如何创建带有 ICA 的 EEG 信号的拓扑/头皮图?

信息处理 脑电图 伊卡 可视化
2022-01-26 05:32:09

我最近在试验脑电图,发现了这个库:MNE Python我正在使用 ICA 来查找和纠正工件 - 这工作正常。

现在可以为 ICA 绘制地形/头皮图(EEGLab 和其他也可以这样做)。 地形/头皮图

现在我想知道这是如何计算的?

我假设它获取 EEG 传感器的地形信息,并将它们与每个通道的 IC 结合起来。它是否正确? 是否有任何资料可以解释一般的过程?

提前致谢

1个回答

一般来说,地形图描述了整个大脑的电活动分布,如在头皮上许多众所周知的“站”(位置已知的电极)中测量的。

这种电活动是颅骨下方数百万神经元放电的综合结果。它们产生的电信号强度通过参考电极和头皮电极之一进行测量。在典型的脑电图 (EEG)蒙太奇中,您可能有16 到 20 个通道(在特殊情况下更多)。

在这种情况下的逆问题,即给定脑电图的 20 个(例如)信号,计算哪些神经元被激发以及如何不适定,因为它有大量的未知数(数百万个神经元)并且只有少数几个已知(20 个信号)。

然而,可以做的是使用独立分量分析 (ICA)将大脑中数百万神经元的组合电活动分解为少数独立的(在非常具体的数学意义上)分量

在这种情况下,这个过程的物理解释是 20 通道活动是由 3,4,5,... 头骨内的独立“源”产生的。而且,根据受试者在数据采集过程中所经历的认知任务(其表现受其心理状态的调节),这些独立的组件可能能够提供一些额外的信息。例如,也许疾病正在减少来源的数量或“改变它们的位置”等等。

好的,所以,在这种情况下,我们真正要说的是,我们正在用大脑表面的 20 个电极记录大脑少数组件的活动。我们在 ICA 中输入所有这 20 个时间序列,然后 ICA 返回:

  1. 独立分量(其线性组合生成所有 20 个原始记录的基本波形)

  2. 每个电极的“负载”。或者换句话说,混合水平,每个基本成分需要多少才能在每个电极处重建信号。

基本上现在我们有了源的信号,我们正在重新构建电极上的信号。

由于我们现在可以完全控制,让我们考虑一下仅使用一个基本波形会发生什么,我们将其称为“IC1”。如果我们现在绘制电极位置上的负载(并在两者之间进行插值),我们将获得大脑表面独立分量强度的地形图,并且在一定程度上,我们可以定位其活动。其他组件也可以这样做,这就是这些地形图的计算方式。

在脑电图的情况下并假设“标准”蒙太奇,可以生成这些一般图像。脑磁图 (MEG)的情况下,您可以从制造商处获得电极的实际位置,以准确生成这些图。

有关详细信息,请参阅本文,而有关该方法的更详细概述,请参阅此链接这些论文不是“事实上的”论文,但很好地概述了 ICA 在 EEG 中的使用,既可用于预处理,也可用于分析。

希望这可以帮助。