hol található meg a megvalósítandó funkció az EEGLab kezelői felületén

Átírás

1 EEGLAB GYAKORLAT Készítette: Sztahó Dávid Utolsó frissítés: A mérés során a hallgatók megismerkednek az EEGLab szoftverrel, amely a Matlab-hoz készített toolkit. Az EEGLab lehetővé teszi az EEG jelek vizsgálatát azáltal, hogy beépítve tartalmaz számos olyan eljárást (Fourier elemzés, event related spectral perturbation, inter-trial coherence), amely tipikus EEG adatok feldolgozására alkalmas, valamint olyan tárolási struktúrát tesz lehetővé, amellyel EEG felvételek során kapott adatokat tárolhatunk. Lehetővé teszi eseményhez kötött kiváltott potenciálok (ERP) kezelését, tárolását, azok vizsgálatát. Az EEGLab könnyen kezelhető grafikai interfésszel rendelkezik, mely segítségével a vizsgálatok, szűrések és egyéb feldolgozások megvalósíthatók. Minden, a felületen elérhető funkció futtatható Matlab parancssorból is. Az EEGLab hivatalos oldala (ahonnan a program letölthető): A gyakorlat során a feladat az EEGLab alapvető funkcióinak megismerése demó adatbázison keresztül. A feladatok során a következő jelöléseket alkalmazzuk: megvalósítandó feladat hol található meg a megvalósítandó funkció az EEGLab kezelői felületén A gyakorlat során készítendő jegyzőkönyvnek tartalmaznia kell az egyes funkciók megvalósításának leírását (mi volt a célunk az egyes funkciókkal, milyen eredményeket kaptunk a megvalósítása során), valamint képeket, értelmezéseket a megvalósítások eredményéről! 1. ADATOK BETÖLTÉSE A mérés elkezdéséhez indítsa el az EEGLabot, és töltse be a demó adatbázist! Indítsa el a Matlab-ot, és töltse be az EEGLab-ot! Végezze el az ehhez szükséges mappa váltásokat! Az EEGLab-ban töltse be a minta felvételeket! Matlab: A mappák ablakban navigáljon a D (vagy E, ha nincs D) meghajtó Meresek/EEGLab mappájához és adja az eeglab14 mappát az elérési útvonalakhoz (jobb kattintás: Add to Path/Selected Folders ) Matlab: eeglab parancs EEGLab/Load existing dataset: eeglab/sample_data/eeglab_data.set Olvassa el az adatbázis leírását! Dokumentálja az adatbázis alapvető adatait! EEGLab főablak információi Edit/About this dataset

2 Vizsgálja meg, milyen események találhatóak a felvételekben! Az EEGLab események során két mezőt kell kötelezően kitöltenünk: type, latency. Események szerkesztése: Edit/Event Values Jelenítse meg az EEG elektródák felvételeit! Tekintse végig az ábrázolási lehetőségeket! Plot/Channel data o Scrollozás o Skálázás módosítása (alsó REJECT gomb melletti szövegdoboz és +/- gomb) o zoom (Setting/Zoom on/off). Megjegyzés: 2012-es vagy újabb Matlabban ismeretlen ok miatt nem működik. o grid beállítások (Display/Grid) o Settings/Time range to display o Settings/Number of channels to display dataset-ként.) Jelöljön ki részeket az adatokban, amelyeket aztán vágjon ki! (A módosított adatokat mentse el új Reject gomb (Ugyanannak a funkciónak más elérési útvonala: a törlendő részeket kijelöljük, majd EEGLab/Tools/Reject continuous data by eye) Váltson a betöltött adatbázisok között! Azt a datasetet, amely kivágott részeket tartalmaz, törölje! Adatbázis választása: Datasets menü Adatbázis törlése: Edit/Delete Datasets from memory 2. CSATORNÁK ELHELYEZKEDÉSE (CHANNEL LOCATIONS) Vizsgálja meg a csatornák lokalizációjának lehetőségeit, annak tárolását! Töltse be az EEG elektródák elhelyezkedését! Edit/Channel locations Lookup channel locations ablak: OK gomb Read locations ( eeglab/sample_data/eeglab_chan32.locs ), autodetect opció Dokumentálja, hogy milyen koordináta megadási lehetőségek vannak! Rajzolja ki a csatornák pozícióját! Plot 2-D Plot 3-D

