مهندسی مغز و اعصاب
محمدرضا نظری؛ محمدرضا دلیری؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، ، صفحه 51-62
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 ...
بیشتر
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.
پردازش سیگنالهای حیاتی
طاهره طالعی؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 15، شماره 4 ، اسفند 1400، ، صفحه 341-353
چکیده
برای برقراری ارتباط با محیط زندگی که همیشه در حال تغییر است، مغز مدام به تولید و بهروزرسانی انتظارات مربوط به رویدادهای پیش رو و تخمین آن برای پاسخهای حسی و حرکتی عصبی متناظر با آن نیاز دارد. هدف از این مطالعه بررسی ارتباطات در درک زمان در دو حالت قابل پیشبینی و غیرقابل پیشبینی است. دادههای مورد استفاده در ...
بیشتر
برای برقراری ارتباط با محیط زندگی که همیشه در حال تغییر است، مغز مدام به تولید و بهروزرسانی انتظارات مربوط به رویدادهای پیش رو و تخمین آن برای پاسخهای حسی و حرکتی عصبی متناظر با آن نیاز دارد. هدف از این مطالعه بررسی ارتباطات در درک زمان در دو حالت قابل پیشبینی و غیرقابل پیشبینی است. دادههای مورد استفاده در این پژوهش، سیگنالهای EEG ثبت شده از پایگاه دادهی موجود شامل آزمایشی روی 29 فرد سالم در دو حالت قابل پیشبینی و غیرقابل پیشبینی و در چهار تاخیر 83، 150، 400، 800 میلیثانیه برای هر فرد میباشد. به منظور تخمین ارتباط عملکردی از روی سیگنالهای مغزی از روش شاخص تاخیر فاز (PLI) استفاده شده است. این روش برای آشکارسازی درک زمان در دو حالت رویدادهای قابل پیشبینی و غیرقابل پیشبینی مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا به مقایسهی چهار تاخیر در هر حالت پرداخته شده و نشان داده شده که بیشتر تمایز در باندهای گاما، بتا و تتا بوده است. همچنین تفاوت معنادار بین تاخیرها در حالت قابل پیشبینی نسبت به حالت غیرقابل پیشبینی بیشتر بوده است. سپس به بررسی اختلافات بین دو حالت در هر تاخیر پرداخته شده که نتایج نشان دهندهی اختلاف معنادار در تمام تاخیرها بوده است. باند آلفا در حالت غیرقابل پیشبینی در تاخیر 400 میلیثانیه تعداد ارتباطات بین نواحی پسسری و گیجگاهی بیشتر و قویتر شده و همچنین میانگین ارتباطات غیرقابل پیشبینی از قابل پیشبینی بیشتر بوده است. باند دلتا در تاخیرهای 150، 400 و 800 میلیثانیه ارتباط بین نواحی مرکزی و پیشانی وجود داشته در حالی که در تاخیر 83 میلیثانیه ارتباط قوی بین نواحی مرکزی و جلوپیشانی بوده است. نیمکرهی راست جلوپیشانی در درک زمان مهم است. در طولانیترین تاخیر (800 میلیثانیه) ارتباطات باندهای دلتا، تتا و بتا در هر دو حالت نسبت به سایر تاخیرها کاهش یافته است.
پردازش سیگنالهای حیاتی
حسام احمدی؛ عمادالدین فاطمیزاده؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 235-249
چکیده
تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی روشی غیرتهاجمی برای بررسی عملکرد مغز از طریق نوسانات فرکانس پایین سیگنالهای وابسته به سطح اکسیژن خون میباشد. آنالیز عملکردی شبکههای مغزی بر پایهی سریهای زمانی تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی معمولا با استفاده از محاسبهی ضریب همبستگی پیرسون بین نواحی مختلف مغز انجام میشود. ...
