Ανάλυση Συνδεσιμότητας σε Δεδομένα Επιφανειακού Ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος: Μαθηματικές Μέθοδοι και Προγραμματιστικά Εργαλεία

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την ανάλυση εγκεφαλικής συνδεσιμότητας σε δεδομένα επιφανειακού ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος (EEG) από τη σκοπιά των μαθηματικών μεθόδων και των διαθέσιμων προγραμματιστικών εργαλείων. Αρχικά παρουσιάζονται η φυσιολογική προέλευση και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του EEG, καθώς και τα στάδια καταγραφής και προεπεξεργασίας, τα οποία αντιμετωπίζονται ως μέρος της ίδιας της διαδικασίας μέτρησης της συνδεσιμότητας, επειδή επηρεάζουν άμεσα τις τελικές εκτιμήσεις. Στη συνέχεια περιγράφονται η αναπαράσταση των αποτελεσμάτων της καταγραφής και ανάλυσης EEG με τη μορφή δικτύου, οι βασικές μετρικές της θεωρίας γράφων, και οι κατηγορίες συνδεσιμότητας. Ο βασικός άξονας της εργασίας είναι η παρουσίαση δεκαεπτά μέτρων συνδεσιμότητας, για καθένα από τα οποία δίνονται πληροφορίες όπως ο μαθηματικός ορισμός, οι παράμετροι εκτίμησης, και οι σχετικοί περιορισμοί. Ακολουθεί η εξέταση οκτώ εργαλείων λογισμικού ως προς τα μέτρα που υλοποιούν, τη μορφή εισόδου, τις απαιτούμενες παραμέτρους και τις δυνατότητες στατιστικού ελέγχου. Κάθε ένα από αυτά τα εργαλεία εξυπηρετεί την ανάλυση βάσει διαφορετικών μετρικών συνδεσιμότητας υπό διαφορετικά προγραμματιστικά πλαίσια (πχ Python ή MATLAB), με την επιλογή τόσο της υπολογιστικής μεθόδου όσο και του σχετικού εργαλείου υλοποίησης να εξαρτάται από την εκάστοτε εφαρμογή ανάλογα με το ερευνητικό ερώτημα και τα χαρακτηριστικά των διαθέσιμων δεδομένων.