Skip to main content
SUPERVISOR
Farzaneh Shayegh boroujeni,Rasoul AmirFattahi
فرزانه شایق بروجنی (استاد راهنما) رسول امیر فتاحی ورنوسفادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Safoura Shahin
صفورا شاهین

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Improvement of the effective connectivity of different brain regions estimation methods based on fMRI data using bilinear deterministic Dynamic Causal Modelling
Perceiving the connectivity between different regions of human’s brain is considered as an important objective in Neuroscience. Modelling of connectivity and how the functional interaction influence different brain regions has profound impact on medical and neuroscience fields. There are several methods for recording the brain signals and analyzing the neural activity of regions, in the Neuroscience. functional MRI is identified as one kind of well-known methods which records the brain signal. Because of the appropriate spatial and temporal resolution of recorded data, these data has been investigated and used effectively by scientists and doctors. Analyzing the recorded signal by functional MRI and recognizing the connectivity of brain regions is taking place to two general methods of data analysis or model analysis. Less complexity and great accuracy are almost always considered as two important principles in neuroscience matters and data evaluation of brain activity. Combination of data and model analysis methods are considered more reliable. During the recording data, some regions of brain are active. Identification and separation of these active regions have remarkable influence on effectiveness of the model. To achieve the proper model, scientists assume some general linear models. The recorded data are the output of models, and subsequently they try to estimate the parameters of the model correctly. Design matrix and its weight are among the most important parameters to estimate. The columns of the design matrix are specifically the weights of the model. The estimated parameters after statistical examinations present the results of active regions. The design matrix and methods have significant influence on accuracy of results. In our proposed method, according to improved general linear model, a flexible design matrix based on data and controlling commands is presented. Limitations of getting real functional MRI data, the online databases and some synthetic data were utilized. The active regions were specified more accurately using this method. Based on the proposed model, active brain parts are determined using special controlling commands with the accuracy of 96%. Key words: 1. functional MRI , 2. Bilinear Deterministic Dynamic Causal Modelling , 3. General Linear Modelling , 4. Design Matrix
درک ارتباط بین نواحی مختلف مغز انسان، از مباحث مهم ّعلم عصب‌شناسی است. شناخت عملکرد متقابل و نحوه‌ی تاثیرپذیری نواحی از یک‌دیگر و از عوامل محیطی در تصمیم‌گیری‌های مهمّ علم پزشکی و عصب‌شناسی کاربرد زیادی دارد. یکی از راه‌های این شناخت، مدل‌سازی ارتباط نواحی مغز است. این مدل‌سازی برپایه ی ثبت فعالیّت مغز انجام می‌شود. روش‌های مختلفی برای ثبت سیگنال مغز و فعالیّت نورونی نواحی مغز وجود دارد. یک نوع از این روش‌ها تصویربرداری ام.آر.آی عملکردی است. داده‌های ثبت شده با این روش به علّت دقت مکانی و زمانی خوبی که دارند، بسیار مورد توجه دانشمندان و پزشکان قرار می‌گیرند. تحلیل این داده‌ها و اخذ پیام‌های با معنی از تصاویر ام.آر.آی عملکردی بر پایه‌ی دو روش کلّی تحلیل داده و تحلیل مدل صورت می‌گیرد. همواره پیچیدگی کم‌تر و دقت بیش‌تر برای تحلیل داده‌های ثبت شده، به ‌عنوان دو اصل مهم در مباحث عصب‌شناسی مطرح می‌شوند. تلفیقی از هر دو روش برپایه‌ی داده و برپایه‌ی مدل بدلیل سادگی و دقت بیش‌تر از اهمّیّت ویژه‌ای برخوردار است. در زمان ثبت داده‌ها، نقاطی از مغز انسان فعّال می‌شوند. برای رسیدن به مدلی مناسب که به درستی ارتباط نواحی را نشان دهد، ابتدا باید نواحی فعّال را به درستی مشخص کرد. معمولاً برای این کار یک سری مدل خطی کلّی در نظر می گیرند، که داده‌های ثبت شده به عنوان خروجی مدل هستند و تاثیر ورودی در قالب یک ماتریس طراحی در آن مدل وارد شده‌است. ستون‌های ماتریس طراحی پایه‌هایی در فضای ماتریسی هستند. پارامترهای مدل وزن‌هایی هستند، که به هر ستون اختصاص داده می‌شوند. با تخمین پارامترها و با استفاده از آزمون‌های آماری، سیگنال فعالیّت برای ناحیه‌ی خاصی از مغز، با دقّتی خاص مشخص می‌شود. طراحی مناسب ماتریس طراحی با توجه به نوع تحریک اعمال شده، بر دقّت تخمین پارامترها اثر ویژه‌ای دارد. در این پایان‌نامه، بدلیل محدودیت‌هایی برای ثبت داده‌های ام.آر.آی عملکردی واقعی، از داده‌های ام.آر.آی عملکردی موجود در پایگاه‌های داده‌ی آنلاین و داده‌های تولید شده به صورت مصنوعی، برای ارزیابی نتایج استفاده شده‌است. در این پایان‌نامه سعی شده است، با انتخاب ماتریس طراحی متناسب با داده‌ها و تحریک‌های اعمال شده که در حین ثبت داده به فرد آزمایش‌شونده داده می‌شود، مدل خطی کلّی چنان ارتقا داده شود، که میزان فعالیّت نواحی با دقّت بیش‌تری مشخص شود. براساس مدل پیشنهاد ‌شده، نقاط فعّال مغزی طبق فرمان‌های تحریک کننده مشخصی با دقت 96 درصد تعیین و تفکیک می‌شوند. کلید واژه ها: 1.ام.آر.آی عملکردی، 2.مدل‌سازی علّی دینامیک قطعی دوخطی، 3.مدل خطی کلّی، 4.ماتریس طراحی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی