מאמר שיטה

מסגרת רכישת אותות אלקטרואנצפלוגרפית עבור Neurodiverse: מקרה מבחן של טיפול בעזרת דולפינים

DOI:

10.3791/67935

27 ביוני 2025

במאמר זה

סיכום

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן אנו מציגים פרוטוקול לרכישה ורישום של אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG) מילדים נוירו-דיפרגנטיים לפני, במהלך ואחרי השתתפות במפגשי טיפול בעזרת דולפינים (DAT).

תקציר

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מפרט את השלבים החיוניים לרכישה ורישום של אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG) בילדים נוירו-דיפרנציאליים לפני, במהלך ואחרי השתתפות במפגשי טיפול בעזרת דולפינים (DAT). מטרתו העיקרית היא לספק נתונים עקביים ואמינים המאפשרים הערכה מדויקת של פעילות המוח בשלבים שונים של התהליך הטיפולי. הפרוטוקול קובע מסגרת ברורה להשוואת אותות ה-EEG המתקבלים, ומבטיח שכל הקלטה עומדת בסטנדרטים הנדרשים לניתוח ופרשנות יעילים. לשם כך נעשה שימוש בגישה מקיפה המשלבת כלים אלקטרוניים ושיטות מתמטיות, כגון ניתוח ספקטרלי כוח, כדי לזהות שינויים בפעילות המוחית של ילדים במהלך ההתערבות. יתר על כן, מובטחת שכפול התוצאות, ומעדיף תוקף ועקביות במחקרים מדעיים הקשורים לטיפול. פרוטוקול זה, על ידי סטנדרטיזציה של רכישת נתונים, מבקש לייעל את התוצאות הטיפוליות ולספק בסיס איתן להשוואת מחקרים שונים על השפעת DAT על גיוון עצבי בילדות. יתר על כן, הוא מספק מערכת חזקה למחקר עתידי, המאפשר פרשנות אובייקטיבית של השפעות הטיפול ושיפור התערבויות.

מבוא

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ההבדלים התרבותיים בין קבוצות אנושיות שונות תלויים במידה רבה ביכולות הקוגניטיביות שלהם. בעוד שחלק מהאנשים יכולים להסתגל לנורמות התרבותיות הללו, אחרים מתמודדים לעתים קרובות עם דחיקה לשוליים. לכן, חיוני שאנשים אלה ישתתפו במפגשים המקדמים את שילובם בחברה האנושית1.

ילדים עם הפרעות נוירו-התפתחותיות, כגון הפרעת קשב וריכוז (ADHD) או הפרעת הספקטרום האוטיסטי (ASD), זקוקים לרוב לשילוב של טיפולים פיזיים ואלטרנטיביים לשיקום מקיף ויעיל 2,3. חשוב לציין כי בנוסף לטיפולים הקונבנציונליים, פותחו טיפולים אלטרנטיביים כדי לטפל באופן הוליסטי בהיבטים הפיזיים, הרגשיים והרוחניים של המטופלים. טיפולים אלה נועדו להשלים את הגישות המסורתיות ולקדם החלמה מלאה יותר 2,4. כאשר הם מומלצים על ידי אנשי מקצוע בתחום הבריאות, טיפולים אלה יכולים לשמש כהשלמה חשובה לרפואה הקונבנציונלית3.

טיפול אלטרנטיבי אחד שזכה לעניין ציבורי גובר בשל התקדמותו בשיכוך כאבים ושיפור במיומנויות הלמידה בילדים עם מוגבלויות הוא טיפול בעזרת דולפינים (DAT)5. טיפול זה ממנף את האינטראקציה בין בני אדם לדולפינים, בדרך כלל דולפינים בהריון או מניקות, בסביבה מימית כדי לשפר את איכות חייהם של ילדים בעלי יכולות שונות.

נכון לעכשיו, DAT חסרה שיטה סטנדרטית לחלוטין, שכן נצפו שינויים בתהליכים המיושמים על מטופלים, מטפלים ו/או מומחים מעורבים, משך הפגישה ותדירותה, כמו גם סוג הדולפין והכשרתו להשגת השפעות טיפוליות6,7,8. על פי Jette et al.9, הסטנדרטיזציה של טיפולים אלה משפרת את איסוף הנתונים למחקר, שכן איסוף נתונים עקבי מאפשר מחקרים השוואתיים ופיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות מבוססות ראיות.

היעדר מערכת לכידת נתונים סטנדרטית ב-DAT מסבך את ההערכה האובייקטיבית של השפעותיה, ומגביל את יכולת ההשוואה של התוצאות בין מחקרים. למרות הפופולריות הגוברת של DAT, המסגרת המתודולוגית המשמשת לניטור שינויים במטופלים משתנה במידה ניכרת בהתאם למוסד ולצוות המחקר, וכתוצאה מכך תוצאות לא עקביות ואפילו סותרות10,11.

שונות זו העלתה חששות בקרב הקהילה המדעית, מכיוון שאין פרמטרים אמינים למדידת יעילות טיפולית במונחים של שיפורים קוגניטיביים, רגשיים או התנהגותיים בחולים12. היעדר תקנים משפיע גם על פיתוח פרוטוקולים קפדניים, מה שעלול להוביל לפרשנויות מוטות של תוצאות שהושגו במחקרי DAT שונים.

שונות בהליכי רכישת אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG), כגון מיקום אלקטרודות, כיול ציוד ותנאים סביבתיים, עלולה להציג חוסר עקביות בתוצאות, ולסבך את הפרשנות של השפעות טיפוליות והשוואות בין מחקרים13,14. לכן, חיוני לתקנן את תהליך לכידת הנתונים עבור אותות EEG בטיפולים אלה כדי להשיג נתונים מדויקים ואמינים יותר, ובכך לתרום לאופטימיזציה של שיטות טיפוליות ולספק ראיות מוצקות ליעילות של DAT.

פרוטוקול סטנדרטי מקדם שקיפות רבה יותר במחקרים. כאשר משתמשים בשיטות אחידות, ניתן לשתף נתונים ונהלים בצורה פתוחה ויעילה יותר, מה שמאפשר לחוקרים אחרים לאמת ולאמת את התוצאות. זה חשוב במיוחד בתחומים מתפתחים או לא נחקרים, שבהם חוקרים מסתמכים במידה רבה על שכפול ותיקוף של מחקרים קודמים כדי לקדם את ההבנה של הנושא15.

מערכת לכידת נתונים סטנדרטית, במיוחד כזו המבוססת על שימוש בכלים נוירופיזיולוגיים כגון אלקטרואנצפלוגרפיה, יכולה לספק נתונים מדויקים יותר על ההשפעות של DAT על הפעילות המוחית של חולים נוירו-דיפרנציאליים. למרות ש-EEG היא שיטה לא פולשנית ונמצאת בשימוש נרחב לחקר פעילות המוח, היישום שלה במעקב אחר טיפולים אלטרנטיביים נותר לא עקבי, מה שמשפיע על האמינות והתוקף של הנתונים שהתקבלו16.

טיפולים אלטרנטיביים, כגון DAT, מציעים לחוקרים הזדמנות לחקור את השפעות הטיפולים על מוחם של מטופלים על ידי ניתוח אותות מוחיים כמו EEG, בשילוב עם טכניקות מתמטיות וכלי בינה מלאכותית כדי להעריך את היעילות והיעילות של התערבויות שונות.

מחקר זה, אם כן, מתאר פרוטוקול בדיקה מוצע להערכת תוצאות הטיפול במקסיקו לילדים המאובחנים עם הפרעות נוירו-התפתחותיות, המשלב DAT. הצעה זו פותחה בקפידה בשיתוף פעולה עם Delfiniti México, מומחים באינטראקציה בין אדם לדולפין, תוך התמקדות לא רק בפעילויות שחייה אלא גם בהתערבויות טיפוליות בתיווך דולפינים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: המתודולוגיה ששימשה במחקר זה אושרה על ידי ועדת האתיקה של המכון הפוליטכני הלאומי של מקסיקו בהתאם למכתב התחייבות לסודיות D/1477/2020. מסמך זה מאשר את שיטת איסוף הדגימות ואת הטיפול האתי שניתן לדולפינים הבקבוקיים על ידי צוות המחקר. הובטח שימוש אחראי בנתוני המשתתפים, והתקבלה הסכמתם לשימוש בנתונים בניסויים. לפני איסוף הדגימה וחיבור המכשיר, ההליך הוסבר ביסודיות למשתתפים, שהיו חופשיים לפרוש מהמחקר אם הם לא מסכימים. אלה שהסכימו להשתתף חתמו על טופס הסכמה מדעת בכתב. בנוסף, המשתתפים קיבלו הודעה על הבדיקות שיש לבצע; עם זאת, חלקם לא הבינו לגמרי את הנהלים לפני שנכנסו למיכל עם היונקים.

הערה: פרוטוקול זה מתאר את השלבים המפורטים לרכישה ורישום של אותות אלקטרואנצפלוגרפיים (EEG) מילדים מגוונים עצביים לפני, במהלך ואחרי השתתפות במפגשי טיפול בעזרת דולפינים (DAT). פרוטוקול זה מחולק לשמונה שלבים.

1. הסכמת המטופל

  1. ראיון ראשוני עם ההורים והסכמה
    1. קבעו פגישה עם ההורים או האפוטרופוסים של הילד המשתתף. עשו זאת באופן אישי בדולפינריום דלפיניטי באיסטפה, מקסיקו.
    2. ערכו ראיון מפורט כדי לאסוף מידע רלוונטי על הגיוון העצבי של הילד, ההיסטוריה הרפואית, דפוסי ההתנהגות וחוויות הטיפול הקודמות.
    3. תאר את המטרה של איסוף ורישום נתוני EEG, ההליכים הכרוכים בכך והיתרונות והסיכונים הפוטנציאליים. ודא שההורים או האפוטרופוסים מבינים וחותמים על טופס הסכמה מדעת. ודא שטופס זה עומד בסטנדרטים אתיים ובהנחיות מוסדיות.
  2. שיתוף פעולה עם צוות הדולפינריום: ארגנו פגישה עם הצוות הטיפולי בדולפינריום, הכולל מאמנים, מטפלים וכל צוות אדמיניסטרטיבי רלוונטי. ודא שהפגישה מכסה את מטרות המחקר ואת התפקידים של כל חבר צוות.
    הערה: שלב זה מכין את ההורים וצוות הדולפינריום לרכישה והקלטה של אותות EEG, ומבטיח הבנה, תיאום וסביבה מתאימה לילד במהלך הטיפול תוך הקפדה על סטנדרטים אתיים וטכניים.

2. הכנת הסביבה

  1. הכנת ציוד
    1. הציבו את ציוד ה-EEG (טבלה 1) באזור שקט, ללא הסחות דעת, ליד הדולפינריום לפני כל מפגש טיפולי. ודא שכל הציוד פועל כראוי ושחלקי חילוף זמינים.
    2. כיול התקני EEG בהתאם למפרט היצרן כדי להבטיח נתונים מדויקים ואמינים (טבלה 2, אות גרוע בסעיף 2).
      הערה: שלב זה מבטיח הגדרה וכיול נאותים של הציוד לרכישה והקלטה של אותות EEG בסביבה מתאימה, ומבטיח שהוא פועל כהלכה ומוכן ללכוד נתונים מדויקים לפני, במהלך ואחרי ה-DAT.
הידרופוןקצב דגימה 96000 sps
רגישות הידרופון 8103 25.41e-6; V/PA
רגישות ממיר טעינה 2647A 0.001 V/pC
מודול ThinkGear ASIC 1 (TGAM1)תדירות דגימה 512 sps
בלוטות' גרסה 3.0
לוג'יטק C920תדר דגימה18 sps
מחשב נייד Windows11דגם: Machenike T58-V
מעבד: i7-10870H (2.2GHz-5GHz/ 8 ליבות)
GPU: NVIDIA Geforce RTX3060 GPU למחשב נייד ערוץ כפול, עד 32G
אחסון: M.2 PCIE. כונן קשיח בגודל 2.5 אינץ'
מסך: 144Hz 15.6 אינץ' FHD

טבלה 1: חומרים הנדרשים לניטור טיפול בעזרת דולפינים (DAT). טבלה זו מפרטת את הציוד הדרוש לקליטה והקלטה של אותות EEG לפני, במהלך ואחרי DAT.