3 Rajzolja ki a csatornák elhelyezkedését olyan módon, hogy könnyen meg tudja állapítani a csatornaszámot! Plot/Channel location/by name (bal egérkattintás a csatornán változtatja a név/szám kiírást) 3. SPEKTRUM ÉS TÉRKÉP KIRAJZOLÁSA Vizsgálja meg, hogy az adatoknak milyen spektrális és skalp-beli eloszlása van! Rajzolja ki az adatok spektrumát, és az egyes frekvenciahelyekhez tartozó intenzitás eloszlást a skalpon! Plot/Channel spectra and maps paraméterek: o epochok idősávja (epochok nélkül a teljes felvétel időtartam), o adatokfelhasználási mennyiség, o adott frekvenciák kirajzolása, o spektrum frekvenciatartománya, o egyéb beállítások. Alkalmazza a default paramétereket, de használja az adatok 100%-át! Rajzolja ki egy egyedi csatorna spektrumát és elhelyezkedését! Egyedi csatorna kirajzolása: Plot/Channel properties 4. ELŐFELDOLGOZÁS Előfordulhat, hogy változtatni szeretnénk a mintavételi frekvencián (pl. adatmennyiség csökkentés céljából), illetve egyes zavaró jelek miatt frekvencia-beli szűrést szeretnénk végrehajtani. A referencia pont megválasztása/változtatása is indokolt lehet egyes esetekben. A következő lépésekben módosítsa az adatbázist ezek szerint! A módosítások elvégzése után térjen vissza a kiindulási adatbázishoz, a többit pedig törölje (amennyiben új datasetek jöttek létre)! Állítsa át a mintavételi frekvenciát (konvertálással)! Tools/Change sampling rate Szűrje meg az adatokat! Alkalmazzon alul-, és felül-áteresztő szűrőt! Dokumentálja a szűrő frekvencia válaszát! Állítson be tetszőleges sáv-tartományt, és ellenőrizze a sikeres végrehajtást úgy, hogy utána kirajzolja az adatok spektrális elemzését! Tools/Filter the data/basic FIR Filter Paraméterek: o alsó vágási frekvencia, o felső vágási frekvencia, o szűrő fokszáma, o sávátengedő vagy sávszűrő-e, o minimum-fázisú szűrő-e, o kirajzoljuk-e a szűrő frekvencia válaszát.

4 Állítsa át a referencia pontot (szabadon választott módon: adott elektródát vagy nagy átlagot alkalmazva)! A művelet után az adatok kirajzolásával vizsgálja meg az elért hatást! Tools/Re-reference Paraméterek: o átlag referencia kiszámítása, o adott csatorna alkalmazása referenciaként, o megtartjuk-e a régi referenciát az adatokban, o adott csatornák kizárása, o aktuális referencia csatorna visszatétele az adatokba. 5. EPOCH KINYERÉS Az adatbázis eseményeket is tárol. Ahhoz, hogy az ezekhez tartozó ERP-ket megvizsgáljuk, a datasetet epoch -olni kell (az eseményekhez időzíteni az adatokat). Darabolja a felvételt Epoch-okra (demó adatbázison a square eseményeket használja)! Tools/Extract epochs paraméterek: o esemény típus legyen square, o időlimit [min max] állítsa [-1 2]-re, o új dataset név, o adott rész kihagyása az adatokból üresen hagyni. A művelet automatikusan felajánlja azt, hogy kivonja a baseline értékeket (a megadott időtartományban lévő nagy átlagot) az Epoch-okból, de ezt külön is el lehet végezni. A baseline érték kivonására azért van szükség, mert az esemény pillanatában nem feltétlenül 0-ról indul a jel amplitúdója, ez pedig az ERP-k átlagolásánál hibát okoz. Baseline értékek kivonása: Tools/Remove baseline 6. ERP-K MEGJELENÍTÉSE Miután az eseményekhez hozzáidőzítettük az EEG adatainkat, vizsgáljuk meg, hogy az EEGLab milyen lehetőségeket ad az ERP-k együttes elemzésére! Jelenítse meg az ERP-ket! Plot/Channel ERP/With scalp maps Jelenítse meg az ERP-ket a skalpon való elhelyezkedésük szerint! Plot/Channel ERPs/In scalp array Jelenítse meg az ERP-ket táblázatos elrendezésben! Plot/Channel ERPs/In rect. array (paraméter: plot in rect. array: true )