بیشتر
تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی روشی غیرتهاجمی برای بررسی عملکرد مغز از طریق نوسانات فرکانس پایین سیگنالهای وابسته به سطح اکسیژن خون میباشد. آنالیز عملکردی شبکههای مغزی بر پایهی سریهای زمانی تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی معمولا با استفاده از محاسبهی ضریب همبستگی پیرسون بین نواحی مختلف مغز انجام میشود. از آنجا که همبستگی پیرسون ارتباطات خطی را آشکار ساخته و در مورد همبستگیهای غیرخطی محدودیت دارد، در این تحقیق با استفاده از روش کرنل ارتباطات عملکردی غیرخطی در دادههای تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی بیماران آلزایمر مورد ارزیابی قرار گرفته است. روش کرنل با افزایش بعد فضا و انجام محاسبات در فضای جدید که معادل رابطهی غیرخطی در فضای اولیه است، امکان ارزیابی ارتباطات عملکردی غیرخطی را فراهم میسازد. برای ساخت گرافهای وزندار بدون جهت از توابع کرنل مختلف با پارامترهای گوناگون استفاده شده، سپس ویژگیهای سراسری گراف از جمله درجه، قدرت، طول مسیر مشخصه، ماژولاریتی، جهان کوچک و بهرهوری محاسبه شده و آنالیز آماری غیرپارامتری جایگشتی انجام میشود. نتایج آنالیز آماری نشان میدهد که همبستگی به دست آمده از روش کرنل در مقایسه با همبستگی پیرسون تمایز بیشتری بین گروه بیمار و کنترل ایجاد کرده که میتواند به دلیل وجود ارتباطاتی غیرخطی باشد که روش پیرسون قادر به آشکارسازی آنها نیست. همچنین در بین توابع کرنل مختلف بیشترین تمایز آماری هنگام استفاده از کرنل چندجملهای درجهی سوم حاصل شده است. به منظور حصول اطمینان، از طبقهبند ماشین بردار پشتیبان با کرنلهای مختلف نیز استفاده شده که بیشترین صحت طبقهبندی برابر با 79/0±68/98% به دست آمده است. آنالیز شبکهی حالت پایه نیز با روش کرنل و پیرسون انجام شده که در آن روش کرنل تفاوت آماری معنیدار بیشتری نشان داده است. شایان ذکر است که نواحی آنگولار راست و چپ که جزئی از شبکهی حالت پایه هستند با هیچ کدام از دو روش تمایزی نشان نداده و میتوان نتیجه گرفت که بیماری آلزایمر بر ارتباط عملکردی این نواحی تاثیر چندانی ندارد.
پردازش سیگنالهای حیاتی
مهدی عبدالصالحی؛ علی مطیع نصرآبادی؛ سید محمد فیروزآبادی
دوره 7، شماره 2 ، شهریور 1392، ، صفحه 143-153
چکیده
در این تحقیق به بررسی سیگنالهای الکتروانسفالوگرام در احساسات مثبت، منفی و خنثی پرداخته شده است. در این پژوهش، فرض شده است که مغز دارای منابع مستقل مختلفی در هنگام هر فعالیت احساسی بوده که این منابع توسط الگوریتم پردازش مولفه های مستقل (ICA) قابل مشاهده خواهند بود. برای غلبه بر مشکل نامشخص بودن ترتیب مولفه های استخراج شده در الگوریتم ...
بیشتر
در این تحقیق به بررسی سیگنالهای الکتروانسفالوگرام در احساسات مثبت، منفی و خنثی پرداخته شده است. در این پژوهش، فرض شده است که مغز دارای منابع مستقل مختلفی در هنگام هر فعالیت احساسی بوده که این منابع توسط الگوریتم پردازش مولفه های مستقل (ICA) قابل مشاهده خواهند بود. برای غلبه بر مشکل نامشخص بودن ترتیب مولفه های استخراج شده در الگوریتم ICA ابتدا با استفاده از آنتروپی شانون، این منابع مرتب و سپس از روی این منابع مرتب شده، ویژگی های بعد فراکتالی Katz و اولین محل کمینه شدن اطلاعات متقابل بر حسب تاخیر به عنوان نمایش دهنده های تعین استخراج شده اند. نتایج نشان می دهد که میزان تعین منابع مرتب شده دارای اختلاف معنی داری در طول زمان و در سه حالت احساسی مثبت، منفی و خنثی می باشد. میزان تعین در حالت های احساسی خنثی، منفی و مثبت به ترتیب افزایش می یابد.
بیوالکترومغناطیس
هدی توکلی؛ علی مطیع نصرآبادی؛ سید محمد فیروزآبادی؛ مهری کاویانی مقدم
دوره 6، شماره 2 ، شهریور 1391، ، صفحه 123-131
چکیده
در سالهای اخیر طبیعت به شدت تحت تأثیر طیف وسیعی از میدانهای مغناطیسی، قرار گرفته است؛ لذا همواره مطالعات گستردهای بمنظور بررسی آثار بیولوژیک این میدانها انجام میشود. آثاری نظیر مهار عملکرد سلول عصبی- که با شواهدی نظیر کاهش فرکانس یا کاهش دامنه پتانسیل عمل خود را نشان می دهد- نشان داده شده است. در توجیه و بررسی این آثار، اخیراً ...
