Beyin elektriksel aktivitesinin ölçümü ve sinyal analizi

Abstract

Beyin karmaşık ve dinamik bir yapıdır. Beynin dinamik yapısını anlamak için beyin görüntüleme yöntemlerinden biri olan Elektroensefalografi (EEG) yöntemi kullanılır. EEG kayıtları, BrainAmp DC cihazı kullanılarak yerleri 10-20 sistemine göre belirlenmiş 32 kanaldan alınmaktadır. Kayıt ve analiz işlemleri için Vision Recorder ve Vision Analyzer programları kullanılmaktadır. Kullanılan paradigalar ise işitsel ve görsel oddball paradigmalarıdır. EEG salınımları, delta, teta, alfa, beta ve gama dalgalarının süper-pozisyonu ile oluşur. Hızlı Fourier Dönüşümü kullanılarak yapılan güç spektrumu analizi ile artefaklardan temizlenmiş EEG verisi osilasyonel bileşenlerine ayrılır ve her frekansın genlik değerleri elde edilir. Ayrıca beynin farklı bölgeleri arasındaki bağlantıyı ölçmek için kullanılan koherans analizi de uygulanan yöntemler arasındadır. Beyin bir sistemdir ve genel sistem teorisi prensipleri beyin için de uygulanabilir. Beyne uygulanan sistem araştırma prensiplerine göre, beynin her durumunun (uyku, uyanıklık vb.) değişik patolojiler (Alzheimer, Bipolar vb.), değişik cinsiyet ve yaştaki insanlar ve değişik girdi türleri (işitsel, görsel vb.) için incelenmesi gerekir. Bu tez çalışmasında incelenen iki önemli çalışma sonucunda, Alzheimer hastalarında beynin sol frontal ve santral bölgelerin hastalıktan etkilendiği tespit edilmiştir.

Brain is a complex and dynamic structure. For understanding the structure of the human brain, Electroencephalography (EEG) method, one of the brain imaging methods, is used. EEG signals are taken from 32 channels whose positions are defined by the 10-20 system with BrainAmp DC equipment. To store and analyze the EEG data, Vision Recorder and Vision Analyzer programs are used. Auditory and visual oddball paradigms are used. EEG oscillations are comprised of the super-position of delta, theta, alpha, beta and gamma. EEG data is divided to its oscillatory components with power spectrum analysis that uses Fast Fourier Transform and amplitude values of each frequency components are obtained. Moreover, coherence analysis used to measure connectivity between different areas of the brain is one of the methods widely used. Brain is a system and general system theory principles can be used for brain system. According to the system research principles that are applied to the brain, each stages of the brain (sleep, awake etc.) must be studied for different pathology (Alzheimer, Bipolar etc.), gender, age, and different type of input (auditory, visual etc.). As a result of two important studies studied in this thesis, it has been detected that left frontal and central regions of the brain in Alzheimer's patients are affected by the disease.