כיול ציוד
אות גרועאות EEG לוכד זרמים חשמליים מתאי עצב מופעלים בקליפת המוח, הניתנים לזיהוי על ידי מערכות EEG. מערכות אלו מתפקדות כממשקי מוח-מחשב (BCI), תוך שימוש באלקטרודות פני השטח הממוקמות על פי מערכת המיקום הבינלאומית 10-20, ה-ThinkGear TGAM1 הוא ממשק מוח-מחשב לא פולשני המתעד ומנתח אותות עצביים, ומשיג רמת דיוק של 98%. זה אפשרי תוך התחשבות בשלמות הנתונים, השלכת אותן דגימות שבהן הדגל או המחוון הנקרא ערך באיכות ירודה שווה לאפס.
התכונות של פעילות גלי המוח המנוטרות על ידי החיישן מכומתות באמצעות ערכי דגל ייעודיים: שטוחות אות (25), עודף אות (26), יחס הספק (27) וזיהוי מחוץ לראש (29). אינדיקציות דגל במקביל אפשריות; לדוגמה, ערך דגל של 51 עבור איכות אות לא אופטימלית מצביע על אי עמידה הן בקריטריון השטיחות והן בקריטריון העודף. ערכי הדגל נבחרו בקפידה כדי להבטיח את הייחודיות של כל שילוב אפשרי. בנוסף, ערך דגל של 200 מעיד על מצב בו החיישן רשם מצבים מחוץ לראש למשך ארבע שניות.
אות ה- RAW של סדרת הזמן בתדר דגימה של 512 הרץ, המאפשר דגימה של עד 256 הרץ, ובכך מאפשר להפריד את האותות לרצועות או מקצבים בסיסיים של גלי המוח, כמו גם לבטל את תדר 60 הרץ, עקב הפרעות אלקטרומגנטיות מקו החשמל AC דרך מסנן חריץ של 60 הרץ, כלומר מסנן עצירת פס.
חיבור בלוטות'כדי לחבר חיישן TGAM1 למחשב באמצעות Bluetooth, ודא תחילה שהחיישן מופעל וה-Bluetooth של המחשב מופעל. התאם את החיישן על-ידי חיפוש התקנים בהגדרות ה- Bluetooth של המחשב, בחירת חיישן TGAM1 והזנת קוד ההתאמה (בדרך כלל "0000" או "1234"). לאחר ההתאמה, פתח את האפליקציה שתשתמש בחיישן, בחר אותו כהתקן הקלט והגדר את יציאת ה-COM הנכונה במידת הצורך. בדוק את החיבור על ידי אימות העברת נתונים באפליקציה, ופתור בעיות על ידי בדיקת טווח, הפעלה מחדש של התקנים או עדכון מנהלי התקנים במידת הצורך.

טבלה 2: כיול ציוד. טבלה זו מספקת תיאור מפורט של כיול רכיבי הציוד המשמש.

