استخراج تغییرات دینامیک الگوی سیگنال الکتروانسفالوگرام در کودکان اُتیسمی با استفاده از قطع پوانکاره

چکیده: در اغلب فرایندهای روانیزیستی، درجه بالایی از رفتارهای غیر خطی و دینامیکهای پیچیده، ثبت و گزارش شده اند که برخاسته از تعاملات میان تعداد بسیار زیادی از زیر سیستمها و فرایندها با رفتارهای بعضاً ناشناخته هستند. قطع پوآنکاره یکی از ابزارهای مهم است که در تحلیل این دسته از سیستمها و حتی کنترل سیستمهای غیرخطی از جمله سیستمهای آشوبگونه و دارای عدم قطعیت استفاده میشود. با وجود اینکه مدت زیادی از مطرح شدن قطع پوآنکاره میگذرد، اما هنوز مراحل مختلف آن به صورت هنری و هیوریستیک انجام میشود. هنوز ، امکانِ آموزشِ ماشین بر اساس قطع پوآنکاره وجود ندارد و علت نیز ساختیافته نبودنِ روشِ اعمالِ آن و مشکلاتی از قبیل نامعین بودن ساختار و پارامترهای مدلی است که بتوان به طور عام به این روش نسبت داد. در این مقاله ابتدا مراحل مدلسازی با استفاده از قطع پوآنکاره را تبیین شده، سپس با تکیه بر رخدادهای به وقوع پیوسته مفهوم اطلاعات و نسبینگری، با استفاده از قطع پوآنکاره و نگرش اطلاعاتی به تشخیص تغییرات الگوی مغزی در کودکان مبتلا به اختلال اُتیسم خواهیم پرداخت. اختلالات طیف اُتیسم ([1]asd) شرایطی از تکامل عصبی است که با نقص در ارتباطات و تعاملات اجتماعی و وجود الگوهای تکراری در رفتار، علایق و فعالیتها شناخته می شود که به اختصار اُتیسم نامیده میشود و علت توجه به اختلال اُتیسم نیز اعتقاد ما بر اطلاعاتی بودن منشاء این اختلال است به عبارت دیگر مشکل اصلی در اختلال طیف اُتیسم ناشی از شبکه های ارتباطی موجود در مغز است که با گذشت زمان میتواند منجر به مشکلات ثانویه گردد. در این تحقیق نوع جدیدی از بازنمایی به نام بازنمایی مکمل توسعه یافته معرفی شده است. خصوصیت اصلی این بازنمایی توجه ویژه به فاز سیگنال به عنوان اطلاعات نهفته در سیگنال و بی تاثیر بودن انرژی در آن است. کلیه مفاهیم جدید معرفی شده برروی سیگنال الکتروانسفالوگرافی کودکان مبتلا به اختلال اُتیسم پیاده سازی شده است. ثبت سیگنال الکتروانسفالوگرافی در کودکان مبتلا به اختلال اُتیسم همواره یکی از مشکلات اصلی متخصصان است و پیاده سازیهای مقاله برروی 45 مورد شامل 30 نفر کودک اُتیسمی و 15 نفر کودک سالم در رنج سنی 3 تا 10 سال، در سه وضعیت حین خواب، ثبت چشم باز و ثبت جدیدی مبتنی بر دینامیک مغز انجام شده است که ثبت نوع سوم بر اساس پرتکل پیشنهادی توسط نویسندگان است و مشکلات ثبتهای دیگر برای این کودکان را ندارد. نتایج بدست آمده حاکی از حضور الگوی دینامیکیِ مشترک در اختلال اُتیسم است که کاملاً متفاوت با دینامیک سالم میباشد. این تغییر الگو در قالب 16 ویژگی کیفیِ جدید، معرفی شده است که این ویژگیها به انرژی سیگنال الکتروانسفالوگرافی وابسته نمی باشند بلکه به چیدمان نقاط قطع بر مقطع پوآنکاره (که آن را رخداد مینامیم) بستگی دارند.

Extraction of dynamic variations in electroencephalogram signal pattern of autistic children using Poincare section

Abstract: I most psychobiological processes, great deal of nonlinear and dynamically complex behaviors are recorded which arise from interactions among numerous subsystems and processes mostly with unknown behaviors. Poincare section is one of the tools used not only for analysis of these systems, but also to control nonlinear systems; chaotic and uncertain. Albeit it has been long ago before introduction of Poincare section, but yet its stages are carried out artistically and heuristically.Yet, it is not possible to ldquo;machine learnrdquo; based on Poincare section due to unstructured implementation method and problems like uncertain structures and modeling parameters. In this paper, first, modeling using Poincare section is explained, then based on the occurred events and the concepts ldquo;informationrdquo; and ldquo;relativismrdquo;, variations in brain pattern of Autistic children will be diagnosed using Poincare section and informative approach.Autism spectrum disorder is a revolutionary stage of brain diagnosed by deficiency in communications and social interactions as well as repetitive patterns in behavior, favorites and activities, called Autism in short. Autism in our point of view has an informative essence, in other words the main problem in Autism spectrum disorder origins from communication networks in brain that can lead to secondary problems over time. Is this paper, a new representations called ldquo;developed complementary representationrdquo; is introduced.The most important characteristic of this representation is its special attention to signal phase as latent information in signal and effortlessness of energy. All the newly introduced concepts are implemented on electroencephalograph signal of Autistic children which has always been cumbersome to be recorded. This paper has focused on 45 case including 30 Autistic children and 15 healthy ranging from 310 years in three different stages; asleep, opened eyes and a stateofart recording procedure based on brain dynamics and the proposed protocol presented by authors which is destitute of wellknown problems of other recording procedures. Results show the presence of a common dynamic pattern in Autistic cased which is entirely different from healthy cases. This pattern variation is introduced in 16 different characteristics which are not related to electroencephalographrsquo;s energy but to arrangement of section point on Poincare section (called ldquo;eventrdquo;).