Methods for Time-Frequency-Space parameterization of the human visual system

Media type: E-Book; Thesis

Title: Methods for Time-Frequency-Space parameterization of the human visual system

Contributor: Halbleib, Andreas [Author]; Haueisen, Jens [Other]; Witte, Herbert [Other]; Elsarnagawy, Tarek [Other]

imprint: 2013

Extent: Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 103 S., 9,04 MB); Ill., graph. Darst

Language: English

Identifier:

Keywords: Elektroencephalographie > Magnetoencephalographie > Zeit-Frequenz-Analyse > Parametrisierung > Dekomposition > Lokalisation
Gehirnkarte > Hirnfunktion > Encephalographie

Origination:

University thesis: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013

Footnote: Parallel als Druckausg. erschienen
Systemvoraussetzungen: Acrobat reader

Description: Akkurate Parametrisierung und Dekomposition von Gehirnaktivität stellen bedeutende ingenieurtechnische Fragestellungen durch die Neurowissenschaften dar. Gehirnaktivität ist von einer Vielzahl von neuronalen Quellen generiert. Hinzu kommt, dass gemessene Signale durch Rauschen aus biologischen und technischen Quellen beeinträchtigt sind. Mit der Absicht neue Einsicht in die Funktionsweise des Gehirns zu gewinnen, werden in dieser Arbeit eine neue Strategie der topographischen Analyse und eine neue Methode für die geeignete Parametrisierung neuraler Aktivität entwickelt. Beide Herangehensweisen fußen auf der Annahme, dass neurale Oszillatoren die aussagekräftigen Komponenten der gemessenen Daten erzeugen. Die Matching Pursuit (MP) Methode approximiert gemessene Signale im realwertigen Fall mit gefensterten Cosinus-Funktionen, und dient somit als Grundlage für die entwickelten Strategien. Die entwickelte topographische Analyse parametrisiert Messdaten und analysiert die statistischen Eigenschaften. Die Daten stammen von einem Experiment mit 10 Probanden, in welchem flackerndes Licht einen stationären Zustand im visuellen System erzeugt. Die neu entwickelte Strategie detektiert intraindividuell ähnliche Topographien bei einer kleinen Anzahl von Stimulationsfrequenzen. Jedoch besteht die Ähnlichkeit dieser Topographien nicht interindividuell. Meine Analyse zeigt, dass ungefähr 10 Stimuli für eine stabile Antwort nötig sind. Weitere Ergebnisse enthüllen, dass diese Antworten nach Stimulationsende weiterexistieren. Diese Beobachtungen sind nicht auf die Topographien begrenzt, sondern treten auch in der Analyse der Zeit- und Frequenzparameter auf. Die Ergebnisse unterstützen die Theorie eines koppelten Systems und führen zur Untersuchung der räumlichen Eigenschaften der zugrunde liegenden neuralen Oszillatoren. Das Ziel der neuen Methode für die Lokalisierung neurale Quellen ist das simultane Trennen der Quellen vom Rauschen, und die Parametrisierung in Zeit, Frequenz und Raum. Meine Quellenlokalisationsmethode behält das grundlegende Prinzip von Matching Pursuit bei und erweitert es um Dipole. Dies führt zum neuen Konzept der Dipol Atome, welche Oszillatoren in Zeit, Frequenz und Raum, vom Rauschen getrennt, beschreiben. Die Methode ist weiterentwickelt um gespiegelte Quellenkonfigurationen zu ermöglichen, so dass die aus dem Experiment hergeleiteten Anforderungen erfüllt werden. Die Güte der Parameterrekonstruktion der neuen Methode wird in Simulation getestet. Daraufhin wird die Methode auf Messdaten aus dem Flackerlichtexperiment angewendet. Gespiegelte Dipol Atome rekonstruieren die Zeit- und Frequenzparameter identisch zur topographischen Analyse und erlauben eine räumliche Beschreibung der zugrunde liegenden Quellen. Erwartungsgemäß werden neurale Generatoren im Visuellen Cortex beider Gehirnhälften gefunden. Die Lokalisationsergebnisse sind klar in zwei Gruppen unterteilt, wobei eine Gruppe so genanntes Alpha-Entrainment zeigt, während dies bei der Anderen nicht der Fall ist. Die Erkenntnisse erweitern das Verständniss des menschlichen visuellen Systems und führen zur Formulierung eines neuen Stimulationsparadigmas.

Access State: Open Access

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