ارزیابی عملکرد شناختی در محرومیت از خواب 24 ساعته با تحلیل سیگنال fnirs

محرومیت از خواب، شیوع بالایی در بین بزرگسالان 65-18 ساله دارد و تاثیر قابل توجهی بر سلامت عمومی می‌گذارد. خواب کوتاه مدت (کمتر از 7 ساعت)، به شدت با خستگی، اختلال در تمرکز، افسردگی و کاهش عملکرد شناختی مرتبط است. علی‌رغم شیوع و اهمیت بالینی آن، مکانیسم‌های زیربنایی کاهش عملکرد شناختی ناشی از محرومیت از خواب، به خوبی شناخته نشده است. فعالیت عصبی یک پاسخ همودینامیک موضعی با تغییرات غلظت هموگلوبین اکسیژن‌دار و دئوکسی‌هموگلوبین ایجاد می‌کند که می‌تواند با طیف‌سنجی کارکردی مادون قرمز نزدیک (fnirs) شناسایی ‌شود. fnirs یک تکنولوژی تصویربرداری کارکردی نوری است که فعالیت عصبی و پاسخ‌های همودینامیک در مغز را اندازه‌گیری می‌کند. در این مطالعه پژوهشی به منظور تحلیل سیگنال fnirs در تفکیک عملکرد شناختی تحت تاثیر کم‌خوابی از داده‌های قبل و بعد از محرومیت از خواب، 10 بزرگسال سالم استفاده شد. با استفاده از پارامترهای جورث، سیگنال کمی گردید و سپس با انجام آزمون تی، به ویژگی‌های منتخب دست یافتیم و در نهایت دو کلاس قبل و بعد از بی‌خوابی را در بردار جدید طبقه‌بندی کردیم. با استفاده از اعتبارسنجی متقابل کی لایه با مقادیر کی فولد 5 و 10 و همچنین اعتبارسنجی هولداوت، بالاترین درصد تفکیک 100% حاصل شد. روش پیشنهادی می‌تواند تکنیک مفیدی برای تفکیک عملکرد شناختی تحت تاثیر کم‌خوابی با سیگنال fnirs باشد.

evaluation of cognitive performance in 24-hour sleep deprivation utilizing fnirs signal analysis

sleep deprivation has a high prevalence among adults aged 18-65 and has a significant impact on public health. short-term sleep (less than 7 hours) is strongly associated with fatigue, impaired concentration, depression, and decreased cognitive function. despite its prevalence and clinical importance, the underlying mechanisms of sleep deprivation-induced cognitive decline are not well understood. neural activity produces a local hemodynamic response with changes in oxygenated hemoglobin and deoxyhemoglobin concentrations that can be detected by functional near-infrared spectroscopy (fnirs). fnirs is a functional optical imaging technology that measures neural activity and hemodynamic responses in the brain. in this research study, the data of 10 healthy adults before and after sleep deprivation were used to analyze the fnirs signal in the separation of cognitive function under the influence of sleep deprivation. using jorth s parameters, the signal was quantified, and then by performing the t-test, we obtained the selected features and finally classified the two classes before and after insomnia in the new vector. by using crossvalidation of key-fold with key-fold values of 5 and 10, as well as holdout validation, the highest separation percentage of 100 was achieved. the proposed method can be a useful technique for distinguishing cognitive function under the influence of sleep deprivation with fnirs signal.