بررسی خستگی ذهنی با به کارگیری روش های فرکتال چندگانه

امروزه در حوزه پردازش سیگنال های حیاتی، پردازش سیگنال الکتروانسفالوگرام (eeg) در فعالیت ها و حالت های مختلف مغز، از جمله خواب، بیهوشی، صرع، فعالیت ها و عملیات محاسباتی و ... مورد توجه محققان قرار گرفته است. در ادامه این تحقیقات در این مطالعه نیز به بررسی پدیده خستگی ذهنی و اثرات آن بر روی فعالیت الکتریکی مغز پرداخته شده است. چرا که اهمیت حفظ توجه در انجام وظایف روزانه بخصوص در مواردی که شخص با فعالیت های طولانی مدت و تکراری مواجه است یکی از مسائلی است که انسان امروزه با آن روبرو است. سیگنال eeg اساساً دارای طبیعت فرکتال چندگانه است. بنابراین برای پردازش و استخراج ویژگی از سیگنال های eeg خستگی ذهنی می توان روش فرکتال چندگانه را به عنوان ابزاری مناسب مورد استفاده قرار داد. از این رو برای کمی کردن طبیعت آشوبگونه و پیچیدگی این سیگنال نیاز به تخمین طیف ابعاد فرکتالی تعمیم یافته است. مطالعه حاضر تلاشی برای ارائه الگوریتمی جهت تخمین طیف ابعاد فرکتالی تعمیم یافته و استخراج ویژگی از آن است. بدین منظور پس از استخراج 4 ویژگی بیشینه، کمینه، اختلاف بین بیشینه و کمینه و شیب حول q=0 از منحنی های ابعاد فرکتالی تعمیم یافته و اعمال آزمون آماری ویلکاکسون بر آن ها، ویژگی هایی که توانسته اند بین مراحل تفکیک معنی دار (05/0>p) نشان دهند، معین شد. این تفکیک در کانال های pz، c4، c3 و fp2 -کانال های قدامی و مرکزی- بیشتر خود را نشان می دهد، که این با یافته های فیزیولوژیکی سایر تحقیقات انجام شده بر توجه از طریق پردازش سیگنال و همچنین از طریق تحلیل fmri، مطابقت دارد. ویژگی های انتخاب شده مجدداً توسط محاسبه سطح زیر منحنی roc (auc) بررسی شدند و از توانایی آن ها در ایجاد تمایز معنی دار بین مراحل مختلف آزمون اطمینان حاصل گردید. در انتها نیز قدرت ویژگی های انتخاب شده با استفاده از طبقه بندی کننده knn مورد ارزیابی مجدد قرار گرفت. کلمات کلیدی: خستگی ذهنی، توجه، eeg، فرکتال چندگانه، آزمون ویلکاکسون، roc، knn.