Investigação da estabilidade de características baseadas em conectividade funcional dos sinais de EEG oriundos de imagética motora para aplicação em BCIs

Autor(es)

Pedro Felipe Giarusso de Vazquez

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2024-02-05

Membros da banca

Gabriela Castellano; Thiago Bulhões da Silva Costa; André Monteiro Paschoal Paschoal

• Orientador: Gabriela Castellano

Resumo

Interfaces cérebro-computador de imaginação motora (MI-BCIs) baseadas em eletroencefalografia (EEG) pode melhorar os processos de reabilitação motora. No entanto, a grande variabilidade dos sinais EEG intra e inter-indivíduos tem dificultado a aplicação dessa tecnologia no ambiente clínico. O objetivo deste trabalho foi avaliar a reprodutibilidade das características de conectividade funcional (FC) do EEG (strength, eigenvector centrality, clustering coefficient, local efficiency) usadas para discriminar entre a imaginação motora da mão esquerda e direita. Dez participantes realizaram 12 sessões de EEG-MI-BCI em dias diferentes, com cinco repetições por sessão. Duas bandas de frequência - banda mu (?? e banda beta (?) -, três métodos de FC (imaginary coherence - iCoh -, weighted phase-lag index- wPLI – motifs synchronization - MS), quatro parâmetros de grafo (strength – S -, clustering coefficient – CC - , eigenvector centrality - EC – e local efficiency) e seis locais de eletrodo (C3, C4, F3, F4, Cz, Fz) foram avaliados, utilizando uma análise estatística (teste de Wilcoxon com correção de Bonferroni) e uma análise de classificação (máquina de vetores-suporte com wrappers). A banda beta ? produziu o maior número de características discriminatórias significativas (análise estatística) e também as melhores características na análise de classificação, além de serem as características mais estáveis (análise estatística) para a maioria dos participantes, sugerindo que o envolvimento das regiões cerebrais necessárias pode ser mais importante para a estabilidade e distinção entre as tarefas de imaginação motora do que a inibição de regiões corticais não necessárias. Os locais de eletrodo que se destacaram em termos de maior número de características discriminatórias significativas foram Cz na análise estatística e C4 na análise de classificação. O método MS também produziu o maior número de características discriminatórias significativas, as características mais estáveis e mais discriminatórias para a maioria dos indivíduos, e também apareceu com mais frequência entre as melhores características de classificação para a maioria dos participantes. Como o método MS ignora as mudanças absolutas de amplitude (olhando apenas para mudanças no padrão do sinal), isto parece indicar que os padrões de variação do sinal são mais importantes para a estabilidade das características e separabilidade de classe. Por fim, EC foi a característica mais estável para a maioria dos indivíduos, enquanto EC e S foram as mais discriminatórias, considerando tanto a análise estatística quanto a de classificação. Em resumo, o uso de características do método MS, banda ?, parâmetros S e/ou EC e eletrodos centrais (Cz ou C4) resulta na melhor combinação para a tarefa de distinguir entre a imaginação motora da mão esquerda e direita (AU)

• Processo FAPESP: 21/06397-6 - Investigação da estabilidade de redes funcionais cerebrais obtidas a partir de dados de eletroencefalografia para aplicação em interfaces cérebro-computador
• Beneficiário: Pedro Felipe Giarusso de Vazquez
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado