Prueba

Estudio sobre técnicas de análisis de encefalogramas basados en redes neuronales.
Gema Morales Gavilán gema.morales@alumnos.uc3m.es Ignacio Prieto Egido ignacio.pegido@alumnos.uc3m.es

Resumen. En este trabajo se llevará a cabo una investigación sobre cómo se utilizan las redes neuronales para el análisis de electroencefalogramas (EEG) y qué resultados se pueden obtener, a modo de estudioteórico para una posible investigación práctica posterior. Palabras clave. Electroencefalograma, EEG, redes neuronales. 1. Introducción. Las redes neuronales artificiales (en adelante redes neuronales) son una tecnología cuyo primer modelo matemático se presentó en 1943 por Warren McCulloch y Walter Pitts [6]. No obstante ha sido recientemente cuando el modelo de cómputo tradicional se ha mostradoineficaz frente a los nuevos retos aparecidos con la era digital, como es el caso del procesamiento de imágenes, y el amplio abanico de posibilidades que esto conlleva, lo que ha contribuido al desarrollo de técnicas como las redes neuronales. Este trabajo se centrará en la utilización de redes neuronales para procesar las señales de un encefalograma. El objetivo es estudiar qué técnicas se emplean yvalorar qué resultados pueden obtenerse. En primer lugar se describirán los principios y características del electroencefalograma, para comprender de qué tipo de señales se trata y porqué las redes neuronales son una buena opción para su análisis.

A continuación se analizarán algunos estudios concretos en los que se emplean redes neuronales para procesar la información del electroencefalogramay obtener una respuesta para un problema planteado, centrándonos en las técnicas y algoritmos que se utilizan. 2. Electroencefalograma (EEG). Un electroencefalograma (EEG), según se define en [8], “es el registro de las variaciones de potencial eléctrico entre dos electrodos (registro bipolar) o entre un electrodo y otro indiferente (registro monopolar) situados en el cuero cabelludo”. Cada parejade electrodos se denomina canales, y su disposición sobre el cráneo se conoce como montaje. Para que las medidas realizadas sean generalizables y repetibles el montaje suele seguir las especificaciones del sistema “10-20”, que define disposiciones de electrodos en función de la aplicación que se quiere dar al EEG.

Colocación de sensores para un EGP

La actividad registrada en el EEG es unamedida atenuada de los flujos de 1

corriente generada sobre todo por las neuronas de las capas más superficiales de la corteza, mientras que áreas más profundas como el hipocampo o el tálamo no contribuyen de forma directa debido a la fuerte atenuación que sufren las señales que generan. Las capas de tejido y de hueso situadas entre el electrodo y la fuente eléctrica (neuronas) se puedenmodelar mediante condensadores y resistencias que actúan como filtros y atenuadores. Debido a esto la amplitud del potencial eléctrico detectado es del orden de microvoltios, mientras que la señal generada por una neurona tiene una amplitud de milivoltios. El EEG se realiza con una resolución temporal baja, de unos cientos de milisegundos a segundos [6]. Las señales del EEG se caracterizan por tener unafrecuencia entre 1 y 30 Hz y una amplitud comprendida entre los 20 a los 100 μV. Estas señales se han clasificado en cuatro tipos en función del la zona del espectro que ocupan. • Las ondas alpha comprendidas entre los 8 a los 13 Hz, tienen una amplitud moderada y están asociadas a la vigilia relajada, detectándose mejor en las zonas parietales y occipitales. El segundo grupo son las ondas beta,que poseen una amplitud menor y se distribuyen entre los 13 y los 30 Hz. La aparición de las ondas beta se relaciona con estados de actividad mental intensa y son más acusadas en las zonas frontales. Las ondas delta son las que tienen mayor amplitud, se encuentran entre los 0.5 y los 4 Hz. las theta están entre los 4 y 7 Hz.

Estas dos últimas son típicas de estados de somnolencia y la fase...