Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/15926
Título: Control of transcranial brain stimulation by a brain-computer interface based loop
Autor: Meyer, Maria Inês Ferraz
Orientador: Andrade, Alexandre da Rocha Freire de, 1971-
Bogdan, Martin
Palavras-chave: Engenharia biomédica e biofísica
Sinais e imagens médicas
Teses de mestrado - 2014
Data de Defesa: 2014
Resumo: A Estimulação Transcraniana com Corrente Alternada (tACS) é uma forma de estimulação que permite a influência direta das oscilações cerebrais. Entre outros efeitos, foi demonstrado que quando a aplicação de tACS se inicia em fase com o sinal cerebral de interesse, a perceção a estímulos visuais apresentados aumenta. Presentemente, a aplicação de tACS não obedece a nenhum tipo de sistema de feedback. A estimulação é simplesmente iniciada num qualquer momento, o que dificulta o controlo sobre o tipo de efeitos em estudo. Como tal, a presente tese propõe a utilização de ferramentas do foro de Brain-Computer Interfaces (BCIs) na criação de um sistema fechado de controlo dos parâmetros da estimulação, nomeadamente a fase inicial. Assim, três metodologias para deteção dos parâmetros a partir do electroencefalograma (EEG) espontâneo e ajuste dos parâmetros de estimulação são propostos e testados em conjuntos de dados artificiais. O melhor dos três métodos é aplicado a um conjunto de dados de EEG real. O resultado é supreendentemente instável (comparável ao obtido para um sinal de ruído Gaussiano). Assim, o foco da investigação muda para uma análise detalhada da estabilidade de sinais de EEG real, com base em metodologias inicialmente destinadas ao estudo de sincronia neuronal. Mostra-se que não há evidência para sustentar a assunção clássica de que a fase dos sinais cerebrais numa determinada banda de frequências é estável, pelo menos durante um curto intervalo de tempo. A presente tese representa um passo importante no sentido de compreender uma característica do EEG que muitas vezes se considera como bem conhecida e estudada, mas sobre a qual existem muitas dúvidas e lacunas de conhecimento. É ainda um avanço no problema de como aproximar um sistema de controlo fechado para tACS.
Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a technique that enables the direct influence of ongoing brain oscillations. Among other after-effects, it has been shown to enhance perception to visual stimuli when started with the same phase as the ongoing brain oscillation of interest. Currently tACS is delivered using a feedforward paradigm, and thus it is very difficult to ensure that the parameters of stimulation meet the optimal requirements for studying a determined response. Thus, the present thesis proposes the use of Brain-Computer Interface (BCI) tools for devising a feedback loop to control the parameters of stimulation. Different methods are proposed and tested using artificial data. The best one is chosen, and tested on real Electroencephalogram (EEG) data. This yields surprisingly unstable results, that lead to a detailed investigation of the stability of the phase of real signals. Several datasets are analysed using systematic methodologies based on tools devised for the study of neuronal synchrony. The results for real signals are compared to artificially generated noise signals. It is shown that there is no evidence to support a claim of stability of phase behaviour along short time intervals, unlike what is assumed in classical EEG analysis. The present thesis presents an important step towards understanding a widely overlooked feature in EEG, and in tackling the problem of a feedback loop for tACS.
Descrição: Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014
URI: http://hdl.handle.net/10451/15926
Designação: Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica
Aparece nas colecções:FC - Dissertações de Mestrado

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