بیشتر
در سالهای اخیر طبیعت به شدت تحت تأثیر طیف وسیعی از میدانهای مغناطیسی، قرار گرفته است؛ لذا همواره مطالعات گستردهای بمنظور بررسی آثار بیولوژیک این میدانها انجام میشود. آثاری نظیر مهار عملکرد سلول عصبی- که با شواهدی نظیر کاهش فرکانس یا کاهش دامنه پتانسیل عمل خود را نشان می دهد- نشان داده شده است. در توجیه و بررسی این آثار، اخیراً نظریه پنجرههای بیولوژیک مطرح شده و به آن توجه شده است. در تعدادی از تحقیقات به آثار پنجرهای دامنه و یا فرکانس میدانهای مغناطیسی اشاره میشود. از سوی دیگر با توجه به رفتار غیرخطی سلول عصبی- که میتواند با معادلات HHبیان شود- میتوان سلول عصبی را بعنوان سیستمی غیرخطی در نظر گرفت و تغییرات احتمالی دینامیک غیرخطی سلول را تحت تأثیر میدان مغناطیسیELF بررسی کرد . در این تحقیق از 6 شدت میدان بعنوان شدت میدانهای محیطی و در هر شدت میدان ، از 6 سلول عصبی حلزون باغی استفاده شده است و با محاسبه برخی ویژگیهای غیرخطی پتانسیل عمل سلول نظیر بعد هیگوچی سیگنال و رسم نگاشت بازگشتی، در طول زمان و در شدت میدانهای مختلف، مشاهده شد که برای همه شدتهای مورد بررسی، میدانهای مغناطیسی سبب افزایش بعد هیگوچی و همچنین افزایش میزان پراکندگی نگاشت بازگشتی ویژگی ISIاز پتانسیل عمل حلزون میشوند. این نتایج به معنای افزایش پیچیدگی سیستم و بعبارتی افزایش درجه آزادی سیستم تحت تأثیر میدانهای مغناطیسی است و البته این آثار در باند میانی شدتهای مورد آزمایش، بیشتر مشاهده میشود که مؤید اثر پنجرهای ذکر شده است.
کنترل حرکت انسان
حامد قماشچی؛ علی استکی؛ علی مطیع نصرآبادی؛ فریدون نوشیروان راحتآباد
دوره 4، شماره 3 ، آذر 1389، ، صفحه 177-185
چکیده
در این مطالعه از یک مدل ساده آونگ واژگون با کنترلکننده تناسبی-انتگرالگیر- مشتقگیر دارای بازخورد تأخیری برای مدلسازی سیستم کنترل وضعیت و شبیهسازی الگوهای نوسانهای وضعیتی بهره گرفته شده است. هدف این بوده تا به جای استفاده از شاخصهای متداول ارزیابی نوسانهای وضعیتی که عمدتاً تعاریفی کیفی از سیستم کنترل وضعیت ارائه میدهند، ...
بیشتر
در این مطالعه از یک مدل ساده آونگ واژگون با کنترلکننده تناسبی-انتگرالگیر- مشتقگیر دارای بازخورد تأخیری برای مدلسازی سیستم کنترل وضعیت و شبیهسازی الگوهای نوسانهای وضعیتی بهره گرفته شده است. هدف این بوده تا به جای استفاده از شاخصهای متداول ارزیابی نوسانهای وضعیتی که عمدتاً تعاریفی کیفی از سیستم کنترل وضعیت ارائه میدهند، با بهرهگیری از این مدل بتوان به اطلاعاتی درباره نحوه عملکرد سیستم کنترل وضعیت دست یافت. با استفاده از اطلاعات و یافتههای تجربی و بهکارگیری الگوریتم ژنتیک، ضرایب مدل به گونهای تعیین شدند که نتایجی مشابه با نتایج شاخصهای مرسومِ ارزیابی نوسانهای وضعیتی سیستمهای کنترل وضعیت طبیعی و تغییریافته ایجاد کنند. ضرایب بهکار گرفته شده در مدل و کنترلکننده، تعابیر معناداری منطبق بر ذات سیستم کنترل وضعیت مییابند که زوال این سیستم به واسطه ضایعات عصبی-عضلانی، آنها را هدف قرار میدهد. نتایج این مطالعه نشان دادند که اگرچه مدلهای ساده سیستم کنترل وضعیت قادر به بیان پیچیدگیهای سیستم کنترل وضعیت و تعامل بین اجزاء سیستم نیستند ولی میتوانند به درک بهتر نحوه عملکرد سیستم کنترل وضعیت، ویژگیهای کلّی آن و نحوه تغییرات آنها کمک کنند.
پردازش سیگنالهای حیاتی
سرور بهبهانی؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 4، شماره 1 ، خرداد 1389، ، صفحه 53-64
چکیده
تحلیل سیگنال های EEG نقش مهمی در زمینه های گسترده ای مانند بررسی داروهای روان پزشکی، مطالعه در زمینه خواب، ثبت و تشخیص صرع و تحلیل پدیده هیپنوتیزم بازی می کند. از سال ها پیش هیپنوتیزم به عنوان روشی موثر برای کمک به بیماران در زمینه های مختلف مانند کاهش اضطراب، ترک برخی عادات نادرست، کنترل درد و ... شناخته شده است. EEG حین هیپنوتیزم ...