3. גירוי לפני DAT

  1. הכנת ילדים
    1. הציגו לילד את ציוד רכישת ה-EEG בצורה ידידותית ולא מאיימת. הקדישו זמן כדי להבטיח שהילד ירגיש בנוח. השתמש בצעצועים, תמונות או חפצים מנחמים המוכרים לילד כדי להפחית חרדה, בין היתר.
    2. הסבירו לילד את הליך הרכישה וההקלטה של EEG באמצעות שפה ועזרים חזותיים המתאימים לגילו. הדגימו כיצד פועל חיישן ה-EEG ואפשרו לילד לגעת ולחקור את הציוד אם הוא רוצה.
  2. קליטה והקלטה של אותות EEG
    1. הניחו את הילד בנוחות בכיסא או על מחצלת, לפי העדפתם ונוחותם. לאחר מכן, ודא אם חיבור ה-Bluetooth יציב דרך מסוף המחשב. ודא שהם יושבים בצורה המאפשרת גישה נוחה לקרקפת שלהם למיקום חיישן הקליטה וההקלטה של EEG (טבלה 2 סעיף חיבור Bluetooth).
    2. מקמו את חיישן הקליטה וההקלטה של EEG על ראשו של הילד בעדינות ובזהירות, במיוחד בנקודת FP1 (איור 1), וודאו שהוא צמוד אך נוח והאלקטרודה מחוברת כהלכה. השתמש ברצועה בגודל של ילד והתאם אותה לפי הצורך כדי להבטיח התאמה בטוחה, כפי שמוצג באיור 2.
    3. לאחר מיקום נכון של החיישן ומיקום נכון של האלקטרודה (איור 3), הגדר את מערכת רכישת ה-EEG עבור קצב הדגימה ל-512 הרץ (דגימות/שנייה). קצב רכישה זה מספיק כדי לתעד במדויק פעילות עצבית של עד 256 הרץ (לפי משפט נייקוויסט), המכסה את כל רצועות תדרי ה-EEG הרלוונטיות מבחינה קלינית (0.5-100 הרץ). קח מדידת EEG ייחוס למשך דקה אחת עם פרמטרים אלה בשליטתך כדי לקבל נקודה יציבה להשוואת האות והאות לאחר הטיפול.
      הערה: במחקר EEG, מקובל להשתמש בחלונות זמן של 30 שניות לניתוח, כמו במחקרי שינה, שבהם הנתונים מפולחים לתקופות של משך זמן זה כדי לסווג את שלבי השינה ולזהות מחזורים חוזרים של פעילות מוחית 17,18,19. עם זאת, גישה זו עשויה להיות מוגבלת במצבים כמו מעקב אחר חולים קשים, שבהם אירועים קצרים כמו התקפים עלולים להיעלם מעיניהם. לכן, יש להתאים את אורך החלונות לפרטי הניתוח. במחקר זה, נעשה שימוש בחלונות רחבים יותר כדי ללכוד טוב יותר את הפעילות המוחית הקשורה להתערבות: דקה לפני, חמש דקות במהלך ודקה אחת לאחר הטיפול. גישה זו מאפשרת לזהות הן דפוסים דינמיים ארוכי טווח והן שינויים קצרי טווח הקשורים לטיפול, ומספקת מבט מקיף יותר על הנוירולוגיה הנגרמת על ידי ההתערבות ומאפשרת מסקנות מדויקות יותר לגבי ההשפעות הטיפוליות שלה.
    4. גבה באופן מיידי את נתוני אות ה-EEG שנרכשו והוקלטו להתקן אחסון מאובטח. בצע ניתוח ראשוני כדי לאמת את האיכות והשלמות של הנתונים, וודא שדגל האות הגרוע של חיישן TGAM1 קטן מ-51, כפי שמוצג בטבלה 2 סעיף אות גרוע.
    5. עקוב באופן רציף אחר הילד לאיתור סימני אי נוחות או מצוקה במהלך הרכישה וההקלטה של אותות ה-EEG. ספקו הרגעה והפסקות במידת הצורך. שמרו על הילד רגוע על ידי שיחה רגועה או עיסוק בפעילויות האהובות עליו.
      הערה: שלב זה של הפרוטוקול נועד להבטיח תהליך חלק ויעיל לרכישה ורישום של אותות EEG לפני ה-DAT, ולספק נתונים יקרי ערך לשיפור ההבנה והיעילות של ה-DAT.

figure-protocol-1
איור 1: מערכת בינלאומית 10-20 למיקום אלקטרודות חוץ-גולגולתיות. החיישן חייב ליצור קשר בנקודהFP1 23. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-2
איור 2: שימוש במכשיר אלקטרואנצפלוגרפי. איור זה מציג את הדרך הנכונה למקם את התקן ה-EEG. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-3
איור 3: רכישה והקלטה של אותות EEG לפני DAT. איור זה מראה את התהליך של רכישת אותות EEG לפני תחילת הטיפול. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

גירוי 4. DAT

  1. הגדרת ציוד EEG
    1. ודא שהמכסה המכיל את מכשיר הקליטה וההקלטה של אותות EEG ממוקם כהלכה על ראשו של הילד. בדקו שהאלקטרודה יוצרת מגע טוב עם הקרקפת ונגבו את המצח, במידת הצורך, כפי שמוצג באיור 1.
    2. ודא שהחיבור האלחוטי יציב ושהעברת הנתונים פועלת כהלכה מכיוון שנעשה שימוש בהתקן רכישה והקלטה של Bluetooth EEG, כפי שמוצג בטבלה 2 סעיף חיבור Bluetooth.
  2. הזנת המים ואיסוף נתונים ראשוני
    1. לסייע לילד בכניסה למים בהשגחת צוות הדולפינריום. ודא שהילד מרגיש בנוח ושציוד ה-EEG עמיד למים ומהודק היטב.
    2. ודא שציוד הרכישה וההקלטה של EEG אטום למים ומהודק היטב.
    3. אסוף ורשום נתוני אות EEG ייחוס כאשר הילד נכנס למים ומתחיל לתקשר עם הדולפינים.
  3. במהלך טיפול בעזרת דולפינים
    1. ניטור רציף של הקליטה וההקלטה של אותות EEG למשך 5 דקות (ללא הפרעה) בזמן שהילד מקיים אינטראקציה עם הדולפינים (איור 4). ודא שהציוד מותאם כהלכה ושהילד נשאר רגוע.
      הערה: סקור את ההערה הכתובה משלב 3.2.3.
    2. ודא שמישהו בצוות רושם הערות מפורטות על התנהגות הילד, האינטראקציות עם הדולפינים וכל שינוי בולט במהלך הרכישה והרישום של אותות ה-EEG.

figure-protocol-4
איור 4: רכישה והקלטה של אותות EEG במהלך DAT. איור זה מראה את תהליך רכישת אותות EEG במהלך הטיפול. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. ניהול נתונים לאחר הטיפול:
    1. גבה באופן מיידי את נתוני אות ה-EEG שנרכשו והוקלטו להתקן אחסון מאובטח.
      הערה: מתקבל מסמך טקסט רגיל (.txt).
    2. לסייע למטופל ביציאה מהמים.
      הערה: שלב זה נועד להבטיח תהליך חלק ויעיל להמשך הרכישה והרישום של אותות EEG במהלך DAT, ולספק נתונים חשובים לשיפור ההבנה והיעילות של גישה טיפולית זו, המאפשרת השגת נתונים לשיפור מתמיד של תהליך ה-DAT ובכך לסייע בזיהוי כל התנהגות ייחודית של הדולפין כלפי המטופל עם השפעה מסוימת ואפילו במהלך הטיפולים לזהות אילו נקודות אצל המטופל הגוף מגורה ואשר מייצר שינויים בהתנהגותם, מה שמשנה את הפעילות המוחית של המטופל.

