Συμβολή του Κέντρου Ηλεκτρονικής Διακυβέρνησης για το διεξαγωγή έρευνας στα πλαίσια του έργου CBP (Cognitive Brain signal Processing lab)

Τύπος Ενημέρωσης 
Οι υπολογιστικές υπηρεσίες του ΚΗΔ ΑΠΘ χρησιμοποιήθηκαν από τη Μονάδα Επεξεργασίας Σήματος και Βιοϊατρικής Τεχνολογίας, του Εργαστηρίου Τηλεπικοινωνιών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ για την εξαγωγή αποτελεσμάτων στα πλαίσια του έργου CBP (Cognitive Brain signal Processing lab), το οποίο διαχειρίζεται από το τεχνολογικό ινστιτούτο ΙΠΤΗΛ του ερευνητικού κέντρου ΕΚΕΤΑ. Το έργο έχει σαν στόχο να προτείνει και να εφαρμόσει μια εναλλακτική μεθοδολογία επίλυσης του αντίστροφου προβλήματος της ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (ΗΕΓ), δηλαδή του προσδιορισμού της ενεργοποίησης του εγκεφάλου με βάση τα ηλεκτρικά σήματα που καταγράφονται από ηλεκτρόδια, βασισμένη στη θεωρία τομογραφίας διανυσματικού πεδίου.  Mε την εφαρμογή της μεθόδου σε καταγραφές ΗΕΓ, το έργο έχει ως στόχο να συμβάλει στην περαιτέρω κατανόηση διάφορων γνωστικών διαδικασιών. Για το λόγο αυτό, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με έναν τελευταίας τεχνολογίας εγκεφαλογράφο με 256 κανάλια (EGI 300 Geodesic System) σε διάφορα πειραματικά σενάρια (ακουστικά, προκλητά, δυναμικά, πρόκληση συναισθημάτων, οπτική προσοχή, λειτουργίες μνήμης) και εφαρμόστηκε η προτεινόμενη μεθοδολογία για τον προσδιορισμό των ενεργών καταστάσεων του εγκεφάλου. Λόγω του όγκου των καταγραφόμενων σημάτων και της πολυπλοκότητας της μεθοδολογίας, οι υπολογιστικές ανάγκες του έργου ήταν ιδιαίτερα υψηλές.

Οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν από τις υπηρεσίες του ΚΗΔ ΑΠΘ αφορούν στον προσδιορισμό των ενεργών καταστάσεων του εγκεφάλου 33 σημάτων για 5.5 δευτερόλεπτα έκαστο, ώστε να προσδιοριστούν οι διαφορές που παρατηρούνται ανάμεσα στα δύο φύλα όσον αφορά τόσο την ενεργοποίηση του εγκεφάλου, όσο και τη συνδεσιμότητα ανάμεσα στις διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου κατά της απόκρισή τους σε οπτικά ερεθίσματα που ενεργοποιούν μηχανισμούς προσοχής. Χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Matlab με 16 cores ανά υπολογιστικό πρόβλημα, εμφανίζοντας αρκετά υψηλή αποδοτικότητα (~0.8) όσον αφορά στην εκτέλεση παράλληλων tasks στην Ιδρυματική υπολογιστική συστοιχία του ΑΠΘ. Οι προσομοιώσεις των 33 σημάτων εκτελέστηκαν σε 132 παράλληλες εργασίες και ολοκληρώθηκαν εντός 27 ημερών. Ο συνολικός πραγματικός χρόνος εκτέλεσης (walltime) ήταν 171 ημέρες, ενώ ο αντίστοιχος υπολογιστικός χρόνος (cpu time) 2162 ημέρες. Με άλλα λόγια, η επίτευξη των απαιτούμενων προσομοιώσεων σε έναν μέσο επεξεργαστή, θα απαιτούσε χρονικό διάστημα έξι (6) περίπου ετών. Η συνολική μνήμη RAM που χρησιμοποιήθηκε αθροιστικά αντιστοιχεί σε 6.38ΤΒ.

Τα αποτελέσματα αποτέλεσαν το υλικό για το παραδοτέο 3.2 του έργου, το οποίο είναι άρθρο που κατατέθηκε προς δημοσίευση στο περιοδικό Brain Research της Elsevier. Βρέθηκε ότι στις γυναίκες ενεργοποιούνται περισσότερο οι μετωπιαίες και κροταφικές περιοχές του αριστερού ημισφαιρίου, ενώ οι άντρες στηρίζονται περισσότερο σε βρεγματικούς μηχανισμούς και στις συνδέσεις τους.

 

Εικόνα 1: To σύστημα καταγραφής EGI 300 Geodesic
System με τα 256 κανάλια καταγραφών

 

Εικόνα 2: Παράδειγμα καταγραφής των 256 καναλιών.

 

Εικόνα 3: Παράδειγμα εικόνας που προβλήθηκε στους συμμετέχοντες. Οι
συμμετέχοντες έπρεπε να παρατηρήσουν την εικόνα και να απαντήσουν σε
μια ερώτηση που δε γνώριζαν από πριν.

 

Εικόνα 4: Ενδεικτική ενεργοποίηση εγκεφάλου συμμετέχουσας κατά το τεστ οπτικής προσοχής.

 

Εικόνα 5: Ενδεικτική ενεργοποίηση εγκεφάλου συμμετέχοντα κατά το τεστ οπτικής προσοχής.