5 Rajzolja ki az ERP-ket skalp szerinti eloszlás-sorozat formájában! Valósítsa meg 2D és 3D ábrázolásban is! 3D esetén vizsgálja meg az egyes időpontokban a topológiát! Plot/ERP map series/in 2-D paraméterek: o kirajzolt késleltetések megadása (kötelező), o cím, o ábra geometriája, o egyéb beállítások. Plot/ERP map series/in 3-D o Csatorna elhelyezkedések beállítása szükséges o Ehhez kattintson a manual correg. gombra, majd ott be kell állítania a megfelelő transzformációt. A demó adatbázison elegendő a Yaw (rad) paramétert állítania (ez a vízszintes irányú forgatást végez). A zöld Labels on gombbal ellenőrizheti, hogy a szem elektródák jó helyre kerültek-e. o A 3D-s kirajzolás egyéb paraméterei megegyeznek a 2D-s esettel. 7. ERP-K MEGJELENÍTÉSE ELTÉRŐ ESEMÉNYEKNÉL Az ERP-k együttes vizsgálatán kívül a következőkben megnézzük, hogy milyen lehetőségünk van kiválasztani azokat az eseményeket, amelyeknél az ERP-ket elemezni szeretnénk. Válassza ki a megjeleníteni kívánt epochokat! (Demó adatbázis esetén az 1-es és 2-es position-nal rendelkező eseményeket, mindkettő külön datasetbe kerüljön.) EditSelect epochs or events (demo: position 1 és 2) o A két position szerinti kiválasztáshoz először válassza ki az 1- eseket, mentse el külön datasetbe, majd válassza ki újra az eredeti epocholt dataset-et, és válassza ki belőlük a 2-es positionnel rendelkező eseményeket! o Adatkiválasztás lehet még: EditSelect data Rajzolja ki a kiválasztott két eseménytípust, átlagukat és szórásukat! Eltérő eseményeknél ERP-k nagy átlagának kiszámítása: Plot/ Sum/Compare ERPs o Állítsa be kirajzolni kívánt datasetekként az előzőleg létrehozott két datasetet! Jelölje be az avg, std és all ERPs mezőket, hogy megjelenjen az átlag és szórás is, valamint a két datasetből számolt ERP-k külön-külön. ERP csúcsok késleltetésének megkeresése: zoom használata az ábrákon Rajzolja ki a kiválasztott két eseménytípus egymáshoz képesti különbségét (átlagukat)! Kétféle esemény eltérésének kirajzolása: Plot/ Sum/Compare ERPs o az egyik esemény kivonása a másikból: az első két sorba kell az megfelelő dataset-ek sorszámát beírni