5. גירוי לאחר DAT

  1. הכנה לאחר הטיפול לילד
    1. עזרו לילד לעבור מאזור הטיפול למרחב נוח ויבש.
    2. הסבירו לילד, בגיל המתאים, שהרכישה והרישום של אותות EEG יימשכו עוד קצת.
  2. ודא את ציוד הקליטה וההקלטה של EEG, כמו גם את הכיול מחדש שלו. ודא שציוד הרכישה וההקלטה של EEG נשאר במקומו ומתפקד כראוי לאחר מפגש הטיפול.
  3. איסוף נתונים ראשוני לאחר הטיפול:
    1. רכשו, רשמו ואחסנו מיד את נתוני אות הייחוס EEG למשך דקה אחת מיד לאחר שהילד יצא מהמים (איור 5).
      הערה: סקור את ההערה הכתובה משלב 3.2.3.
    2. אפשר לילד להירגע בסביבה נוחה.

figure-protocol-5
איור 5: רכישה ורישום של אותות EEG לאחר DAT. איור זה מראה את תהליך רכישת אותות EEG לאחר הטיפול. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. פעילויות מובנות לאחר הטיפול:
    1. העסיקו את הילד בפעילויות בעלות גירוי נמוך, כגון האזנה למוזיקה רכה.
    2. עקוב באופן רציף אחר הרכישה וההקלטה של אותות EEG לתקופות של דקה, על מנת להבטיח יציבות נתונים תוך מזעור עייפות המשתתפים.
  2. ניהול נתונים לאחר הטיפול: גבה באופן מיידי את נתוני אות ה-EEG שנרכשו והוקלטו להתקן אחסון מאובטח.
    הערה: שלב זה מבטיח תהליך חלק ויעיל להמשך קליטה והקלטה של אותות EEG לאחר ה-DAT.

6. השגת נתוני EEG

  1. ניתוח נתונים והכנת דוחות
    הערה: עיבוד הנתונים הגולמיים של EEG נשלט באמצעות ממשק משתמש על מנת לקדם הבנה אינטואיטיבית ביחס למחזור תפיסה-פעולה, כפי שמוצג באיור 6.
    1. הפעל את סביבת הפיתוח המשולבת (IDE) לקליטת אותות EEG וטען את המערכת.
    2. פתחו את ה-IDE המתוכנן עבור עיבוד EEG (איור 7).
      הערה: המערכת תציג משאבים זמינים במחשב, כולל התקנים מחוברים כגון מצלמות אינטרנט וחומרת רכישת EEG.

figure-protocol-6
איור 6: עיבוד EEG. עיבוד נתוני EEG גולמיים נשלט על ידי ממשק משתמש כדי לקדם הבנה אינטואיטיבית ביחס למחזור תפיסה-פעולה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-7
איור 7: סביבת הפיתוח המשולבת (IDE) עבור אותות EEG. המערכת תציג משאבים זמינים במחשב, כולל מכשירים מחוברים כמו מצלמות רשת וחומרת רכישת EEG. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. גש לחלון תצורת המערכת :
    1. נווט אל חלון תצורת המערכת בתוך ה-IDE (איור 8).
    2. בחר את התקן ה-EEG לדגימה והגדר את ההגדרות שלו (דגימה קצב = 512 sps, ערוצים להקלטה = Fp1).
    3. שמור את התצורה כדי להבטיח עקביות בין הפעלות.

figure-protocol-8
איור 8: חלון תצורת המערכת. מציג את חלון תצורת המערכת, שבו ההתקנים מוגדרים ומותאמים אישית. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. הזן מידע על המטופל.
    1. השתמש בחלון מידע למטופל ( איור 9) כדי להזין את הפרטים הבאים: שם המטופל ואבחנתו, משך הניסוי בדקות, הקשר איסוף הנתונים ביחס לתהליך ה-DAT (למשל, לפני, במהלך או אחרי).
    2. אשר את הערכים כדי להמשיך.

figure-protocol-9
איור 9: חלון מידע למטופל. מציג את חלון פרטי המטופל, המשמש להזנת פרטים חיוניים כגון שם, אבחנה ופרמטרים של ניסוי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. התחל דגימת נתונים:
    1. מהמסך הראשי, התחל איסוף נתונים על ידי הפעלת קטע דגימת EEG.
    2. לחץ על כפתור קח דגימה (איור 10) כדי להתחיל בלכידת נתונים.
      הערה: במהלך התהליך, לחצן קח דגימה יושבת כדי למנוע אינטראקציות נוספות בעת איסוף נתונים מהמכשירים שהוגדרו.
    3. לאחר השלמת התהליך, תופיע הודעה המציינת שהושלם איור 11). בסוף תיווצר תיקיה המכילה את תמונות המצלמה וקבצי הטקסט עם תוצאות ה- EEG וההידרופון.
      הערה: התיקייה כוללת את נתוני המטופל, תאריך הלכידה, השעה שבה היא נלקחה והאם היו לכידות נוספות באותו יום עם אותה תצורה.

figure-protocol-10
איור 10: התחל דגימת נתונים. איור זה מציג את רכישת הנתונים הראשונים על ידי הפעלת קטע דגימת EEG. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-protocol-11
איור 11: דגימה מלאה שנלקחה מהמטופל. האיור מראה מתי התוכנה השלימה את לכידת הדגימות של המטופל. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

7. ניתוח נתוני EEG

  1. נווט אל חלון ניתוח הנתונים , כפי שמוצג באיור 11 (מודגש באדום). לאחר מכן, בקטע הניתוח של ממשק המשתמש הראשי (UI) (מודגש באדום), בחר את אותות ה-EEG שנאספו במהלך הניסוי לעיבוד (איור 12).

