zjawiska rezonansowe w sygnałach eeg
DESCRIPTION
Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG. Rezonans cyklotronowy w oddziaływaniu z polem magnetycznym Pokazano maksima rezonansowe jonowego rezonansu Relacje mózg – serce i serce - mózg Badania nad układem sympatycznym i parasympatycznym - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/1.jpg)
Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG
Stanisław Micek, Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński,
![Page 2: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/2.jpg)
1. Rezonans cyklotronowy w oddziaływaniu z polem magnetycznymPokazano maksima rezonansowe jonowego rezonansuRelacje mózg – serce i serce - mózgBadania nad układem sympatycznym i parasympatycznym
2. Model mózgu jako układu w którym rozchodzi się fala elektryczna. Rezonans napięciowy dla fali alfa w EEG.Przedstawiono analizę rezonatora tłumionego przy użyciu wzoru Breita–Wignera analizując przebiegi EEG.
Pokazano, jak można dokonać rozdzielenia parametrów tłumienia rezonatora i wyznaczyć względne położenie miejsca pomiaru i źródła pobudzającego rezonator.
![Page 3: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/3.jpg)
1. Rezonans cyklotronowy w oddziaływaniu z polem
magnetycznym
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220CZAS (s)
500
600
700
800
900
1000
R -
R (
ms)
Naturalne zmiana pulsu w czasie
![Page 4: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/4.jpg)
Wymiar korelacji D2 w HRV i w zależności od częstotliwości zmiennego pola magnetycznego.
Pole magnetyczne stałe BDC(17,0,46) T i zmienne BAC(5,0,0) T.
Pomiary zmienności rytmu serca (Heart Rate Variability)
Pomiary zmienności rytmu serca (Heart Rate Variability)
Puls zmienia się w czasie nieregularnie(zmiana odległości R-R w EKG)
Można obliczyć chaos w rytmie sercaprzez obliczenie
wymiaru korelacji D2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60częstotliw ość [H z]
2
4
6
8
10
12w
ymia
r ko
rela
cji D
2
![Page 5: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/5.jpg)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
częstotliw ość [H z]
5
10
15
20
25
D2
(exp
)
0
5
10
15
20
25
D2
(mod
el B
&S
)
Cl
Na
Ca
K
Mg
HH '
O bliczenia m odel B&S
Pom iary
Model molekularnego żyroskopu
(Binhi i Savin)i jego porównanie z
wynikamipomiarów wymiaru korelacji D2 w HRV
Wystarczy naświetlaćtylko głowę
![Page 6: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/6.jpg)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20czêstotliw oœæ (Hz)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
D2
(EK
G)
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
D2
(EE
G)
EEG
EKG
<------------------>
Fala ci¹ g³a i PD 2 w EKG i EEG
Porównanie chaosu (wymiar korelacji D2)w rytmie serca z chaosem wprzebiegach EEG (linia czerwona) wywołanym zewnętrznym polem magnetycznym o różnej częstotliwości .
![Page 7: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/7.jpg)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10TIME (s)
100
150
200
250
8 -
12 H
z E
EG
AM
PL
ITU
DE
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
R -
R (
ms)
R - R
EEG
REAKCJA POŒREDNIA PRZEZ CSN
Pojawieniu się fali alfa w EEG towarzyszy proces uzgadniania rytmu serca
![Page 8: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/8.jpg)
2. Model mózgu jako układu w którym
rozchodzi się fala elektryczna
![Page 9: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/9.jpg)
2,1
2
7,1 6,4,2
****),(i
ii
i i
ii
ii dYXcXbYaYXZ
011
2
2
22
AtVtC
Zastosowano 41x41x23=38663 komórek o wymiarach 0.5x0.5x0.5 cm
Kształt rezonatora:
Wyniki skaningu mózgu dopasowano wielomianem 7 rzędu z dokładnością poniżej 0.5 cm
Równanie różniczkowe dla fali napięciowej o współczynniku dyfuzji C i prędkości V:
Źródło wytwarzające falę opisuje parametr A.
C = 0.02 m2/s , V = 1.6 m/s
MODEL UKŁADU Z TŁUMIENIEM
metoda Duforta-Frankla
![Page 10: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/10.jpg)
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10
TIM E [s]
Wyniki pomiarów EEG przedstawione w postaci izopotencjalnejdla 10 kanałów pomiarów dwubiegunowych w zależności od czasu
czas
Kolejne elektrody
“10/20” system as: 1-Fp1, 2-F3, 3-C3, 4-P3, 5- O1, 6-Fp2, 7-F4, 8-C4, 9-P4, 10-O2. The second reference electrode was at Fz position.
