Analýza souvislostí mezi simultánně měřenými EEG a fMRI daty
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Elektroencefalografie a funkční magnetická rezonance jsou dvě rozdílné metody měření neurální aktivity mozku. EEG signály disponují výborným časovým rozlišením, fMRI snímky pořizují záznamy mozkové aktivity ve výborném prostorovém rozlišení. Předpokládá se, že společnou analýzou je možné využít výhody obou metod současně. K automatické analýze fMRI dat pomocí obecného lineárního modelu slouží volně dostupný software Statistical Parametric Mapping (SPM8), který ale neumožňuje automatizovanou EEG–fMRI analýzu. Proto byl během diplomové práce vytvořen software EEG Regressor Builder, který předzpracuje EEG signály do podoby EEG regresorů, které je možné načíst programem SPM8, kde se spolu s fMRI daty spočítá obecný lineární model. EEG regresory jsou tvořeny vektory časových změn absolutních nebo relativních hodnot výkonu EEG signálu v zadaných frekvenčních pásmech z vybraných elektrod vzhledem k dobám pořízení jednotlivých fMRI snímků. Software je testován na simultánních EEG–fMRI datech vizuálního oddball experimentu. EEG regresory se počítají pro časové změny absolutního i relativního výkonu EEG signálu ve třech frekvenčních pásem zájmu ( 8-12Hz, 12-20Hz a 20-30Hz) z okcipitálních elektrod (O1, O2 a Oz). Celkem jsou provedeny tři druhy testovacích analýz. V první se zkoumají data od tří jednotlivců. Hodnotí se přesnosti výsledků vzhledem k možnostem nastavení metody výpočtu regresoru. V druhé se provedla skupinová analýza dat od dvaceti dvou zdravých pacientů. Ve třetí se realizuje skupinová analýza EEG regresorů pomocí korelační matice vzhledem k zadanému druhu výkonu a frekvenčnímu pásmu mimo obecný lineární model.
Electroencephalography and functional magnetic resonance are two different methods for measuring of neural activity. EEG signals have excellent time resolution, fMRI scans capture records of brain activity in excellent spatial resolution. It is assumed that the joint analysis can take advantage of both methods simultaneously. Statistical Parametric Mapping (SPM8) is freely available software which serves to automatic analysis of fMRI data estimated with general linear model. It is not possible to estimate automatic EEG–fMRI analysis with it. Therefore software EEG Regressor Builder was created during master thesis. It preprocesses EEG signals into EEG regressors which are loaded with program SPM8 where joint EEG–fMRI analysis is estimated in general linear model. EEG regressors consist of vectors of temporal changes in absolute or relative power values of EEG signal in the specified frequency bands from selected electrodes due to periods of fMRI acquisition of individual images. The software is tested on the simultaneous EEG-fMRI data of a visual oddball experiment. EEG regressors are calculated for temporal changes in absolute and relative EEG power values in three frequency bands of interest ( 8-12Hz, 12-20Hz a 20-30Hz) from the occipital electrodes (O1, O2 and Oz). Three types of test analyzes is performed. Data from three individuals is examined in the first. Accuracy of results is evaluated due to the possibilities of setting of calculation method of regressor. Group analysis of data from twenty-two healthy patients is performed in the second. Group EEG regressors analysis is realized in the third through the correlation matrix due to the specified type of power and frequency band outside of the general linear model.
Electroencephalography and functional magnetic resonance are two different methods for measuring of neural activity. EEG signals have excellent time resolution, fMRI scans capture records of brain activity in excellent spatial resolution. It is assumed that the joint analysis can take advantage of both methods simultaneously. Statistical Parametric Mapping (SPM8) is freely available software which serves to automatic analysis of fMRI data estimated with general linear model. It is not possible to estimate automatic EEG–fMRI analysis with it. Therefore software EEG Regressor Builder was created during master thesis. It preprocesses EEG signals into EEG regressors which are loaded with program SPM8 where joint EEG–fMRI analysis is estimated in general linear model. EEG regressors consist of vectors of temporal changes in absolute or relative power values of EEG signal in the specified frequency bands from selected electrodes due to periods of fMRI acquisition of individual images. The software is tested on the simultaneous EEG-fMRI data of a visual oddball experiment. EEG regressors are calculated for temporal changes in absolute and relative EEG power values in three frequency bands of interest ( 8-12Hz, 12-20Hz a 20-30Hz) from the occipital electrodes (O1, O2 and Oz). Three types of test analyzes is performed. Data from three individuals is examined in the first. Accuracy of results is evaluated due to the possibilities of setting of calculation method of regressor. Group analysis of data from twenty-two healthy patients is performed in the second. Group EEG regressors analysis is realized in the third through the correlation matrix due to the specified type of power and frequency band outside of the general linear model.
Description
Keywords
EEG signál, elektroencefalogram, elektroencefalograf, fMRI sken, funkční magnetická rezonance, oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, hemodynamická odezva, MRI tomograf, BOLD signál, míra závislosti okysličenosti krve, obecný lineární model, regresor, vizuální oddball experiment, EEG signal, electroencephalogram, electroencephalograph, fMRI scan, functional magnetic resonance, oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, hemodynamic response, MRI tomograph, BOLD signal, blood oxygen level dependent, general linear model, regressor, visual oddball experiment
Citation
LABOUNEK, R. Analýza souvislostí mezi simultánně měřenými EEG a fMRI daty [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Biomedicínské inženýrství a bioinformatika
Comittee
prof. Ing. Jiří Jan, CSc. (předseda)
Ing. Radovan Jiřík, Ph.D. (místopředseda)
Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D. (člen)
RNDr. Petr Fuchs, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2012-06-07
Defence
Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky.
Ing. Schwarz položil otázku ohledně zpoždění BOLD signálu oproti stimulaci.
Ing. Schwarz položil otázku týkající se negativní korelace.
Student odpověděl na otázky členů komise a oponenta.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení