ICA e ICA Ocular correction para EEG

Saturday, 09 de November de 2019

ICA e ICA Ocular correction para EEG

Como remover movimento dos olhos e piscadas do seu sinal de EEG?

Uma técnica utilizada para filtragem de dados de dados de Eletroencefalografia (EEG) é a Independent Component Analysis (ICA). Através dessa técnica é possível remover componentes de ruídos como piscadas, movimento dos olhos e batimentos cardíacos dos dados de EEG. O software Brain Vision Analyzer 2.0 (Brain Products GmbH) possui as funções ICA e ICA Ocular Correction implementadas. 

Para ser possível separar os componentes é necessário que os eletrodos não sejam movidos durante a aquisição do dado que será processado. Também é necessário que hajam eletrodos mais próximos às regiões de origem do ruído. 

No meu ponto de vista de quem realiza os processamentos, a diferença principal entre ICA e ICA Ocular correction é que a ICA Ocular correction funciona principalmente para movimento de olho e piscadas e que é necessários marcar os artefatos no sinal. Enquanto a ICA possui mais opções de configuração e também foi desenvolvido para remover sinais como Eletrocardiograma (ECG). 

Com o ICA é possível selecionar quais canais serão usados para o processamento e a quantidade de componentes que serão criadas. Também é possível selecionar se utilizaremos intervalo(s) ou todo o sinal. Bem como o tipo de Sphering (Restricted ou Expanded) e Ordering (Kurtosis e Energy). 

No BrainVision Analyzer após selecionarmos e aplicarmos o ICA ocular correction, somos apresentados a uma janela em que podemos ver as componentes do ICA. Nesta janela podemos escolher quais componentes remover do dado (Figura 1 A e B). Essa Janela também nos permite ver quais componentes foram removidas (Figura 1 D), o sinal resultante da remoção dessas componentes (Figura 1 C), a comparação entre o sinal com a o sinal sem a(s) componente(s) (Figura 3). Algo que também temos acesso é a visão topográfica, através dela podemos observar é a origem componente que estamos analisando.

Figura 2 - Ocular Correction ICA. A - Componentes do Sinal. B - Seleção de componentes. C - Visão topográfica. D - Seleção do que observar nos dados.

Quando a componente que estamos observando vem de uma piscada de olho, é pode ser observada no sinal como um pico, quando na visão topográfica temos uma localização frontal (figura 2 A). Quando estamos observando um movimento de olho, temos algo mais retangular, temos a origem do sinal em um posição frontal e lateral (figura 2 B).


figura 2 - Visão topográfica e sinal captado. A - Piscada, B - Movimento de olho.

É muito importante compararmos o sinal filtrado pelo ICA com o sinal original após análise (Figura 3 E), para assim podermos entender o impacto dos componentes removidos no sinal filtrado. Para podermos visualizar esta opção temos que selecionar a opção de visualizar o "Correction" e marcar o "Overlay with Original Data" (Figura 3 F). 


Figura 3 Sinal de EEG original e sinal corrigido

É importante analisar cada componente retirado, pois até mesmo componentes que contém todo o movimento de olho ou todo o ruído podem também ter componentes de EEG.


Referências

[User manual] BrainVision Analyzer Software version 2.2.0, 2019

[Brain Products Press Release] Dr. Markus Plank, Ocular Correction ICA, Downloads & Support, 2013.


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