$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Figuren 1A en 2A geven de EEG-signaal in reactie op de presentatie van een gezichtsbeeld. Middeling over als proeven produceert een ERP-golfvorm die bestaat uit een reeks van positieve en negatieve doorbuigingen genaamd ERP componenten. Figuur 1B illustreert een gemiddelde golfvorm voor een enkel onderwerp en Figuur 6A illustreert een groots gemiddelde golfvorm voor een groep proefpersonen. Er is een rijke literatuur die elk ERP component op een specifiek perceptuele motorische of cognitieve werking. Bijvoorbeeld, de N170 is een negatieve deflectie die pieken bij ongeveer 170 msec na stimulusaanvang en is betrokken bij verwerking van gezichten 8,15.
Figuur 2B illustreert de ontleding van hetzelfde EEG-signaal in componenten frequentiebanden. De resultaten van spectrale analyse blijkt de frequentie-inhoud van het signaal (figuur 2C), waarbijeen vermogenstoename met een bepaalde frequentie weerspiegelt een toename van de aanwezigheid van dat ritme binnen het EEG-signaal.
Zoals kleurspectrum, MSE gevoelig voor de complexiteit van de oscillerende elementen die bijdragen aan het signaal. In tegenstelling kleurspectrum, MSE is ook gevoelig voor de interacties tussen frequentiecomponenten (dwz lineaire dynamica 18). De complexiteit van een EEG signaal wordt weergegeven als een functie van het monster entropie (figuur 5) over verschillende tijdschalen (figuur 4). Zoals geïllustreerd in figuur 3, monster entropie laag voor normale signalen en neemt toe met de mate van willekeur signaal. In tegenstelling tot traditionele entropie maatregelen die toename met mate van willekeur, multiscale entropie is in staat om complexe signalen onderscheiden van witte ruis door te overwegen entropie over meerdere termijnen. Bijvoorbeeld, Costa et al., 2005. Vergeleken multiscale entropiewaarden fof niet-gecorreleerde (witte) ruis versus gecorreleerde (roze) ruis. Terwijl monster entropie was groter voor witte ruis dan roze ruis op fijne tijdschaal, werd het tegenovergestelde waargenomen bij grovere tijdschalen 5-20. Met andere woorden, wanneer entropie meerdere tijdschalen vonden om de ware complexiteit van de signalen was beter vertegenwoordigd zou zijn dan wanneer slechts een tijdschaal beschouwd. Afhankelijk van de temporele dynamiek van een specifiek contrast, kan aandoening effecten worden uitgedrukt: 1) op dezelfde manier in alle tijdschalen, 2) op een bepaald tijdschema, maar niet andere, of 3) als crossover effecten waarbij het contrast is verschillend op prima versus grovere tijdschalen.
Figuur 6 toont aandoening verschillen in ERP (figuur 6A), spectraal vermogen (figuur 6B), MSE (figuur 6C) contrasterende de eerste versus herhaalde presentaties van gezicht foto 9. In dit voorbeeld geconvergeerde alle maatregelen te onthullenhetzelfde effect, maar de waargenomen afname in entropie monster dat gezicht herhaling begeleidt is belangrijk omdat het beperkt de interpretatie van de resultaten. Een afname in complexiteit suggereert dat de onderliggende functionele netwerk eenvoudiger en kan verwerken minder informatie.
Figuur 7 toont de statistische resultaten van de multivariate analyse van partiële kleinste kwadraten-11 toegepast op ERP, spectrale macht en MSE. Het experiment gemanipuleerd de bekendheid geassocieerd met verschillende gezichten (Heisz et al.., 2012). Het contrast (staafdiagram) toont aan dat ERP amplitude onderscheiden nieuwe gezichten van bekende gezichten, maar niet tot de bekende gezichten die in hoeveelheid eerdere blootstelling gevarieerd. Kleurspectrum onderscheiden gezichten volgens verworven bekendheid maar wist niet nauwkeurig onderscheid tussen de gezichten van de midden-en lage bekendheid. MSE was het meest gevoelig voor de aandoening verschillen in de steekproef entropie toenemendeed met toenemende gezicht vertrouwdheid. Het beeld plots vangen de tijdruimtelijke verdeling van de aandoening effect in alle elektroden en tijd / frequentie / tijdschaal. Dit voorbeeld toont een situatie waarin de analyse van EEG door MSE geproduceerd unieke informatie die niet is verkregen met behulp van traditionele methoden ERP of spectrale vermogensdichtheid. Dit verschil in de MSE stelt de voorwaarden verschillen met betrekking tot lineaire aspecten van de netwerkdynamiek, waarbij eventueel de interacties tussen verschillende frequentiecomponenten.