6 8. ERP-K KÉPI MEGJELENÍTÉSE A következőkben az egyes csatornák külön-külön elemzését nézzük meg ERP-k szempontjából. Jelenítse meg egyetlen csatorna ERP-jét! Válassza ki azt a csatornát, ahol a legnagyobb az alfa-sávú energia! Ezután jelenítse meg a csatornát időbeli simítással és anélkül! Adott csatorna ERP kirajzolása: Plot/Channel ERP image o simítással (10-es érték), simítás nélkül Jelenítse meg annak a csatornának az ERP-jét, amelyiken a legnagyobb alfa-sávú energia mérhető! Lépések: 1. az adatok spektrális megjelenítése (lásd korábban) az electrodes, on egyéb beállítással; 2. a csatorna számának megkeresése. Nagy alfa sávú csatorna kiválasztása o Spektrum szerinti kirajzolás (Settings: electrodes, on ) o Csatorna név kiderítése A talált csatorna ERP-jének kirajzolása: Plot/Channel ERP image Rakja sorrendbe az ERP-ket késleltetés és pozíció szerint kirajzoláskor! Illessze az ERP-k kirajzolását a késleltetés szerint! ERP-k sorba rendezése: Plot/Channel ERP image o sorting mezők kitöltése Epoch-sorting field: latency vagy position, Event type: rt, Event time range: Rakja sorrendbe az ERP-ket fázis szerint kirajzoláskor! Jelenítse meg az összes adatot, majd csak az 50% legnagyobb alfa-sávú energiával rendelkező ERP-ket! ERP képek spektrális beállításokkal: Plot/Channel ERP image o Sort trials by phrase kitöltése Frequency: 10, Percent low-amp. trials to ignore: először üresen hagyni, majd 50 Ábrázolja az előző ERP futamok közötti koherenciáját (ERSP, ITC)! ERP képek spektrális és inter-trial coherence beállításokkal: Plot/Channel ERP image o phase sor kitöltése: 9 11, 50, 0 o inter-trial sor kitöltése: 9 11, 0.01

7 Rajzolja ki az ERP-ket átlagos spektrális energiával! Jelöljön meg az ábrán egy adott időpontot! Plot/Channel ERP image: Egyéb opciók kitöltése o Plot spectrum (minhz maxhz): spektrum kirajzolása o Amplitude limits: ERSP skála állítása o Image amps: ERSP ábrázolása a felső ábrán a nyers futamok helyett o Mark times: adott időtartamok bejelölése 9. ICA Az EEGLab segítségével ICA komponenseket kereshetünk. A következőkben áttekintjük ezeknek a lehetőségeit. Keressen ICA komponenseket az EEG adatokban! Tools/Run ICA o alapértelmezett paramétereket ne bántsuk Rajzolja ki a kapott komponensek adatait! A komponensek fő kirajzolási módjai ugyanúgy működnek, mint az alap elektróda adatok esetén. A különbség csak annyi, hogy az egyes csatornák most nem az elektródák adatait tartalmazzák, hanem azok transzformációit, de ugyanúgy időbeli függvényeink vannak. Plot/Component activations Futamok eltávolítása ICA alapján: ToolsReject data using ICAReject by inspection Rajzolja ki a 2D és 3D skalp térképeket az ICA komponensek elhelyezkedéseiről! Keressen a pozíciók alapján olyan komponenseket, amelyek nagy valószínűséggel artifact-ek! 2D skalp térképek rajzolása: Plot/Component maps/in 2-D Komponensek fejen lévő eloszlása: Plot/Component maps/in 3D o Itt szükség van a korábban már látott 3D-s pozíciók meghatározására. Távolítsa el azokat a komponenseket, amelyek nem járulnak hozzá érdemlegesen az adatokhoz! Keressen meg egy artifactet tartalmazó komponenst, és távolítsa el! Tools/Reject data using ICA/Reject components by map o Reject gomb o Eltávolítás: Tools/Reject using ICA/Reject components by map