![Page 11: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/11.jpg)
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.000.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
TIM E [s]
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Wyniki symulacji modelowej EEG przedstawione w postaci izopotencjalnejdla 10 kanałów pomiarów dwubiegunowych w zależności od czasu
Kolejne elektrody
czas
![Page 12: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/12.jpg)
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20- 2 0
- 1 5
- 1 0
- 5
0
5
1 0
1 5
2 0
-20 .00 -15 .00 -10 .00 -5 .00 0 .00 5.00 10 .00 15 .00 20 .00-20.00 -15 .00 -10.00 -5 .00 0.00 5 .00 10.00 15 .00 20.00-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
- 2 0 - 1 5 - 1 0 - 5 0 5 1 0 1 5 2 0-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
0 ms 20 ms 40ms 60 ms
80 ms 100 ms 120 ms 140 ms
Symetryczne pobudzanie impulsem napięciowym 5 ms
![Page 13: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/13.jpg)
-20.00 -15.00 -10.00 -5 .00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20 .00
-15 .00
-10 .00
-5 .00
0 .00
5 .00
10 .00
15 .00
20 .00
-20.00 -15.00 -10.00 -5 .00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-2 0.0 0
-1 5.0 0
-1 0.0 0
-5.0 0
0.0 0
5.0 0
1 0.0 0
1 5.0 0
2 0.0 0
-20 .00 -15 .00 -10 .00 -5 .00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-20 .00
-15 .00
-10 .00
-5 .00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-20 .00
-15.00
-10.00
-5 .00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
0 ms 20 ms 40 ms 60 ms
80 ms 100 ms 120 ms 140 ms
Niesymetryczne pobudzanie impulsem napięciowym 5 ms
![Page 14: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/15.jpg)
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
-20.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
Ustawienie źródła 20,35,10 impuls 2 ms
![Page 16: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/16.jpg)
0 2 4 6 8 10 12 14frequency [Hz]
0
10
20
30
40am
plitu
de [
r.u.
]
Widmo fali alfa dla różnych elektrod
![Page 17: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/17.jpg)
4 .00 6 .00 8 .00 10 .00 12 .00C ZĘSTO TLIW O ŚĆ
-1 .00
0 .00
1 .00
2 .00
3 .00
AM
PLI
TU
DA
Obliczenia dla f1 = 8Hz, a1
= 0.5 i dla Ai=1, Bi=1. Pierwszyczłon z wyrazem Ai pokazujelinia niebieska, drugi B liniaczerwona. Suma przedstawionajest linią ciągłą czarną. Liniaprzerywana to przypadek sumygdy Ai=1 i Bi= - 1.
220
00 )()(
)()(
aff
aBffAFfF
Wkład poszczególnych składników w B&W
![Page 18: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/18.jpg)
221
0 )()(
)()(
ii
iiii
i aff
aBffA
f
FFfF
0 20 40 60 80 100
B
-4
-2
0
2A
EXP
1
2
3
4
5
1
2
3
45
Punkty pomiaroweobejmują tylkojedną półkulę
f1 = 10 Hza1 = 0.5 Hz
![Page 19: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/19.jpg)
0 20 40 60 80 100
B
-4
-2
0
2
4
AEXP
6
7
8
9
10
6
7
8
9
10
![Page 20: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/20.jpg)
9.8 10.0 10.2 10.4 10.6
FR EQ U EN C Y f [H z]
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
RE
SO
NA
NC
E W
IDT
H a
FR
OM
ME
AS
UR
EM
EN
TO
F E
EG
0.68
0.70
0.72
0.74
0.76
0.78
0.80
0.82
VA
LUE
a C
ALC
ULA
TE
D B
Y M
OD
EL
[Hz]
EXP
6
7
8
9
10
6
7
89
10
Szerokość rezonansu w zależności od częstotliwości
Model
Pomiar
221
0 )()(
)()(
ii
iiii
i aff
aBffA
f
FFfF
![Page 21: Zjawiska rezonansowe w sygnałach EEG](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062408/56813b07550346895da3ab2a/html5/thumbnails/21.jpg)
Podsumowanie
Przy analizie rezonansów z tłumieniemnależy uwzględniać kształt rezonansu
Zastosowanie wzoru Breita-Wignera pozwala określić miejsce pobudzenia
Wzór B&W pozwala też określić tłumienie układu rezonansowego