Agyhullámok és mérésük



Mik is azok az agyhullámok? A neuronok közti információ áramlásakor feszültség keletkezik, ami mágneses mezőt hoz létre (ezeket elektromyográfiával, más néven EMG-vel lehet mérni), valamint egy másodlagos elektromos mezőt, mely a fejre helyezett elektródák segítségével elektroenkefalográfiával, EEG-vel mérhetőek. Az így mért potenciálkülönbségek az agyhullámok.

Agyhullámok típusai

Az agyhullámokat frekvencia szerint bonthatjuk. A tartományok az alacsonytól a magas frekvenciáig a következőképpen néznek ki: delta (δ), théta (θ), alfa (α), béta (β) és gamma (γ). Az alfa és béta hullámok Hans Berger, az EEG megalkotójának nevéhez kötődnek. A gamma-hullám elnevezést először Jasper és Andrews használta a 30 Hz-nél magasabb frekvenciájú hullámokra 1938-ban. A delta-hullámokat Walter vezette be 1937-ben (egyes források szerint 1936-ban) az alfa-hullámoknál alacsonyabb frekvenciájú hullámokra. A théta-hullámok szintén Walter nevéhez köthetők, viszont maga az elnevezést Wolter és Dovey adta 1944-ben.

Alfa

Alfa-hullámoknak nevezzük a 8 és 13 Hz közti frekvenciájú agyhullámokat. Teljesen éber, relaxált állapotban figyelhető meg és az agy szinte minden területén mérhető. Amplitúdója egyénenként eltérő lehet. Míg egyeseknél 50 és 100 μV között ingadozik, másoknál csak 5 és 10 μV között, vagy az alatt van. Változása lehet egyenletes vagy egyenetlen. Az amplitúdót csökkentő tényezők között van a stressz, a koncentráció, a szorongás, valamint bizonyos mértékben a szem nyitva tartása. Ez utóbbit az okozhatja, hogy a csukott szemnél bizonyos mértékű alfa-hullám keletkezik. Alakját tekintve általában szinuszos, vagy hegyes, utóbbi esetben többségben csak a negatív tartományban hegyes, pozitívban lekerekített.

Béta

A béta-hullámok az agyhullámok 14 és 26 Hz között elhelyezkedő tartománya. Ez is éber állapotban figyelhető meg, viszont az alfa-hullámokkal ellentétben a környezetre való figyelem és a koncentráció növeli az amplitúdóját.  Főként a precentrális és a frontális lebenyre jellemző hullámtípus. Amplitúdója általában 30 μV alatti. Érdekességként megjegyezhető, hogy pánik esetén is magas szintű béta-hullám figyelhető meg.

Delta

A delta-hullámok 0.5 – 4 Hz közti tartományban helyezkednek el. Főleg alvás közben, valamint ébredés alatt figyelhető meg. Alacsony frekvenciája miatt könnyen összetéveszthető a légzés és egyéb izommozgások keltette zajtól. Amplitúdója változatos, 20-30 μV-tól egészen a pár száz μV-os tartományig terjedhet.

Théta

A 4-7.5 Hz közti frekvenciájú agyhullámok a théta-hullámok. Ezek általában az elalváshoz közeli állapotban a jelentősebbek. Az öntudatlan állapothoz, a mélyebb meditációhoz, valamint a kreativitáshoz köthetőek. A temporális és a frontális lebenynél mérhető a legintenzívebben. Amplitúdója az alfa hullámokhoz hasonlóan az 5 és 100 μV között figyelhető meg.

Elektródák és elhelyezésük

Elektródatípusok

Mintavételezésnél az egyik legfontosabb kérdés, hogy milyen elektródát is használjunk, hisz ez nagyban meghatározza meg az adatok pontosságát, így egyben a használhatóságát is. Ezeket két fő csoportba oszthatjuk: aktív és passzív elektródák.

Passzív

A passzív elektródák az orvoslásban legjobban elterjedt elektródatípus. Igaz nagyobb szakértelmet igényel, mivel szükség van a bőr előkészítésére, valamint vezetést elősegítő anyagok használatára, viszont rendkívül pontosak, és kevesebb a fellépő zaj is. Ebbe a kategóriába sorolhatóak az eldobható, a lemez, a tűs, és a sóoldat alapú elektródák.
Az eldobható elektródák egyszer használható gél-mentes, vagy géllel előre ellátott elektródák.
 A lemez elektródák jól vezető fémekből (aranyból, ezüstből, rozsdamentes acélból, vagy ónból) készülnek és többször újrahasznosíthatóak. Ezek használatához is szükség van a bőr előkészítéséhez, valamint vezetést elősegítő gélekhez.
A tűs elektródák az aktív elektródák közül a legpontosabbak, mivel ezekkel nem a bőr felszínéről, hanem közvetlenül az idegekből/idegek mentén nyerhetjük az adatokat, viszont a hátránya, hogy ezzel a módszerrel az agytevékenységek méréséhez többnyire a koponya felnyitása szükséges.

Aktív

Az aktív elektródák, a passzívaktól eltérően tartalmaznak egy beépített feszültség-erősítőt, így nincs szükség sem a bőr előkészítésére, sem vezető pasztára. Ezzel igaz az elkészítése több ráfordítást igényel, viszont az alkalmazása már könnyebb és kényelmesebb, egy jól megépített erősítő segítségével pedig a passzív elektródákhoz hasonló pontosság érhető el.

10-20-as rendszer

Miután kiválasztottuk a számunkra legmegfelelőbb elektródatípust, elérkeztünk a következő kérdéshez: hova is helyezzük az elektródákat?
Erre a kérdésre ad választ a nemzetközi 10-20-as rendszer, amely 4 anatómiai pont alapján megadja az elektródák legjobb elhelyezését, mivel a szabvány kialakításakor figyelembe vették, hogy az egyes pontok minél különbözőbb régiókhoz tartozzanak.

A 10-20-as rendszer //



Amint az ábrán is látható, az F-el jelölt pontok a frontális (homlok), a C-vel a centrális (fali), a T-vel a temporális (halántéki) és O-val az occipitális (nyakszirti) lebeny fölött helyezkednek el.

Az A1 és A2 elektródák általában a fülcimpára csíptetett elektródák, melyek referenciaként szolgálnak a test töltéséről. A C3 és C4-es elektródákon a jobb és baloldali kéz- és ujjmozgásokhoz köthető adatok mérhetőek, melyeket főleg Brain-Computer Interface-k (BCI-k) fejlesztésekor használnak. Ezen kívül, például az F3, F4, P3 és P4-es elektródákon P300-as jelek foghatóak, melyeket az ingerületekre kiváltott válaszok hoznak létre.

Mérés nehézségei

Miután kiválasztottuk és elhelyeztük az elektródákat sem dőlhetünk hátra, mivel újabb két problémába ütközünk. Az egyik, hogy a mérhető feszültség csak pár tíz μV amplitúdójú, a másik, hogy a mért adaton már megfigyelhető zaj. Az előbbi problémát erősítőkkel ki lehet küszöbölni, ezzel a következő fejezet fog foglalkozni. Az utóbbi problémát egyrészt a légzés okozza, másrészt az egyéb izommozgások. A légzés által keltett zaj alacsony frekvenciás, egyenletesebb, míg az egyéb izommozgások keltett zajok (ezek közül a szemmozgás és pislogás a legszembetűnőbb) kiugró jelekként mutatkoznak.




A SyncEQ és a VST-k I.


A VST, azaz Virtual Studio Technology a Steinberg Media Technologies GmbH 1996-ban fejlesztett eszköze, amely lehetővé teszi a virtuális hangszerek (VSTi) és virtuális effektek (VSTfx) létrehozását. Még a VSTi-k a különböző hangszerek élethűségre törekvő, esetleg minél szélesebb körben lehetőségeket biztosító szintetizátorok és samplerek tárháza, a VSTfx-ek az elektro-akusztikai gyakorlatban használt effektek (modulációs, pszicho-akusztikai, dinamikai stb. effektek) működését utánozzák. A VST-k jellemzően DAW, azaz Digital Audio Workstation-ök beépülőmoduljai. Eleinte a Steinberg DAW softwareiben voltka használatosak, azonban növekvő számuk miatt más forgalmazók software-i is támogatni kezdték, hála a Steinberg által kiadott dokumentációknak.


Az elektro-akusztikai szinkronizált kiegyenlítő felhasználási lehetőségei


A kiegyenlítők általánosan a jelfolyamok bizonyos torzulásainak javítására használt eszközök. A jelfolyam amikor egy mérőeszközben létrejön és továbbítódik, minden eszközön amin áthalad, az adott pont átviteli karakterisztikája szerint módosul. A kiegyenlítő a jelfolyam spektrumát hivatott módosítani, a mért folyamat eredetijéhez közelítővé alakítani. Természetesen, kifejezetten a zenei-produceri gyakorlatban ettől eltérő célra is használható a kiegyenlítő.


Tizen OS rendszer


A Tizen egy nyílt forráskódú Linux alapú operációs rendszer, mely számos eszközre nyújt fejlesztési lehetőséget.