Analysing the Structure

Debido a que el modelo de la corteza visual artificial está basado en un sistema de aprendizaje supervisado, es necesario llevar a cabo un etiquetado de las pseudo- imágenes generadas. El proceso de etiquetado se realiza considerando el diseño del experimento, las observaciones realizadas durante el registro de señales electroence- falográficas, y las revisiones posteriores de las mismas. Las pseudo-imágenes etique- tadas servirán para llevar a cabo el entrenamiento, validación y prueba del modelo de la corteza visual artificial.

La Figura 48 muestra las pseudo-imágenes construidas a partir del archivo de texto generado en uno de los experimentos de adquisición de señales EEG. Como se puede observar, para el caso de este experimento, un total de 243 pseudo-imágenes fueron construidas a partir de las señales originales. Del total de pseudo-imágenes construi- das, sólo algunas resultan útiles para llevar a cabo la evaluación del modelo de la corteza visual artificial.

Figura 48.Pseudo-imágenes generadas con la aplicación.

Mediante un análisis visual preliminar, es posible observar que las primeras pseudo- imágenes generadas contienen datos anómalos: la primera presenta valores radiomé- tricos extremadamente bajos, comparada con el resto, mientras que en las siguientes 10 o 12 pseudo-imágenes, se pueden observar valores radiométricos muy prominen- tes, mismos que son causados por una reacción natural que presenta el sistema elec- trónico de adquisición de señales (OpenBCI_{) durante los primeros 5 o 6 segundos del}

registro. De igual manera, las últimas dos pseudo-imágenes generadas pueden ser consideradas como información residual, ya que fueron construídas debido a la ter- minación tardía por parte del responsable de los experimentos. Debido a las razones mencionadas anteriormente, tales pseudo-imágenes pueden ser descartadas en los siguientes procesos.

Con la finalidad de seleccionar y etiquetar las pseudo-imágenes que resulten úti- les entre las restantes, es conveniente llevar a cabo un análisis comparativo de las mismas utilizando únicamente la banda construída a partir de la media de los valores almacenados. Esto se debe a que tal parámetro estadístico es representativo de los valores típicos que adquieren las señales electroencefalográficas de tal forma que es

posible corroborar visualmente en tales pseudo-imágenes generadas la presencia de ondas alfa.

Este proceso de depuración es necesario debido a que, a pesar de que los expe- rimentos fueron diseñados para tener segmentos definidos de tiempo donde debería existir actividad en la banda alfa, resulta imposible asegurar que durante tales seg- mentos de tiempo la actividad alfa ocurre de forma estable. De igual forma, existe la posibilidad de que se presente actividad alfa prominente en los segmentos de tiempo donde, de acuerdo al diseño de los experimentos, no se espera que esto ocurra, esto se debe a la naturaleza de las señales de interés.

El análisis comparativo consiste en utilizar la herramienta OpenBCI GUI _{para re-}

producir las señales almacenadas en los archivos de texto generados en cada uno de los experimentos, con la finalidad de establecer segmentos de tiempo donde es evi- dente la presencia de ondas alfa. Posteriormente, se lleva a cabo un análisis visual de las pseudo-imágenes construídas a partir de la media de los valores almacenados en los segmentos de tiempo identificados en el proceso anterior, con el objetivo de corroborar la presencia de ondas alfa en las mismas y finalmente poderlas etiquetar.

Para llevar a cabo la reproducción de señales electroencefalográficas a partir de archivos generados en el registro de las mismas, es necesario seleccionar la opción

PLAYBACK (from file) _{en la pantalla principal de la aplicación} OpenBCI GUI _{y en el}

menú emergente, seleccionar la opciónSELECT PLAYBACK FILE_{. Como se muestra en}

la Figura 49

Posteriormente, la aplicación muestra una ventana del explorador, en la cual se debe buscar y seleccionar el archivo que contiene los datos que se desean reproducir. Una vez que se ha direccionado tal archivo, es necesario presionar el botón START SYSTEM_{, lo cual mostrará pantalla la principal de reproducción cuya apariencia es}

similar a la de la Figura 50.

Antes de comenzar la reproducción de señales, es necesario realizar algunos ajus- tes con la finalidad de tener un poco más de claridad en los gráficos. Considerando que de acuerdo a la Sección 2.2, la actividad alfa se presenta de forma más prominen- te en las mediciones realizadas en el lóbulo occipital. Resulta entonces conveniente deshabilitar todos los canales relacionados con los electrodos que se encuentran loca-

Figura 49.Selección de reproducción de señales.

Figura 50.Reproducción de señales.

lizados fuera de esa zona. De esta forma, en la parte izquierda de la pantalla, se deben presionar los botones asignados a todos los canales, excepto para los canales 7 y 8, cuyos electrodos de registro se ubican en ambos hemisferios del lóbulo occipital.

