Дослідження електричної активності мозку, пов'язаної з рухами: огляд

Бічна панель сторінки статті

PDF (English)
Опубліковано: Oct 28, 2016
DOI: https://doi.org/10.20535/2312-1807.2016.21.3.69578
Ключові слова:
ЕЕГ, ЕМГ, мозкові потенціали пов'язані з рухами, МППР, десинхронізація пов'язана з подією, ДПП, кортико-м'язева когерентність, КМК, прогнозування руху, інтерфейс мозок-комп'ютер, ИМК

Основний зміст сторінки статті

Anton Vavreshchuk
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
https://orcid.org/0000-0002-9123-1140

Анотація

Робота присвячена розгляду проблем, що виникають при дослідженні діяльності мозку, пов'язаної з рухами. Зміни в корі головного мозку під час виконання руху, а також його уявлення, відображають нейронні мережі, сформовані для планування і реалізації конкретного руху.

Наведено огляд методів первинної обробки зареєстрованої активності головного мозку, які можуть бути використані для підвищення значимості виділених ознак. Описано закономірності, які мають місце до початку руху і після нього. Представлені методи, які підходять для оцінки зв'язку як між активністю мозку і активністю м'язів, так і між активністю областей головного мозку. Крім того, розглянута можливість класифікації та прогнозування рухів разом з реконструкцією кінематичних властивостей. 

Блок інформації про статтю

Як цитувати
Vavreshchuk, A. (2016). Дослідження електричної активності мозку, пов’язаної з рухами: огляд. Електроніка та Зв’язок, 21(3), 62–69. https://doi.org/10.20535/2312-1807.2016.21.3.69578
Номер
Том 21 № 3 (2016)
Розділ
Біомедичні прилади та системи
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Посилання

Ball T., Schulze-Bonhage A., Aertsen A., Mehring C., (2009), “Differential representation of arm movement direction in relation to cortical anatomy and function”. Journal of Neural Engineering, 6.

Bashar S.K., Hassan A.R., Bhuiyan M.I.H., (2015), “Identification of Motor Imagery Movements from EEG Signals Using Dual Tree Complex Wavelet Transform”. Advances in Computing, Communications and Informatics (ICACCI), 2015: Precedings. Pp. 290-296.

Brown P., (2000), “Cortical drives to human muscle: the Piper and related rhythms”. Progress in Neurobiology Vol.60. Pp. 97-108.

Gross J., Tass P.A., Salenius S., Hari R., Freund H.-J., Schnitzler A., (2000), “Corticomuscular synchronization during isometric muscle contraction in humans as revealed by magnetoencephalography”. Journal of Physiology, 527.3. Pp. 623—631.

Gu Y., do Nascimento O., Lucas M.-F., Farina D., (2009), “Identification of task parameters from movement-related cortical potentials”. Med Biol Eng Comput, 47. Pp. 1257-1264.

Houweling S., van Dijk B.W., Beek P.J., Daffershofer A., (2010), “Cortico-spinal synchronization reflects changes in performance when learning a complex bimanual task”. NeuroImage, 49. Pp. 3269–3275.

Jerbi K., Lachaux J.-P., N’Diaye K., Pantazis D., Leahy R.M., Garnero L., Baillet S., (2007), “Coherent neural representation of hand speed in humans revealed by MEG imaging”. PNAS, vol.104, no.18. Pp.7676-7681.

Jochumsen M., Niazi I., Mrachacz-Kersting N., Farina D., Dremstrup K., (2013), “Detection and classification of movement-related cortical potentials associated with task force and speed”. Journal of Neural Engineering, 10.

Kukke S., de Campos A., Damiano D., Alter K., Patronas N., Hallet M., (2015), “Cortical activation and inter-hemispheric sensorimotor coherence in individuals with arm dystonia due to childhood stroke”. Clinical Neurophysiology, 126. Pp. 1589-1598.