بیشتر
تحلیل سیگنال های EEG نقش مهمی در زمینه های گسترده ای مانند بررسی داروهای روان پزشکی، مطالعه در زمینه خواب، ثبت و تشخیص صرع و تحلیل پدیده هیپنوتیزم بازی می کند. از سال ها پیش هیپنوتیزم به عنوان روشی موثر برای کمک به بیماران در زمینه های مختلف مانند کاهش اضطراب، ترک برخی عادات نادرست، کنترل درد و ... شناخته شده است. EEG حین هیپنوتیزم خالص و EEG در حالت نرمال و غیرهیپنوتیزم کاملا با یکدیگر تفاوت دارند. روش های مختلفی برای تحلیل سیگنال EEG وجود دارند و روش شاخص شباهت فازی یکی از روش های شناخته شده در این زمینه است. در این مقاله، ویژگی های سیگنال EEG نیم کره های چپ-راست و لوب قدامی- خلفی در حالت هیپنوتیزم (ویژگی های فرکتال، آنتروپی موجک، باندهای فرکانسی) که متعلق به سه گروه با هیپنوتیزم پذیری پائین، متوسط و بالا، بودند استخراج شده و با استفاده از روش شاخص شباهت فازی، مورد بررسی قرار گرفتند تا مشخص شود که آیا رابطه معناداری میان فعالیت این نیم کره ها در حالت هیپنوتیزم و درجه هیپنوتیزم پذیری افراد وجود دارد یا خیر. در نهایت پس از تائید وجود رابطه معنادار میان سیگنال های نواحی مختلف، با استفاده از ویژگی هایی که در مرحله قبل رابطه معناداری را نشان دادند، طبقه بندی این گروه ها انجام شد. در واقع از ویژگی هایی که در مرحله قبل پیش ایجاد تمایز میان گروه های مختلف هیپنوتیزم پذیری را نشان دادند به عنوان ویژگی های طبقه بندی کننده استفاده شد تا بر اساس آن بتوان افراد را به سه دسته با قابلیت هیپنوتیزم پذیری پائین، متوسط و بالا تقسیم کرد. بهترین نتیجه صحت طبقه بندی برابر با %94 (برای دو دسته ویژگی: 1. آنتروپی، هیگوچی، فرکانس بالا و 2. انرژی، آنتروپی) و کمترین میزان آن برابر با %87.5 (برای ویژگی های آنتروپی، هیگوچی و فرکانس پائین)، به دست آمده است.
مهندسی توانبخشی
حامد قماشچی؛ علی استکی؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، ، صفحه 95-107
چکیده
در این مطالعه ضمن بررسی نوسان های پوسچرال یک فرد جوان سالم و یک بیمار همی پلژی حین ایستادن کامل با استفاده از سری های زمانی نوسان های مرکز فشار به روش تک آزمودنی، سعی شد سلامت سیستم کنترل پوسچر با استفاده از معیارهای دینامیکی غیرخطی ارزیابی گردد. پیچیدگی، ابعاد و پایداری سیستم دینامیکی حاکم بر کنترل پوسچر با استفاده از شاخص های زمان ...
بیشتر
در این مطالعه ضمن بررسی نوسان های پوسچرال یک فرد جوان سالم و یک بیمار همی پلژی حین ایستادن کامل با استفاده از سری های زمانی نوسان های مرکز فشار به روش تک آزمودنی، سعی شد سلامت سیستم کنترل پوسچر با استفاده از معیارهای دینامیکی غیرخطی ارزیابی گردد. پیچیدگی، ابعاد و پایداری سیستم دینامیکی حاکم بر کنترل پوسچر با استفاده از شاخص های زمان وقوع اولین مینیمم موضعی تابع اطلاعات متقابل، بعد همبستگی و بزرگترین نمای لیاپانوف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بیانگر بالاتر بودن تاخیر زمانی سری های زمانی نوسان های مرکز فشار (افزایش قطعیت) و پایین تر بودن بعد همبستگی (کاهش درجات آزادی فعال) و پایین تر بودن بزرگترین نمای لیاپانوف (افزایش پایداری موضعی) در بیمار همی پلژی نسبت به فرد سالم است. این معیارها علاوه بر اینکه می توانند به عنوان معیارهای پاتولوژیک برای تشخیص بیماران از افراد سالم به کار گرفته شوند، دریچه های جدیدی را برای کشف دینامیک حاکم بر سیستم کنترل پوسچر می گشایند.