Registro:
| Documento: | Tesis de Grado |
| Título: | Analizando cerebros con 500 dólares : validación y estudio de redes de conectividad para un equipo de EEG portátil y económico |
| Autor: | Gatti, Mathias Nicolás |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la web: | 2025-06-12 |
| Fecha de defensa: | 2019 |
| Fecha en portada: | 2019 |
| Grado Obtenido: | Grado |
| Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias de la Computación |
| Departamento Docente: | Departamento de Computación |
| Director: | Fraiman Borrazas, Daniel Edmundo. |
| Director Asistente: | Kamienkowski, Juan Esteban |
| Jurado: | Bavassi, Mariana Luz; Lanzarotti, Esteban Omar; Sedeño, Lucas |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000591_Gatti |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/seminario/seminario_nCOM000591_Gatti.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/seminario/document/seminario_nCOM000591_Gatti |
| Ubicación: | Dep.COM 000591 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Gatti, Mathias Nicolás. (2019). Analizando cerebros con 500 dólares : validación y estudio de redes de conectividad para un equipo de EEG portátil y económico. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000591_Gatti |
Resumen:
Los estudios de electroencefalografía (EEG) han mostrado ser una herramienta fundamental como método complementario para el diagnóstico clínico y la comprensión de los procesos cognitivos humanos. Los registros de EEG usualmente se restringen a laboratorios o ambientes similares, lo cual supone una limitación para estudiar poblaciones que son difícilmente trasladables al laboratorio o sufren de estrés o comportamiento poco natural al cambiar de entorno. Recientemente, surgieron equipos de EEG de un costo considerablemente menor y mayor portabilidad con un objetivo más recreativo. Sin embargo, el uso de estos equipos podría a largo plazo abrir los horizontes de aplicación de distintos protocolos tanto clínicos como de investigación. En esta tesis investigamos los límites de estos aparatos, buscando determinar la aplicabilidad en los protocolos usuales de medición de actividad cerebral tanto a nivel clínico como a nivel de investigación. Una manera de analizar los registros de EEG es a través de redes funcionales. Estas redes se construyen a partir de la similaridad entre los distintos electrodos. Pero existen muchas formas de definir esta similaridad. En la presente tesis evaluamos las diferentes medidas de similaridad tanto en términos de su robustez como de su capacidad de predicción de distintos atributos de los sujetos. Este análisis lo realizamos para dos tipos de aparatos de EEG (bajo y alto costo) buscando determinar las diferencias. Entonces, en primer lugar, se ha desarrollado un entorno de experimentación que posibilitó la toma de datos en el laboratorio y, de forma masiva, en escuelas. Se analizaron dos conjuntos de datos, el primero en adultos utilizando tanto el EEG de bajo costo y como el de alta resolución, y el segundo en chicos de preescolar en las escuelas sólo con el EEG de bajo costo. Los resultados mostraron que existen medidas de similaridad suficientemente robustas para realizar análisis de conectividad cerebral. En particular, se realizaron distintas experimentaciones utilizando el conjunto de datos de adultos, de las cuales las medidas de PLV (Phase Locking value) y correlación (tanto de Spearman como de Pearson) dieron consistentemente los mejores resultados. Luego se analizaron los datos de chicos de preescolar utilizando estas medidas, y se lograron predecir correctamente (AUC>0.67) algunas variables individuales como el nivel de sueño, sexo y distinción entre ojos abiertos y cerrados. Basados en nuestros resultados y en los protocolos analizados podemos afirmar que ambos equipos tienen una performance muy parecida. Como paso final se publicó todo el código relevante permitiendo que cualquiera pueda replicar la toma de datos y análisis de conectividad con el sistema Emotiv. Esta tesis prepara el camino para el registro masivo de actividad cerebral con distintos paradigmas y, en particular, el estudio de los cambios en la conectividad cerebral a lo largo del desarrollo, en ambientes más ecológicos.
Abstract:
Electroencephalography (EEG) studies have shown to be a fundamental tool in the understanding of human cognitive processes and as a complementary method for clinical diagnosis. EEG recordings are usually restricted to the lab’s environment, which is an important limitation to the study of populations that are difficult to move to the lab or that this environment causes an effect by itself (such as little naturalness or stress). Recently, new EEG equipment at a significant lower cost and greater portability emerged mainly for gaming. However, the use of this equipment could open the possibility in the long term of application of different clinical and research protocols in more ecologically valid environments. It is possible to build networks from the EEG recordings by looking at the similarity between the different electrodes, but there are many ways to define this similarity. In this thesis, we aimed to compare the resulting network by applying different measures, in terms of their robustness and their ability to predict different attributes of the subjects. Thus, in the first place, we developed an experimentation environment that allowed both data collection in the lab and massive data collection in the schools. Two data sets were analyzed, the first including the low-cost EEG and the high-resolution EEG in adults, and the second with only the low-cost EEG in preschool children at the schools. The results showed that some similarity measures are robust enough to analyze brain activity at the level of networks using the Emotiv system. In particular, we performed different experiments using the adult dataset, of which the PLV (Phase Locking value) and the correlation measures (both Spearman and Pearson) consistently gave the best results. Then, the preschools children dataset were analyzed using these measures and some individual variables, such as sleep level, sex and the distinction between open and closed eyes, were successfully predicted (AUC>0.67). As a final step, the code was released online, allowing anyone to replicate the data collection and connectivity analysis with the Emotiv system. This thesis paves the way for the massive recording of brain activity with different paradigms and, in particular, the study of changes in brain connectivity throughout development, in more ecologically valid environments.
Citación:
---------- APA ----------
Gatti, Mathias Nicolás. (2019). Analizando cerebros con 500 dólares : validación y estudio de redes de conectividad para un equipo de EEG portátil y económico. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000591_Gatti
---------- CHICAGO ----------
Gatti, Mathias Nicolás. "Analizando cerebros con 500 dólares : validación y estudio de redes de conectividad para un equipo de EEG portátil y económico". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2019.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000591_Gatti
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