 جلسه دفاع از پایاننامه: عبدالشکور محمدی، گروه مهندسی پزشکی
ارائهدهنده: عبدالشکور محمدی
چکیده: حافظه كاري يك توانايي شناختي براي ذخيره و نگهداري كوتاه مدت اطلاعات است كه در فعاليت هاي شناختي پيچيده مانند توجه و تصميم گيري تأثير مستقيم دارد. مطابق مطالعات پيشين مكانيسم كدگذاري نوروني در حافظه كاري مبتني بر كدگذاري نرخ آتش نيست. ارتباط بين زمانبندي رخداد اسپايك ها و فاز نوسانات مغزي در بازه فركانسي آلفا بتا نقش بسيار مهمي در كدگذاري اطلاعات حافظه كاري دارد. در مطالعات پيشين با استفاده از روش هاي آماري منطبق بودن مكانيسم كدگذاري نوروني بر كدگذاري مبتني بر فاز بيان شده است اما تعميم پذيري اين مسئله و مقدار رمزگشايي اطلاعات در حافظه كاري به طور دقيق و مشخص بيان نشده است. درنتيجه، هدف ما معرفي يك رمزگشاي تعميم پذير و جامع مبتني بر فاز حافظه كاري با استفاده از الگوريتم هاي يادگيري ماشين است تا محتوا و اطلاعات موجود در حافظه كاري را به طور دقيق رمزگشايي كنيم. در اين مطالعه از سيگنال هاي پتانسيل ميدان محلي (LFP)و فعاليت هاي اسپايكي ثبت شده از نواحي قشر مياني ،(MT) ۱قشر بينايي (V4) قشر پيش پيشاني (FEF) ثبت شده از يك آرايه الكترودي خطي ۱۶تايي استفاده شده است. اين سيگنال ها در طول آزمايش (MGS) Memory Guided Saccadeاز مغز دو ميمون ثبت گرفته شده است. آزمايش) (MGSآزمايشي طراحي شده است كه شامل ۴مرحله خيره شدن، بينايي، حافظه و ساكاد است كه يك ميمون مقابل صفحه نمايش قرارگرفته و با توجه به محرك نمايش داده شده به محل به خاطر سپرده شده آن روي صفحه نمايش ساكاد مي زند. سيگنال پتانسيل ميدان محلي در هر كانال پس از فيلتر شدن توسط فيلترهاي با پهناي باند ۸هرتز و فركانس هاي مركزي ... ،۸ ،۶ ،۴و ۴۴هرتز، با استفاده از تبديل هيلبرت به فضاي مختلط نگاشت شده است، سپس فاز و اندازه قفل شدگي فازي اسپايك هر جفت سيگنال اسپایک- LFP ، فاز قفل شدگي فازي بين دو LFP متناظر و فاز لحظه اي هر ناحيه در لحظات رخداد اسپايك استخراج شده است. سپس با استفاده از الگوريتم هاي يادگيري ماشين و تركيب هاي مختلفي از ويژگي ها، اقدام به رمزگشايي محتواي حافظه كاري شده است. در اين مطالعه از طبقه بندهای Subspace Discriminant ، Naïve Bayesو ، Logistic Regressionبرای رمزگشايي اطلاعات حافظه كاري استفاده شده است. از اعتبار سنجي متقاطع k-foldاستفاده شده است كه تعداد k=۵در نظر گرفته شده است. نتايج به دست آمده نشان داده اند كه دقت رمزگشايي در طول بازه كاركرد حافظه كاري با استفاده از ويژگي مبتني بر نرخ بسيار پايين بوده و در سطح شانس و حتي پايين تر مي باشد، اما با اضافه كردن ويژگي هاي مبتني بر فاز دقت رمزگشايي حافظه كاري در نواحي حسي بينايي بهبوديافته است. در داده هاي ثبت شده از ناحيه MTدقت طبقه بندها با استفاده از تركيب ويژگي هاي فاز لحظه اي، اندازه و فاز قفل شدگي اسپايكي در دو حالت در نظر گرفته شده )با و بدون در نظر گرفتن دامنه سيگنال فيلتر شده در زمان هاي رخداد اسپايك( به بهترين حالت خود رسيد و در ۹۳درصد نورون ها شاهد افزايش ۲۳درصدي دقت در باند فركانس هاي بتا نسبت به ويژگي نرخ آتش بوديم . هدف ما رمزگشايي اطلاعات حافظه كاري از ناحيه حسي است كه مشاهده شد با اضافه كردن اطلاعات مربوط به اسيلاتورهاي آلفا-بتا ارسال شده توسط FEF به نواحي حسي، دقت طبقه بندي بهبود قابل توجهي يافت. در اين داده ها با استفاده از ويژگي مجموعه ويژگي فاز قفل شدگي فازي اسپايك در ناحيه V4و فاز لحظه اي اين ناحيه دقت رمزگشايي بهبود جزئي نسبت به نرخ آتش داشت اما با اضافه كردن مجموعه ويژگي هاي FEFو استفاده از فاز قفل شدگي فازي اسپايك در ناحيه FEFدر لحظه رخداد اسپايک4 V، فاز لحظه اي FEFدر لحظه رخداد اسپايكV4 و فاز قفل شدگي فازي فاز بين FEFو 4V در لحظه رخداد اسپايك4V دقت طبقه بندي در بازه فركانسي آلفا بتا به %۷۵و بهترين حالت خود رسيد. مطابق آنچه بيان شد مشاهده كرديم كه رمزگشايي اطلاعات فاز نسبت به رمزگشايي نرخ آتش حدود ۲۵درصد عملكرد بهتري را در باند آلفا-بتا ارائه كرده است. نتيجه مي گيريم، كدگذاري مبتني بر فاز در حافظه كاري منطبق با مكانيسم كدگذاري نوروني است كه با فيزيولوژي و بيولوژي مغز و سرعت و نحوه پردازش واقعي اطلاعات در مغز تطابق دارد و كمك بسياري به تفسير و فهم نحوه ي كاركرد واقعي مغز مي كند. |
