modelo para resumo expandido

SISTEMA DE PROCESSAMENTO EM EEG PARA
MAPEAMENTO CEREBRAL COGNITIVO
Roberto Gonçalves de Magalhaes Júnior1,2, Fábio Theoto Rocha2, Carlos Eduardo Thomaz2
2
Centro Universitário da Fei
[email protected], [email protected]
Resumo: Este trabalho tem como objetivo a
implementação computacional de um algoritmo que
calcule a correlação dos sinais obtidos, durante uma
partida de xadrez, por cada eletrodo de um EEG do
sistema 10/20, passando por cálculo de entropia e
análise fatorial para a criação de mapas fatoriais
cognitivos. Em uma coleta preliminar com apenas um
indivíduo, observou-se a existência de um único fator
significativo, indicando eletro fisiologicamente que
quase todo cérebro foi recrutado para resolver esta
tarefa.
1. Introdução
Este projeto parte da proposição de que o cérebro
opera como um SIPD – Sistema Inteligente de
Processamento Distribuído, se equiparando a uma rede
composta por diversos circuitos que operam em
paralelo, sendo cada um deles a conexão entre
determinadas áreas cerebrais [1]. Espera-se que, dentro
de uma rede como essa, um melhor desempenho em
uma atividade cognitiva esteja associado às conexões
mais eficientes entre os circuitos neurais, logo, vale
estudar os sinais de eletroencefalografia (EEG)
capturados durante uma partida de xadrez por envolver
alto nível cognitivo. Portanto, este trabalho tem como
objetivo a implementação computacional de um
algoritmo que processe tais sinais de EEG para geração
de mapas da organização cortical.
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h(c i )   c i log 2 c i  (1  c i ) log 2 (1  c i )
(2)
Por fim, obtém-se o valor de entropia de cada
eletrodo para análise fatorial:
n
_
h (c i )   h ( c i )  h ( c i , j )
(3)
j 1
4. Resultados
Na figura 1, observam-se os mapas obtidos em uma
coleta experimental com apenas um indivíduo. A análise
gerou dois fatores cognitivos relevantes. No primeiro,
nota-se um agrupamento de distintas áreas cerebrais em
um único circuito (áreas em tons de azul e verde),
equivalendo a uma condição em que quase todo o
cérebro (sobretudo o hemisfério esquerdo frontal)
tivesse de ser recrutado para resolver a tarefa solicitada.
O segundo fator, no entanto, indica atividade elétrica
apenas na região temporal, discordando da teoria, em
que se esperava, por exemplo, ativação da região
occipital (associada à visão), conforme no Fator 1 (área
póstero-inferior).
1-
2. Material
O equipamento de EEG utilizado segue o sistema
10/20 [2], com frequência de aquisição de 256 Hz. Os
sinais elétricos cerebrais foram obtidos durante uma
partida de xadrez feita em uma plataforma SQL, tal que
permitiu o salvamento das informações em um banco de
dados, garantindo a sincronização das tomadas de
decisões com suas respectivas épocas do EEG.
3. Método
O método utilizado foi proposto por Rocha et. al. [1]
que parte da correlação dos sinais capturados por cada
eletrodo do EEG, passando por cálculo de entropia e
análise fatorial explanatória culminando na criação de
mapas fatoriais cognitivos que representam um
determinado circuito neural envolvido com a tarefa
apresentada.
A entropia da correlação entre um eletrodo e os
outros 19, pode ser calculada:
h(ci , j )  ci , j log2 ci , j  (1  ci , j ) log2 (1  ci , j )
(1)
Então, efetua-se o cálculo de entropia da correlação
média:
0-
Figura 1 – Mapas fatoriais de atividade cognitiva.
5. Conclusões
Sendo o xadrez uma atividade complexa, uma
análise da organização neural de apenas um indivíduo,
considerando-se ainda todas as suas jogadas, não
permite uma discriminação adequada da organização
neural. Pretende-se ampliar a amostra para que
possamos analisar jogadas específicas ocorridas em
várias partidas comparando-se indivíduos com
diferentes desempenhos.
6. Referências
[1] F. T. Rocha et. al., Brain mappings of the arithmetic
processing in children and adults. Cognitive Brain
Research, 22:359-372, 2005.
[2] H. H. Jasper. The Ten-twenty electrode system of
the international federation. Electroencephalography
and Clinical Neurophysiology, 10:371-375, 1958.
1
Aluno de IC do Centro Universitário da FEI
(15.112.184-5).