8 Rajzolja ki az ICA komponensek spektrumát, és az egyes frekvenciahelyekhez tartozó intenzitás eloszlást a skalpon! Vizsgálja meg, hogy mekkora varianciával játszanak közre az egyes komponensek az teljes adathalmazban, illetve egyetlen elektródára vetítve! Plot/component spectra and maps paraméterek: o kirajzolt idő tartomány, o elemezni kívánt frekvencia, o eredeti EEG elektróda száma, amelyhez a komponensek elemzését el szeretnénk végezni ( 0 : minden adat nagy átlaga), o felhasznált adatok %-a, o kiválasztott komponensek, o a első x darab komponense ábrázolása, amely a legnagyobb mértékben járul hozzá az adatokhoz, vagy megadhatunk konkrét komponenseket, o komponensek spektrumát vagy az (adatok komponensek) spektrumát rajzoljuk-e ki, o kirajzolt frekvencia tartomány, o egyéb beállítások. A Matlab fő ablakának Command Window-jában megjelenik, hogy melyik komponens mennyire játszik közre a kiválasztott adatok teljes varianciájában. Rajzolja ki az ERP-ket a komponensekhez! Plot/Component ERPs/In rectangular array ERP-hez! Rajzolja ki, hogy az egyes IC komponensek mennyivel járulnak hozzá az elektródákon mért átlag Plot/Component ERPs/with component maps Paraméterek: o kirajzolt időtartomány, o időtartomány, ami alapján az elemzést elvégezzük, o n darab komponens, amely a legnagyobb mértékben járul hozzá az adatok szórásához, agy megadhatunk konkrét komponenseket, o azoknak a komponenseknek a száma, amelyeket először vonjunk ki az adatokból, o kép címe, o egyéb beállítások. Jelenítse meg egyetlen komponensen mért ERP-t! Plot/Component ERP image o beállítása ugyanaz, mint ami korábban már szerepelt adott csatorna ERP-jének kirajzolása esetén.

9 10. IDŐ-FREKVENCIA ELEMZÉS A következőkben különböző idő-frekvencia tartománybeli elemzést kell megvalósítania. Megjegyzés: az ábrák kirajzolása előtt először a figure parancsot kell kiadni (feldob egy üres ábrát, amit majd a meghívott funkció kitölt), különben ismeretlen okból hibát ad! Ábrázolja két EEG csatorna ERSP és ITC értékeit! Plot/Time frequency transforms/channel time-frequency Kitöltendő: o csatorna száma, o ábrázolás időtartománya, o ábrázolás esetleges frekvencia tartománya, o szignifikancia szint. Ábrázolja két IC komponens ERSP és ITC értékeit! Plot/Time frequency transforms/component time-frequency Paramétereket lásd előbb. Ábrázolja két EEG csatorna kereszt-koherenciáját (frekvencia és fázisbeli koherenciáját)! Plot/Time-frequency transforms/channel cross-coherence Ez a kirajzolási mód nem működik mindig helyesen! Helyette a következő parancssoros utasítást kell kiadni a Matlab Command Window-ban: pop_crossf(eeg, [0: IC komponense; 1: EEG csatorna adatok], <1. csatorna/komponens száma>, <2. csatorna/komponens száma>, <ábrázolt időtartomány>, <wavelet paraméterek>, <egyéb beállítások>); A feladat megoldásához a következő módon kell meghívni az eljárást: pop_crossf(eeg, 0, <1. szabadon választott csatorna száma>, <2. szabadon választott csatorna száma>, [ ], [3 0.5],'alpha',0.01); Ábrázolja két IC komponens kereszt-koherenciáját! Plot/Time-frequency transforms/component cross-coherence Ez a kirajzolási mód nem működik mindig helyesen! A feladat megoldásához a következő módon kell meghívni a fenti eljárást: pop_crossf(eeg, 1, <1. szabadon választott komponens száma>, <2. szabadon választott komponens száma>, [ ], [3 0.5],'alpha',0.01);