توصيفگر ها :
تشخيص اعتياد , الكتروانسفالوگرافي , آشوب , يادگيري ماشين
چكيده فارسي :
اعتياد يك بيماري روانشناختي است كه باعث ايجاد آسيبهاي شناختي مغز و اختلال در عملكرد آن ميشود. از آنجا كه بيماران معتاد، علاوهبر وابستگي جسمي، مشكلات روحي زيادي دارند، بايد روشهاي تشخيص اعتياد براي آنها با دقت كافي انجام شود. تستهاي اعتياد در انواع مختلفي چون آزمايش ادرار، پلاسماي خون و بزاق ارائه ميشوند. از آنجا كه اكثر بيماران مبتلا به اعتياد هنگام انجام آزمايش تشخيصي سعي در پنهانكردن اين موضوع دارند، استفاده از سيگنالهاي مغزي ميتواند جايگزين مناسبي براي تست تشخيص اعتياد باشد. هدف اين پژوهش بررسي و استخراج ويژگي متمايزكننده گروه موشهاي سالم از گروه موشهاي معتاد به مورفين با استفاده از الگوريتمهاي يادگيري ماشين است. براي نيل به اين هدف 12 سر موش نر در محيط آزمايشگاهي جراحي شده و مراحل كاشت الكترود و معتاد كردن آنها انجام شد. براي بررسي دادههاي مغزي، سيگنال EEG يكبار پيش از اعتياد و يكبار پس از اعتياد از روي جمجمه موشها اخذ شد. بعد از پيشپردازش اوليه سيگنال شامل حذف نويز برق شهر، حذف ميانگين، كاهش نرخ نمونهبرداري و حذف آرتيفكتهاي حركتي، عمليات پنجرهگذاري انجام شد. سپس استخراج ويژگيهايي مثل توان زير باندهاي فركانسي (توان زير باندهاي دلتا، آلفا، بتا، تتا و گاما) و ويژگيهاي غيرخطي شامل نماي لياپانوف ، آنتروپي و بعد فركتال انجام شد. بعد از اينكه سيگنالها با بُعد جاسازي و زمان تاخير مناسب، از حوزه زمان به فضاي فاز منتقل شدند، ويژگيهاي آشوبناك از جمله چگالي نقاط بازگشتي، طول متوسط خطوط قطري، افقي و عمودي استخراج شد.در نهايت ارزيابي نتايج الگوريتمهاي KNN، SVM و DT نشان داد قدرت تفكيك 4 ويژگي (شامل چگالي طيف توان زير باند گاما، ميانگين طول خطوط قطري، بعد فركتال هيگوچي وLaminarity) در حد قابل قبولي است. در اين بين، ويژگي "ميانگين طول خطوط قطري" توسط الگوريتم KNN با نتيجه ميانگين دقت 61/84 و ميانگين صحت 30/84 و ميانگين حساسيت 93/84 عملكرد بهتري در تمايز موش هاي سالم و معتاد داشته است.
چكيده انگليسي :
Addiction is a psychological disease that leads to cognitive damage and dysfunction in the brain. Accurate addiction diagnosis methods are crucial for patients who exhibit both physical dependence and mental problems. Various addiction tests, such as urine, blood plasma, and saliva tests, are available; however, patients often attempt to conceal their addiction during diagnostic tests. Therefore, utilizing brain signals as an alternative diagnostic test for addiction holds promise. This research aims to identify distinctive features between a group of healthy mice and a group of morphine-addicted mice using machine learning algorithms. To achieve this objective, twelve male mice were subjected to electrode implantation and drug addiction in a controlled laboratory environment. EEG signals were collected from the rats' skulls before and after addiction to examine brain data. Signal preprocessing techniques including removal of city electricity noise, average removal, reduction of sampling rate, and removal of movement artifacts were applied prior to conducting windowing operations. The feature extraction process involved analyzing various aspects of the signals, including the power of frequency subbands (delta, alpha, beta, theta, and gamma), as well as nonlinear features such as Lyapunov exponent, entropy, and fractal dimension. To facilitate this analysis, the signals were transformed from the time domain to the phase space using appropriate embedding dimensions and delay times. Chaotic features like Recurrence point density, average diagonal line length, and horizontal and vertical lines were then extracted. Subsequently, the performance of KNN, SVM, and DT algorithms was evaluated using these extracted features. The evaluation results indicated that a combination of four features (gamma band power spectrum density, average diagonal line length, Higuchi fractal dimension, and laminarity) yielded acceptable resolution. Notably, the feature "average length of diagonal lines" achieved better differentiation between healthy and addicted mice when analyzed with the KNN algorithm. This feature exhibited an average accuracy of 84.61%, an average accuracy of 84.30%, and an average sensitivity of 84.93%.