Figuur 1. A) de EEG respons van een subject als een functie van de amplitude afbuiging van basislijn voor elk onderzoek uitgezet tegen de tijd vanaf het begin van de proef. Elke proef bestond uit de presentatie van een foto afbeelding van een gezicht van. Positieve amplitude doorbuiging zijn afgebeeld inrood; negatieve amplitude doorbuiging zijn weergegeven in blauw. Alle studies tonen een positieve uitslag rond de 100 msec en 250 msec, met vermelding van event-gerelateerde phase-locked-activiteit. B) Middeling over alle proeven in figuur 1A produceert een gemiddeld ERP golfvorm met verschillende positieve en negatieve doorbuigingen genaamd event-gerelateerde componenten en benoemd volgens een standaard nomenclatuur. Bijvoorbeeld, P1 is de eerste positieve gaande component, en N170 is een negatieve component die pieken op ongeveer 170 msec post-stimulus onset.

Figuur 2. A) Het EEG respons van een enkel onderwerp voor een enkel proces plotten amplitude door de tijd (in datapunten, sampling rate 512 Hz). B) Het EEG respons van figuur 2A bandpass gefilterd om frequentiebanden van delta isoleren(0-4 Hz), theta (5-8 Hz), alfa (9-12 Hz), beta (13-30 Hz) en gamma (> 30 Hz). C) spectrale vermogensdichtheid van de EEG respons in figuur 2A die frequentiesamenstelling van het signaal als functie van energie per frequentie. Een toename van spectrale vermogen bij een bepaalde frequentie weerspiegelt een toename van het aantal neuronen synchroon werkzame meegevoerd binnen de betrokken frequentieband. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 3 A) twee gesimuleerde golfvormen:.. Normale of voorspelbare golfvorm weergegeven in paars en een stochastische golfvorm weergegeven in zwart B) Voorbeeld entropie van de twee gesimuleerde golfvormen voor de eerste drie tijdschalen. Monster entropy is laag voor zeer voorspelbaar signalen dan meer stochastische signalen. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 4. Down-bemonstering van de oorspronkelijke tijdreeks genereert meerdere tijdreeksen van verschillende tijdschalen. Tijdschaal 1 is de oorspronkelijke tijdreeks. De tijdreeks van de tijdschaal 2 wordt gecreëerd door het verdelen van de oorspronkelijke tijdreeks in niet-overlappende vensters van lengte 2 en het gemiddelde van de gegevens punten binnen elk venster. Om de tijdreeksen van latere termijnen te genereren, verdelen de oorspronkelijke tijdreeks in niet-overlappende vensters van de tijdschaal lengte en het gemiddelde van de gegevens punten binnen elk venster.

Figuur 5. Een gesimuleerde golfvorm waar elke rechthoek stelt een enkel data punt in de tijdreeks. Sample entropie schat de variabiliteit van een tijdreeks. In dit voorbeeld is m (lengte van het patroon) ingesteld op twee, waardoor de variatie van de amplitude patroon van telkens serie tweedimensionale versus drie-dimensionale ruimte wordt vertegenwoordigd door overwegen de sequentie patroon van twee tegenover drie opeenvolgende gegevenspunten, respectievelijk r (de gelijkenis criterium), geeft de amplitude range (aangegeven door de hoogte van de gekleurde banden) waarbinnen gegevenspunten worden als "match". Te proeven entropie te berekenen voor deze gesimuleerde tijdreeksen, beginnen met de eerste twee-componenten opeenvolging patroon, rood-oranje. Eerste Tel het aantal keren dat de rood-oranje sequencepatroon optreedt in de tijdreeksen, er zijn 10 resultaten voor deze tweecomponenten sequentie. Ten tweede, tel het aantal keren dat de eerste drie componenten opeenvolging patroon, rood-oranje-yellow, komt voor in de tijdreeksen, er zijn 5 wedstrijden voor deze drie-component volgorde. Ga op deze manier voor de komende twee-componenten-sequentie (oranje-geel) en drie-componenten-sequence (oranje-geel-groen). Het aantal tweecomponenten matches (5) en drie-componenten matches (3) van deze sequenties worden toegevoegd aan de vorige waarden (totale tweecomponenten wedstrijden = 15; totaal drie componenten wedstrijden = 8). Herhalen voor alle andere sequentie wedstrijden in de tijdreeks (tot N - m) aan de totale verhouding van overeenkomsten twee-component driecomponenten gelijken bepalen. Monster entropie is de natuurlijke logaritme van deze verhouding. Voor elk onderwerp, bereken het kanaal specifieke MSE schatting als het gemiddelde over enkel proces entropie maatregelen voor elke tijdschaal.

Figuur 6. Staat verschillen in ERP (A), kleurspectrum (B),MSE (C) tegenover de initiële en herhaalde presentaties van gezichts foto. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 7. Contrasterende de EEG respons op geleerde gezichten over maatregelen van ERP, spectraal vermogen, en multiscale entropie. De grafieken tonen het contrast tussen de voorwaarden zoals bepaald door partiële kleinste kwadraten analyse 11. Het beeld plot wijst op de ruimtelijk-temporele verdeling waarbij deze tegenstelling was meest stabiele zoals bepaald door bootstrapping. De waarden geven ~ z-scores en negatieve waarden duiden betekenis voor de inverse conditie effect. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .