EEG i Psychofizjologia
Kompendium z elektroencefalografii, potencjałów wywołanych i metod psychofizjologicznych — materiały do laboratoriów.
10 tematów
Tematy
Wprowadzenie do EEG i elektrofizjologii
Elektroencefalografia (EEG) mierzy aktywność bioelektryczną mózgu, rejestrując sumaryczny potencjał elektryczny generowany przez miliony neuronów. Milisekundowa rozdzielczość czasowa i niski koszt rejestracji sprawiają, że trafia zarówno do kliniki (diagnostyka padaczki, zaburzeń snu), jak i do laboratoriów badań poznawczych.
Temat 02Sygnał EEG i rytmy mózgowe
Sygnał EEG to suma rytmów mózgowych w zakresie 0,5–70 Hz — od wolnych fal delta snu głębokiego po szybkie gamma integracji sensorycznej. Analiza częstotliwościowa pozwala rozkładać złożony sygnał na składowe harmoniczne i śledzić zmiany mocy poszczególnych pasm w czasie.
Temat 03Sprzęt i organizacja laboratorium EEG
Skuteczna rejestracja EEG wymaga właściwego sprzętu i protokołu: doboru elektrod (pasywne lub aktywne), czepka z 64 lub 128 kanałami, wzmacniacza, odpowiednio przygotowanego pomieszczenia i kontroli impedancji.
Temat 04Projektowanie badań EEG
W badaniach EEG manipulujemy zmiennymi niezależnymi i obserwujemy ich wpływ na miary sygnału (amplituda, latencja ERP, moc pasm). Właściwy dobór paradygmatu, liczby prób i kontrola czynników zakłócających decydują o wartości naukowej danych.
Temat 05Preprocessing: od surowego sygnału do danych
Surowy sygnał EEG zawiera artefakty i wymaga wieloetapowego oczyszczenia przed analizą: wczytania danych, interpolacji złych elektrod, filtrowania, re-referencji, segmentacji, odrzucenia artefaktów, ICA i korekcji linii bazowej.
Temat 06Potencjały wywołane (ERP)
Potencjały wywołane (Event-Related Potentials, ERP) to składowe sygnału EEG zsynchronizowane czasowo z bodźcem lub zdarzeniem, wyodrębniane metodą uśredniania. Każdy komponent charakteryzuje biegunowość, latencja, amplituda i topografia: te cztery wartości opisują kolejność i lokalizację etapów przetwarzania informacji.
Temat 07Analiza czasowo-częstotliwościowa
Klasyczna FFT analizuje całe odcinki sygnału, tracąc informację o dynamice w czasie. Analiza czasowo-częstotliwościowa (TF) łączy oba wymiary: pozwala śledzić, jak moc poszczególnych częstotliwości zmienia się w trakcie przetwarzania bodźca.
Temat 08Inne metody psychofizjologiczne
Oprócz EEG badania psychofizjologiczne sięgają po EOG (ruchy oczu), EMG (aktywność mięśni), EKG (rytm serca i HRV) i GSR/EDA (przewodnictwo skóry). Łączone ze sobą lub z EEG, dają pełny profil aktywności: od emocji i wzbudzenia po kontrolę ruchu.
Temat 09Analiza statystyczna danych ERP
Sygnał ERP zawiera tysiące punktów czasowych na każdą elektrodę, a elektrody są przestrzennie skorelowane — co sprawia, że testowanie każdego punktu z osobna influje błąd I rodzaju. Rozwiązania: pomiar amplitudy odporny na szum, korekcja Greenhouse-Geisser dla ANOVA, cluster-based permutation testing i liniowe modele mieszane.
Temat 10Lokalizacja źródeł sygnału EEG
Elektrody EEG rejestrują sumaryczny potencjał na powierzchni głowy, nie aktywność konkretnych generatorów. Lokalizacja źródeł (source localization) rekonstruuje aktywność generatorów wewnątrz mózgu na podstawie rozkładu potencjału na skalpie, ale natrafia na fundamentalne ograniczenie: problem odwrotny nie ma jedynego rozwiązania. Przy odpowiednich założeniach o modelu głowy daje oszacowania anatomiczne z dokładnością ok. 1–2 cm dla korowych źródeł.