figure-protocol-12
איור 12: חלון ניתוח נתונים. איור זה מציג את קטע הניתוח של הממשק הראשי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. ליישם טכניקות עיבוד אותות (ה-IDE תומך במספר שיטות לניתוח נתוני EEG). ליישם את טכניקות עיבוד האותות על ידי יישום הצינור החישובי המוגדר במשוואות 1-5.
    1. הדמיית אותות EEG גולמיים: בדוק את האותות המוקלטים במיקרו-וולט כדי לאמת את תקינותם ואיכותם.
    2. פריודוגרמה FFT: בצע התמרת פורייה מהירה כדי לנתח את רכיבי התדר של אותות ה-EEG.
      1. כדי לבצע פירוק של אותות EEG לרכיבי התדר שלהם באמצעות התמרת פורייה מהירה (FFT), החל את התהליך המתמטי הבא. אות ה-EEG, המיוצג כ-x(t) בתחום הזמן, הופך לייצוג תחום התדר שלו X(f) באמצעות המשוואה (1)20,21,22
        figure-protocol-13 (1)
      2. עבור אותות בדידים, כמו EEG שנדגמו בקצב מסוים, השתמש בהתמרת פורייה בדידה (DFT), המחושבת כ-(2) 20,21,22
        figure-protocol-14 (2)
        כאן, N הוא מספר הדגימות, x[n] הוא האות הבדיד, ו-k מתאים לסלי התדרים.
      3. השלבים כוללים תחילה טעינת אות ה-EEG הגולמי מקובץ .txt (ערכי מתח מסדרת זמן), לאחר מכן יישום אלגוריתם FFT (משוואה 2) כדי להפוך את האות לתחום התדרים, ולבסוף, התוויית הצפיפות הספקטרלית של ההספק (PSD) או הפריודוגרמה כדי להמחיש רכיבי תדר. הפלט מתפרש על ידי זיהוי פסגות בספקטרום המתאימות לתדרי גלי המוח הדומיננטיים (למשל, דלתא, תטא, אלפא).
    3. ניתוח ספקטרוגרמה: צור ספקטרוגרמות כדי לבחון כיצד תוכן התדר של האות מתפתח עם הזמן.
      1. עיבוד מקדים: פלח את אות ה-EEG x(t) לחלונות זמן חופפים (למשל, חלונות של שנייה אחת עם חפיפה של 50%) כדי ללכוד את מאפייני התדר המשתנים בזמן. הכפל כל חלון בחלון המינג w(t) כדי למזער דליפה ספקטרלית, לפי משוואה (3) 20,21,22.
        figure-protocol-15 (3)
      2. היווצרות פורייה: החל את ה-FFT על כל מקטע עם חלונות כדי להמיר את אות תחום הזמן לתחום התדרים, ומניב ספקטרום בעל ערך מורכב, על פי משוואה (4) 20,21,22
        figure-protocol-16 (4)
        הערה: X(f) מייצג את רכיבי התדר, N הוא מספר הדגימות בקטע ו-f הוא התדר.
      3. יצירת ספקטרוגרמה: חשב את הגודל הריבועי של X(f) כדי לקבל את הצפיפות הספקטרלית של ההספק (PSD) עבור כל קטע זמן, כפי שמוצג במשוואה (5) 20,21,22:
        figure-protocol-17 (5)
        הערה: התוצאה משורטטת כספקטרוגרמה, כאשר ציר ה-x מייצג זמן, ציר ה-y מייצג תדר ועוצמת הצבע מציינת את העוצמה של כל רכיב תדר.
      4. בחר באפשרות EEG או Hydrophone וטען את הנתונים, כפי שמוצג בתיבה המודגשת באדום באיור 13.
      5. סינון פס-פס: החל מסנן פס-פס כדי לבודד טווחי תדרים ספציפיים, כגון פסי בטא נמוכים וגמא נמוכים, הרלוונטיים למחזור התפיסה-פעולה.
    4. היסטוגרמה של FFT: זהה את רצועות התדרים העיקריות כגון דלתא (0.5-4 הרץ), תטה (4-8 הרץ), אלפא (8-13 הרץ), בטא (13-30 הרץ) וגמא (>30 הרץ), החיוניים לניתוח EEG.

figure-protocol-18
איור 13: תוצאות מעיבוד EEG. יציאות שנוצרו על ידי המערכת, המציגות את הנתונים הגולמיים ואת אותות ה-EEG המעובדים (A), עיבוד האותות דרך פריודוגרמה FFT (B), הספקטרוגרמה (C) והספקטרוגרמה המסוננת של מעבר הפס (D). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

  1. סקור ופרש את התוצאות.
    1. בדוק פלטים מעובדים (FFT, פריודוגרמות/ספקטרוגרמות) כדלקמן.
      1. פריודוגרמות: זהה שיאי תדר דומיננטיים (למשל, אלפא: 8-13 הרץ) באמצעות תרשים PSD (משוואה 5). פסגות החורגות מרעש הבסיס מצביעות על תנודות רלוונטיות מבחינה פיזיולוגית.
      2. ספקטרוגרמות: נתח דינמיקת כוח בתדר זמן (למשל, התפרצויות בטא/גמא במהלך משימות תפיסת פעולה) על ידי פירוש שיפועי עוצמת צבע (זמן [s] על ציר x, תדר [Hz] על ציר y). מתאם שינויי כוח (למשל, דיכוי בטא נמוך) עם תקופות משימה.
    2. הקשר לממצאים על ידי הצלבת דפוסים ספקטרליים (למשל, יחסי תטא/דלתא) עם מטא-נתונים של מטופלים (למשל, מצב קליני, ביצוע משימה) והערות אירועים (למשל, הופעת גירוי) בספקטרוגרמות כדי ליישר את הפעילות העצבית עם לוחות הזמנים של הניסוי.
  2. ייצא ושמור תוצאות.
    1. אחסן ערכי PSD (תדר x כוח) ומערכי ספקטרוגרמה (זמן x תדר x הספק) בפורמטים מובנים.
    2. ייצוא באמצעות אפשרויות ממשק: בחר פורמטים (למשל, TIFF לאיורים, ASCII לערכי PSD גולמיים) התואמים ל-MATLAB. עבור ספקטרוגרמות, שמור על רזולוציות תדירות זמן בקבצים מיוצאים.

