To represent the overall potential distribution on the entire scalp it is necessary to interpolate between sampled EEG(electroencephalogram) values, we describe a method to interpolate between scalp recorded EEG data which obtained from electrodes irregularly disposed on the scalp, using polynomial interpolation. This method can analyze the variance of source temporally or spatially and present continuous distributed topographic mapping of the EEG records. In the result, we obtained the overall potentials distribution on the entire scalp from the EEG records of a patient which was known to epilepsy.
Over the past 15 years productive BCI research programs have arisen. Current mainstream EEG electrode setups permit efficient recordings but most of electrodes has the disadventages of need for skin preparation and gel application to correctly record signals. The new gel-free probe was adapted for EEG recording and it can be fixed to the scalp with the micro needle without neuro-gel. It use standard EEG cap for wearing electrodes on scalp so it is compatible with standard EEG electrodes. A comparison between electrode characteristics is achieved by performing simultaneous recordings with the gel electrodes and gel-free probe placed in parallel scalp positions on the same anatomical regions. The quality of EEG recordings for all two types of experimental conditions is similar for gel-electrodes and gel-free probe. Subjects also reported not having special tactile sensations associated with wearing of gel-free probes. According to our results, it is expected that gel-free probe can be adapted to BCI, BMI(Brain Machine Interface), HMI(Human Machine Interface) because of its simple application and comfortable wearing process.
Since epileptic seizure is unpredictable and paroxysmal, an automatic system for seizure detecting could be of great significance and assistance to patients and medical staff. In this paper, a novel method is proposed for multichannel patient-specific seizure detection applying the earth mover's distance (EMD) in scalp EEG. Firstly, the wavelet decomposition is executed to the original EEGs with five scales, the scale 3, 4 and 5 are selected and transformed into histograms and afterwards the distances between histograms in pairs are computed applying the earth mover's distance as effective features. Then, the EMD features are sent to the classifier based on the Bayesian linear discriminant analysis (BLDA) for classification, and an efficient postprocessing procedure is applied to improve the detection system precision, finally. To evaluate the performance of the proposed method, the CHB-MIT scalp EEG database with 958 h EEG recordings from 23 epileptic patients is used and a relatively satisfactory detection rate is achieved with the average sensitivity of 95.65% and false detection rate of 0.68/h. The good performance of this algorithm indicates the potential application for seizure monitoring in clinical practice.
Accurate electroencephalography (EEG) forward calculation is of importance for the accurate estimation of neuronal electrical sources. Conventional studies concerning the EEG forward problems have investigated various factors influencing the forward solution accuracy, e.g. tissue conductivity values in head compartments, anisotropic conductivity distribution of a head model, tessellation patterns of boundary element models, the number of elements used for boundary/finite element method (BEM/FEM), and so on. In the present paper, we investigated the influence of modeling errors in the boundary element volume conductor models upon the accuracy of the EEG forward solutions. From our simulation results, we could confirm that accurate construction of boundary element models is one of the key factors in obtaining accurate EEG forward solutions from BEM. Among three boundaries (scalp, outer skull, and inner skull boundary), the solution errors originated from the modeling error in the scalp boundary were most significant. We found that the nonuniform error distribution on the scalp surface is closely related to the electrode configuration and the error distributions on the outer and inner skull boundaries have statistically meaningful similarity to the curvature distributions of the boundary surfaces. Our simulation results also demonstrated that the accumulation of small modeling errors could lead to considerable errors in the EEG source localization. It is expected that our finding can be a useful reference in generating boundary element head models.
In this paper, we develop analysis models for classification of temporal data from human subjects. The study focuses on the analysis of electroencephalogram (EEG) signals obtained during various emotional states. We demonstrate a generally applicable method of removing EOG and EMG artifacts from EEGs based on independent component analysis (ICA). All EEG channel maps were interpolated from 10 EEG subbands. ICA methods are based on the assumptions that the signals recorded on the scalp are mixtures of signals from independent cerebral and artifactual sources, that potentials arising from different parts of the brain, scalp and body are summed linearly at the electrodes and that prop...
