Analýza dat simultánního nahrávání EEG a fMRI

Abstract

Mozek je velmi složitý orgán, který ovlivnuje funkce celého lidského organismu. Narušením integrity neuronové aktivity dochází k patologickým projevum. Jedním z techto patologických projevu ve spánku je námesícnost (parasomnie). V predkládané práci jsou zkoumány záznamy simultánne namerených elektrických signálu na povrchu skalpu (EEG) a prokrvenosti jednotlivých struktur (BOLD) mozku u parasomniku a kontrolní skupiny. Spojením EEG a fMRI vznikají, predevším v EEG, artefakty, které je nutné pred integrací potlacit. Tato práce navrhuje detekci artefaktu vyskytujících se v EEG záznamech na základe lineární (ICA) a nelineární (t-SNE) metody redukce dimenze. Namerená data jsou zpracována ve dvou úrovních pro vysvetlení souvislostí EEG a BOLD signálu a pro identifikaci rozdílných projevu mozkové aktivity parasomniku a kontrolní skupiny. Na základe výsledku lze predpokládat, že narušení probouzecích rytmu (alfa, theta a delta) zpusobuje u námesícných jedincu sklon znovu upadat do spánku pri soucasné aktivaci více regionu napr. motorického kortexu. Významnou roli v patologických procesech u námesícných jedincu hrají Brodmannovy oblasti 7 a 18.

The brain is a very complex organ that affects the functions of the whole human body. Disruption of the neuronal activity integrity leads to pathological manifestations. One of these pathological manifestations in sleep is somnolence (parasomnia). The simultaneously measures recordings of the scalp surface electrical signals (EEG) and the blood flow of individual brain structures (BOLD) in parasomics and the control group are investigated in this dissertation theses. The combination of EEG and fMRI creates artifacts that must be suppressed before integration, especially in EEG. This thesis proposes the detection of artifacts occurring in EEG recordings based on the linear (ICA) and non-linear (t-SNE) methods of dimension reduction. The measured data are processed in two levels to explain the relationship between EEG and BOLD signals and to identify different brain activity manifestations of parasomics and the control group. Based on the results, it can be assumed that the disruption of awakening rhythms (alpha, theta and delta) in sleepy individuals tends to fall back into sleep with the simultaneous activation of more regions, such as the motor cortex. Brodmann regions 7 and 18 play an important role in pathological processes in sleepwalking individuals.