8. תקשורת תוצאות

  1. ערכו דו"ח מפורט של הממצאים.
    1. בנה את הדוח כך שיכלול:
      1. ניתוח ספקטרלי: טבלאות רצועות תדרים דומיננטיות (למשל, שיא הספק אלפא ב-10 הרץ ±-1.5 הרץ) והרלוונטיות הסטטיסטית שלהן (למשל, p <-0.05, מתוקנת להשוואות מרובות).
      2. דינמיקת זמן-תדר: הדגש דפוסי ספקטרוגרמה משמעותיים (למשל, עלייה בהספק פס גמא [30-45 הרץ] במהלך ביצוע המנוע) עם חותמות זמן מותאמות לאירועי משימה.
      3. מתאמים קליניים/ניסיוניים: ביאורים לתצפיות.
      4. עזרים חזותיים: הטמיעו דמויות מפתח (עלילות PSD, ספקטרוגרמות) עם תוויות סטנדרטיות (למשל, "הספק (μV2/Hz)") וכיתובים המציינים פרמטרים (למשל, "חלון המינג: 1 שניות, 50% חפיפה").
      5. תוספת נתונים: צרף קבצי נתונים מעובדים (למשל, .csv טבלאות של ערכי עוצמת פס לכל נושא) לצורך שחזור.
  2. משוב וסגירה.
    1. סקירת בעלי עניין: הפיץ את טיוטת הדוח למשתפי פעולה לצורך אימות עקביות מתודולוגית (למשל, ודא שפרמטרי FFT תואמים לפרוטוקולים שנרשמו מראש) ודיוק הפרשנות (למשל, אימות טענות צימוד תטא-גמא כנגד עקבות גולמיות).
    2. סיום: התייחס למשוב באופן איטרטיבי ואחסן בארכיון את כל הפלטים (נתונים גולמיים/מעובדים, סקריפטים, דוחות) במאגר מובנה.
      הערה: ארגנו פגישה עם צוות הדולפינריום כדי לספק סיכום של מפגש איסוף הנתונים לאחר הטיפול. התוצאות שיתקבלו יהיו זמינות לצוות הדולפינריום לחלוק עם ההורים. בשלב זה מנתחים ומאפיינים את נתוני ה-EEG הנרכשים והמוקלטים, מכינים דו"ח מפורט ומוצע משוב להורים על התוצאות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה מתאר את תהליך הרכישה והניתוח של אותות EEG באמצעות ממשק משתמש מדומה ב-IDE, בתוספת יישום של שיטה סטנדרטית לאיסוף נתונים. גישה זו מספקת מסגרת התייחסות המאפשרת השוואה בין מחקרים ומבטיחה שחזור, ומאפשרת לחוקרים אחרים לשכפל את הנהלים ולהשיג תוצאות עקביות בהקשרים שונים.

איור 7 נותן תצוגה מסכמת של ה-IDE. בעת הטעינה, המערכת מציגה משאבים הזמינים במחשב ומציינת את מספר מצלמות האינטרנט שניתן לחבר.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טיפול בעזרת דולפינים (DAT) התגלה כשיטה טיפולית לאנשים עם אוטיזם והתפתחותי24,25. DAT מציע למשתתפים חוויות רעננות ומעשירות חיים, מעוררות עניין ומעורבות חושית ברקע עוצר נשימה25,26. עם זאת, ישנן מספר מגבלות המשפיעות על פירוש היעילות של DAT, כולל הדרישות לעיצובים ניסויים מבוקרים ונתונים מוצקים כדי לאשר יתרונות בשל כך שרבים מהם מסתמכים על ראיות אנקדוטליות ודיווחי מקרה ולא על נת...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה נתמך על ידי המכון הפוליטכני הלאומי (Instituto Politécnico Nacional) של מקסיקו באמצעות פרויקט מס' 20250776, שהוענק על ידי מזכירות המחקר והתואר השני (Secretaría de Investigación y Posgrado), Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI). בנוסף, המחקר המתואר בעבודה זו נערך במרכז לחקר המחשוב (Centro de Investigación en Computación). יש לציין כי מחקר זה הוא חלק עיקרי מעבודת הדוקטורט שכותרתה Estandarización de la recolección de señales EEG de niños neurodivergentes durante Terapias Asistidas por Delfines, bajo el Paradigma de la Ciencia de Sistemas, הנתמכת על ידי עבודתה של ברנדה לורנה פלורס הידלגו, עבודה בבימויים של ד"ר אוסוולדו מוראלס מטמורוס וד"ר חסוס חיימה מורנו אסקובר. יתר על כן, תמיכה התקבלה באמצעות המלגה שהוענקה עם CVU 1145035 על ידי Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
ממיר טעינהHottinger Brü אל & Kjæ rרגישות 2647A 0.001 V/pC
תדירות דגימה 512 sps
הידרופוןHottinger Brü אל & Kjæ r8103קצב דגימה 96000 sps
רגישות 8103 25.41e-6; V/PA
מחשב נייד Windows11מאצ'ניקהמאצ'ניקה T58-Vמעבד: i7-10870H (2.2GHz-5GHz/ 8Cores)
GPU: NVIDIA Geforce RTX3060 GPU למחשב נייד ערוץ כפול, עד 32G
אחסון: M.2 PCIE. מסך 2.5 אינץ' HDD
: 144Hz 15.6 אינץ' FHD
מודול ThinkGear ASIC 1 נוירוסקייTGAM1בלוטות' גרסה 3.0
מצלמת רשתלוג'יטק  C920תדר דגימה18 sps