Kukleta M., Bob P., Turak B., Louvel J., (2015), “Large-scale synchronization related to structures manifesting simultaneous EEG baseline shifts in the pre-movement period”. ANS: Journal for Neurocognitive Research, 67. Pp. 101-109.

Long J., Tazoe T., Soteropoulos D., Perez M., (2015), “Interhemispheric connectivity during bimanual isometric force generation”. Journal of Neurophysiology, 115. Pp. 1196-1207.

Lopez-Larraz E., Montesano L., Gil-Agudo A., Minguez J., (2014), “Continuous decoding of movement intention of upper limb self-initiated analytic movements from pre-movement EEG correlates”. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 11:153.

Lucci G., Berhicci M., Spinelli D., Di Russo F., (2014), “The motor preparation of directionally incompatible movements”. NeuroImage, 91. Pp. 33-42.

Lv J., Li Y., Gu Z., (2010), “Decoding hand movement velocity from electroencephalogram signals during a drawing task”. BioMedical Engineering OnLine, 9:64.

McClelland V., Cvetkovic Z., Mills K., (2012), “Rectification of the EMG is an unnecessary and inappropriate step in the calculation of Corticomuscular coherence”. Journal of Neuroscience Methods, 205. Pp. 190-201.

Mehrkanoon S., Breakspear M., Boonstra T.W., (2014), “The reorganization of corticomuscular coherence during a transition between sensorimotor states”. NeuroImage, 100. Pp. 692–702.

Mima T., Halett M., (1999), “Electroencephalographic analysis of cortico-muscular coherence: reference effect, volume conduction and generator mechanism”. Clinical Neurophysiology, 110. Pp. 1892-1899.

Mima T., Matsuoka T., Halett M., (2001), “Information flow from the sensorimotor cortex to muscle in humans”. Clinical Neurophysiology, 112. Pp. 122-126.

Myers L.J., Lowery M., O’Malley M., Vaughan C.L., Heneghan C., St Clair Gibson A., Harley Y.X.R., Sreenivasan R., (2003), “Rectification and non-linear pre-processing of EMG signals for cortico-muscular analysis”. Journal of Neuroscience Methods, 124. Pp. 157-165.

Niemeier M., Schierup A., Van D.T., Zhang X., (2011), “MRCP-based brain-computer interface system for stroke rehabilitation”. Biomedical Engineering and Informatics.

Ohara S., Mima T., Baba K., Ikeda A., Kunieda T., ..., Shibasaki H., (2001) , “Increased synchronization of cortical oscillatory activities between human supplementary motor and primary sensorimotor areas during voluntary movements”. The Journal of Neuroscience, 21(23). Pp. 9377-9386.

Pistohl T., Ball T., Schulze-Bonhage A., Aertsen A., Mehring C., (2008), “Prediction of arm movement trajectories from ECoG-recordings in humans”. Journal of Neuroscience Methods, 167. Pp. 105-114.

Ramoser H., Müller-Gerking J., Pfurtscheller G., (2000), “Optimal spatial filtering of single trial EEG during imagined hand movement”. IEEE TRANSACTIONS ON REHABILITATION ENGINEERING, VOL. 8, NO. 4. Pp. 441-446.

Riaz F., Hassan A., Rehman S., Niazi I., Jochumsen M., Dremstrup K., (2014), “Processing Movement Related Cortical Potentials in EEG Signals for Identification of Slow and Fast Movements”. 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society: Precedings. Pp. 4908-4911.

Von Carlowitz-Ghori K., Bayraktaroglu Z., Hohlefeld F., Losch F., Curio G., Nikulin V., (2014), “Corticomuscular coherence in acute and chronic stroke”. Clinical Neurophysiology, 125. Pp. 1182–1191.

Yu X., Chum P., Sim K.-B., (2013), “Analysis the effect of PCA for feature reduction in non-stationary EEGbased motor imagery of BCI system”. Optik, 125. Pp. 1498-1502.

Yuan H., Perdoni C., He B., (2010), “Relationship between speed and EEG activity during imagined and executed hand movements”. Journal of Neural Engineering, 7.