki karışmaya hassas yeni yaklaşım ve algoritmalar geliştirilmesi gerekmektedir.

Özet (Çeviri)

From the diagnosis of neurological disorders in clinics to the state of the art brain computer interface systems, the electroencephalography (EEG) has constituted an important tool in monitoring brain's ongoing activitiy. The scalp EEG is recorded with electrodes from few to hundreds in number (depending on the aim and the application) that are placed on the scalp to capture and record the electrical activity of neural sources. However, head is also covered with facial, masticatory and neck muscles whose activities can be mixed up with the neural signal. This signal contamination problem is eccentuated when the frequency overlap between the EEG and the electromyography (EMG) is considered. The myogenic contamination of the EEG has been well documented for the voluntary activation of muscles and via surface EMG recordings. However, first, surface EMG is not reliable alone to detect the source of myogenic activity because of the cross-talk problem. Second, facial, masticatory and neck muscles exhibit unintentional, involuntary activities which may have postural role. Following the two drawbacks listed, here in this thesis we aimed to evaluate the extent of myogenic contamination during recordings at rest. It was shown before that single motor unit activity interferes with the EEG signal. Here, we first wanted to evidence the temporalis activity at rest is due to postural activity in maintaining mandibular posture. Secondly, we wanted to compose a simple, artefact like EEG signal from the linear summation of surface representations of temporalis single motor units. We further compared the EEG-like signal and the original EEG in terms spectral characteristics. We demonstrated the widespread interference from temporalis SMU activity over the EEG electrodes even at rest and the surface EMG of temporalis activity was contained in the scalp EEG signal. In the last step, we applied an artefact removal algorithm to clean the EEG signal from artefactual components such as eyeblinks and muscle activities. Our aim was to evaluate the SMU interference before and after artefact pruning to investigate if artefact removal can detect and remove the SMU level interference. We observed that the application of an Independent Component Analysis (ICA) based artefact removal algorithm on the EEG signal decreased the amplitude of interference but could not completeley rule it out. Our findings so far illustrated that the SMU level interference from the tonic or postural activity of temporalis is quite prominent to ignore, contaminating EEG bands particularly in beta and gamma frequencies. Hence, the interference can be persistent after ICA processing. Considering that temporalis is only one of the muscles among many surrounding the head, the EEG-EMG relationship should be reconsidered cautiously. New approaches and removal algorithms with sensitivity to SMU level activity are needed for both clinicians and engineers in the EEG field.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    343644

    Kurşun (Pb) ve bakır (Cu) ağır metal stresi uygulanan enginar (Cynara scolymus L.) tohumlarının fidelerinde oluşan DNA değişikliklerinin belirlenmesi

    Determination of dna changes in seedlings of artichoke (Cynara scolymus L.) seeds exposed to copper (Cu) and lead (Pb) heavy metal stress

    MUHAMMET BURAK BATIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    BiyolojiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYŞE PINAR ÖZTOPCU VATAN

  2. Tez No

    541253

    Impact of cosolvents on the interphase mass transfer of NAPLs in porous media

    Gözenekli ortamdaki NAPL'lerin fazlar arası kütle aktarımına yardımcı çözücülerin etkisi

    KORCAN YAKŞİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Çevre MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NADIM COPTY

  3. Tez No

    253296

    Galakturonik ve glukuronik asitlerin kromun toprak yüzeyine adsorpsiyonuna etkilerinin araştırılması

    Investigation of the effects of Galacturonic and Glucuronic acids to the adsorption of chromium on the surface of soil

    ZEYNEP ÇETİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Çevre MühendisliğiMersin Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. ÇETİN KANTAR

  4. Tez No

    676566

    Farklı biyokömür uygulamalarının (mısır koçanı ve pamuk sapı) tınlı topraklarda amonyum ve nitrat kaybı üzerine olan etkisinin belirlenmesi

    Determination of the effect of different biochar applications (corn stalks, cotton stalks) on losses of ammonium and nitrate in loamy soils

    BÜNYAMİN ÜNSAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    ZiraatHarran Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SALİH AYDEMİR

  5. Tez No

    460970

    Microbial ecology and genetics of benzalkonium chloride biotransformation in the environment

    Benzalkonyum klorür bileşiklerinin çevredeki parçalanmasının mikrobiyal ekolojisi ve genetik alt yapısı

    EMİNE ERTEKİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    BiyoteknolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ULAŞ TEZEL

Geri Dön