מקורות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Müller, E., Schuler, A., Yates, G. B. Social challenges and supports from the perspective of adults with Asperger syndrome and other autism spectrum disabilities. Autism. 16 (5), 478-490 (2012).
  2. Carrillo-Mora, P., et al. Alternative and complementary medicine in neurological disorders and neurological disability patients: prevalence, factors, opinions and reasons. Complement Ther Med. 72, 102920(2023).
  3. Böhne, L. Ä, Wirner, C., Schoser, B., Schröter, C., Baum, P. Frequency and satisfaction of conventional and complementary or alternative therapies for neuromuscular disorders. Neurol Res Pract. 5 (1), 53(2023).
  4. Brondino, N., et al. Complementary and alternative therapies for autism spectrum disorder. Evid Based Complement Alternat Med. 2015, 258589(2015).
  5. Dolphin sonar pulse intervals and human resonance characteristics. Birch, S. Proceedings of the 2nd International Conference on Bioelectromagnetism (Cat. No.98TH8269), 2022, Melbourne, VIC, Australia. 141-142 (2022).
  6. Griffioen, R. E., Enders-Slegers, M. The effect of dolphin-assisted therapy on the cognitive and social development of children with Down syndrome. Anthrozoös. 27 (4), 569-580 (2014).
  7. Griffioen, R., Van Der Steen, S., Cox, R. F. A., Verheggen, T., Enders-Slegers, M. Verbal interactional synchronization between therapist and children with autism spectrum disorder during dolphin assisted therapy: five case studies. Animals. 9 (10), 716(2019).
  8. The psychosocial effect of therapeutic activities with dolphins for children with disabilities. Kreiviniene, B., Mockevičienė, D., Kleiva, Ž, Vaišvilaitė, V. Proceedings of the International Scientific Conference, 3, 94-106 (2019).
  9. Jette, D. U., Halbert, J., Iverson, C., Miceli, E., Shah, P. Use of standardized outcome measures in physical therapist practice: perceptions and applications. Phys Ther. 89 (2), 125-135 (2009).
  10. Servais, V. Some comments on context embodiment in dolphin-assisted therapy. Anthrozoös. 18 (1), 43-49 (2005).
  11. Brensing, K., Linke, K., Todt, D. Can dolphins heal by ultrasound: studies on the echolocation of dolphins. J Theor Biol. 225 (1), 99-105 (2003).
  12. Marino, L., Lilienfeld, S. Dolphin-assisted therapy for autism and other developmental disorders: a dangerous fad. Am Psychol. 33 (2), 2-3 (2007).
  13. Pascual-Marqui, R. D., Michel, C. M., Lehmann, D. EEG neuroimaging. Clin Neurophysiol. 118 (10), 2463-2492 (2017).
  14. Niedermeyer, E., Da Silva, F. L. Electroencephalography: Basic Principles, Clinical Applications, and Related Fields. , Lippincott Williams & Wilkins. New York. (2004).
  15. Rutherford, M. Standardized nursing language: what does it mean for nursing practice. Online J Issues Nurs. 13 (1), 1-9 (2008).
  16. Kwak, S., Lee, M., Lim, J. Standardization of EEG signal processing in clinical neurofeedback. Neuroimage. 152, 221-234 (2017).
  17. Prerau, M. J., Brown, R. E., Bianchi, M. T., Ellenbogen, J. M., Purdon, P. L. Sleep neurophysiological dynamics through the lens of multitaper spectral analysis. Physiology. 32 (1), 60-92 (2016).
  18. A look at the strength of micro and macro-EEG analysis for distinguishing insomnia within an HIV cohort. Gunnarsdottir, K. M., et al. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, , 6622-6625 (2015).
  19. Herman, S. T., et al. Consensus statement on continuous EEG in critically ill adults and children, part II: personnel, technical specifications, and clinical practice. J Clin Neurophysiol. 32 (2), 96-108 (2015).
  20. Detection of EEG signal post-stroke using FFT and convolutional neural network. Djamal, E. C., Furi, W. I., Nugraha, F. 2019 6th International Conference on Electrical Engineering, Computer Science and Informatics (EECSI), 2019, Bandung, Indonesia. 18-23 (2019).
  21. Emotion classification using fast Fourier transform and recurrent neural networks. Prawira, H. G., Sundari, S., Djamal, E. C., Wulandari, A. 2021 International Conference on Instrumentation, Control, and Automation (ICA), 2021, Bandung, Indonesia. 94-99 (2021).
  22. EEG feature extraction with fast Fourier transform for investigating different brain regions in cognitive and reasoning activity. Amin, H. U., et al. 2022 IEEE 5th International Symposium in Robotics and Manufacturing Automation (ROMA), 2022, Malacca, Malaysia. 1-4 (2022).
  23. Jurcak, V., Tsuzuki, D., Dan, I. 10/20, 10/10, and 10/5 systems revisited: their validity as relative head-surface-based positioning systems. Neuroimage. 34 (4), 1600-1611 (2007).
  24. Marino, L., Lilienfeld, S. Third time's the charm or three strikes you're out: an updated review of the efficacy of dolphin-assisted therapy for autism and developmental disabilities. J Clin Psychol. 77 (6), 1265-1279 (2021).
  25. Marino, L., Lilienfeld, S. O. Dolphin-assisted therapy: more flawed data and more flawed conclusions. Anthrozoös. 20 (3), 239-249 (2007).
  26. Marino, L., Lilienfeld, S. Dolphin-assisted therapy: flawed data, flawed conclusions. Anthrozoös. 11 (4), 194-200 (1998).
  27. Marino, L., Lilienfeld, S. Does Dolphin-Assisted Therapy have Healing Effects. Pseudoscience in Child and Adolescent Psychotherapy. , Cambridge University Press. New York. (2019).
  28. Müller, R. A., Shih, P., Keehn, B. The use of EEG biomarkers in neurodevelopmental disorders: progress and challenges. Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 4 (7), 574-583 (2019).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

EEGEEG

מאמרים קשורים