Una vez realizados los ajustes descritos anteriormente, se debe presionar el botón

puedan apreciar las variaciones de las mismas a lo largo del tiempo, como se muestra en la Figura 51.

Figura 51.Variaciones de las señales a lo largo del tiempo.

En la esquina inferior-derecha, se muestra el comportamiento espectral de las se- ñales. Este consiste en una gráfica cuyo eje vertical representa la magnitud, mientras que el eje horizontal representa la frecuencia. El gráfico mencionado muestra el espec- tro de potencia de las señales reproducidas, mismo que servirá de guía para establecer los segmentos de tiempo en los que existe actividad apreciable en la banda alfa.

Entonces, como primer paso se requiere reproducir varias veces el archivo donde las señales fueron guardadas, poniendo especial atención en lo que ocurre en el grá- fico entre las frecuencias de 8 y 14 Hz, mismas que delimitan la banda alfa. La parte superior de la ventana muestra el tiempo transcurrido desde el inicio de la reproduc- ción expresado en segundos, mismo que sirve de guía para identificar los tiempos de inicio y final de la actividad alfa cuando se observen picos de las señales dentro de la banda de frecuencias de interés.

El resultado de este proceso es un conjunto de segmentos de tiempo en los que resulta altamente probable observar actividad en la banda alfa. Para verificar la pre- sencia de ondas alfa se lleva a cabo un análisis visual de las pseudo-imágenes cons- truídas a partir de la media de los valores almacenados en los segmentos de tiempo

identificados en el proceso anterior. De esta forma, tales pseudo-imágenes pueden ser etiquetadas una vez que se ha confirmado la presencia o ausencia genuina de actividad alfa.

Las pseudo-imágenes son construidas respetando la distribución espacial de los sensores a partir de los cuales se adquieren las señales electroencefalográficas. Ade- más, de acuerdo a la Sección 2.2, la actividad alfa resulta más prominente en las mediciones realizadas en el lóbulo occipital. Teniendo en consideración tales factores es posible pronosticar que para aquellas pseudo-imágenes construidas a partir de seg- mentos de tiempo en los que la actividad en la banda alfa fue prominente, debe existir una diferencia observable en cuanto a los valores radiométricos de la parte inferior, con respecto a aquellos de las partes media y superior.

Por lo contrario, para aquellas pseudo-imágenes construidas a partir de segmentos de tiempo en los que la actividad en la banda alfa no fue prominente, la diferencia en cuanto a los valores radiométricos de la parte inferior, con respecto a aquellos de las partes media y superior debe ser poco apreciable, es decir, presentan valores radiométricos más homogéneos.

La Figura 52 muestra del lado izquierdo una pseudo-imagen generada en un seg- mento de tiempo donde la actividad en la banda alfa fue prominente. En ella se puede observar una notable diferencia de los valores radiométricos de la parte inferior (don- de se ubican los electrodos 7 y 8, en el lóbulo occipital) con respecto a los de las partes media y superior. La misma figura, al lado derecho muestra una pseudo-imagen ge- nerada para un segmento de tiempo con ausencia de actividad en la banda alfa, en la que se pueden apreciar valores más homogéneos en cuanto a la radiometría para distintas zonas.

Una vez que se ha concluido este proceso para cada una de las pseudo-imágenes construidas en los segmentos de tiempo identificados, es posible seleccionar aquellas en las que la actividad alfa es prominente. Al proceso de segregación de las pseudo- imágenes que presentan prominencia en la actividad alfa, de aquellas en las que existe ausencia de tal actividad, se le llama etiquetado.

A pesar del diseño simétrico del experimento de adquisición de señales electroen- cefalográficas en el que se asignaron segmentos de tiempo iguales a la posible presen-

Figura 52.Comparación entre pseudo-imágenes generadas en presencia (izquierda) y ausencia (dere- cha) de actividad alfa.

cia y ausencia de ondas alfa, el resultado de los procesos de depuración y etiquetado es comúnmente asimétrico, es decir, termina entregando una cantidad distinta de pseudo-imágenes etiquetadas para cada clase.

Para el caso del experimento descrito anteriormente, el total de pseudo-imágenes identificadas como representativas de prominencia en la banda alfa, mismas que para los experimentos de clasificación serán referidas como claseAlpha, era menor que la cantidad de pseudo-imágenes en las que no existía actividad alfa prominente, mismas que para los experimentos de clasificación serán serán referidas como claseNo Alpha.

Con el objetivo de establecer simetría en los conjuntos de pseudo-imágenes du- rante la clasificación, considerando que la clase Alpha se compone de 85 pseudo- imágenes, la claseNo Alphaes reducida a tal cantidad mediante una nueva segrega- ción visual en la que las pseudo-imágenes más homogéneas fueron conservadas y las menos homogéneas descartadas. Así, procedemos a la etapa de clasificación utilizan- do dos conjuntos de 85 pseudo-imágenes, uno para la claseAlphay otro para la clase No Alpha.