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.7
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pp.1331-1338
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2007
A new method for detecting and eliminating the Electrocardiogram(ECG) artifact from the scalp Electroencephalogram(EEG) is proposed. Based on the single channel EEG, the proposed method consists of 4 procedures: emphasizing the R-wave of ECG artifact from EEG using the least squares acceleration(LSA) filter, detecting the R-wave from the LSA filtered EEG using the phase space method and R-R interval, generating the delayed impulse synchronized to the R-wave and elimination of the ECG artifacts based on the adaptive digital filter using the impulse and raw EEG. The performance of the proposed method was evaluated in the two separating parts of R-wave detection and, ECG estimation and elimination from EEG. In the R-wave detection, the proposed method showed the mean error rate of 6.285(%). In the ECG estimation and elimination using simulated and/or real EEG recordings, we found that the ECG artifacts were successfully estimated and eliminated in comparison with the conventional multi-channel techniques, in which independent component analysis and ensemble average method are used. From this we can conclude that the proposed method is useful for the detecting and eliminating the ECG artifact from single channel EEG and simple for ambulatory/portable EEG monitoring system.
Independent Component Analysis (ICA) is a blind source separation method using unsupervised learning and mutual information theory created in the late eighties and developed in the nineties. It has already succeeded in separating eye movement artifacts from human scalp EEG recording. Several characteristic sleep waves such as sleep spindle, K-complex, and positive occipital sharp transient of sleep (POSTS) can be recorded during sleep EEG recording. They are used as stage determining factors of sleep staging and might be reflections of unknown neural sources during sleep. We applied the ICA method to sleep EEG for sleep waves separation. Eighteen channel scalp longitudinal bipolar montage was used for the EEG recording. With the sampling rate of 256Hz, digital EEG data were converted into 18 by n matrix which was used as a original data matrix X. Independent source matrix U (18 by n) was obtained by independent component analysis method ($U=W{\timex}X$, where W is an 18 by 18 matrix obtained by ICA procedures). ICA was applied to the original EEG containing sleep spindle, K-complex, and POSTS. Among the 18 independent components, those containing characteristic shape of sleep waves could be identified. Each independent component was reconstructed into original montage by the product of inverse matrix of W (inv(W)) and U. The reconstructed EEG might be a separation of sleep waves without other components of original EEG matrix X. This result (might) demonstrates that characteristic sleep waves may be separated from original EEG of unknown mixed neural origins by the Independent Component Analysis (ICA) method.
A new method for estimating and eliminating electrocardiogram (ECG) artifacts from single channel scalp electroencephalogram (EEG) is proposed. The proposed method consists of emphasis of QRS complex from EEG using least squares acceleration (LSA) filter, generation of synchronized pulse with R-peak and ECG artifacts estimation and elimination using adaptive filter. The performance of the proposed method was evaluated using simulated and real EEG recordings, we found that the ECG artifacts were successfully estimated and eliminated in comparison with the conventional multi-channel techniques, which are independent component analysis (ICA) and ensemble average (EA) method. In conclusion, we can conclude that the proposed method is useful for the detecting and eliminating the ECG artifacts from single channel EEG and simple to use for ambulatory/portable EEG monitoring system.
To obtain 3-D topography of EEG records, we propose a new method based on the polygon mapping technique. The method has the low complexity to calculate the interpolation of the EEG records on the scalp and maintains the high resolution topography because the polygon technique performs the interpolation at the only vertexes of each polygon. We implemented the topographic system with 3D barycentric, 3D polynomial and spherical spline algorithms in a personal computer.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.10
no.4
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pp.304-309
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2000
For understanding the information processing in human brain, we analyze the EEG, a spontaneous electric activity on the scalp of the human. In this paper, we used the mutual information to analyze EEG. The mutual information is used to show the stochastic correlation between signals which are generated in the communication and information theory. The used EEG is evoked by each auditory stimulus in positive and negative emotional states. As a result, we found thet there is some difference at the mutual information in each emotional state.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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