Hochaufgelöste Zeit-Frequenz-Analysen ereigniskorrelierter EEG-Daten aus einer

Novelty-Oddball Anordnung

Sascha Tamm, Claudia Männel, Rainer Böselwww.fu-berlin.de/kogpsy

44. Kongress der DGPs in Göttingen, 26. – 30.09. 2004

… mittels S-Transformation

2

Fourier-Transformation instationärer Signale

Zeitbereich FrequenzbereichDFT

, 6 Hz

3

Fourier-Transformation instationärer Signale

Zeitbereich FrequenzbereichDFT IDFT

Zeitbereich

, 6 Hz

, 6 Hz

4

S-Transformation

Kurzzeit-Fourier-Transformation

Wavelet-TransformationÜberblick

Stockwell et al. (1996) Localization of the complex spectrum: The S-transform. IEEE Trans. Signal Processing, 44(4), 998-1001

Pinnegar & Mansinha (2003) The S-Transform with windows of arbitrary and varying shape. Geophysics, 68(1), 381-385

Prinzip und Eigenschaften der S-Transformation: Fourier-Transf. Kurzzeit-Fourier-Transf. S-Transf.

Empirische Daten: Novelty-Oddball

5

Kurzzeit-Fourier-Transformation(Short Time Fourier Transform, STFT)

Freq

uenz

Zeit t

Freq

uenz

f

6

Kurzzeit-Fourier-Transformation(Short Time Fourier Transform, STFT)

Freq

uenz

Zeit t

Freq

uenz

f

7

S-Transformation

8

S-Transformation

9

S-Transformation

10

Synthetische Daten

c) S-Transformation mit konstantem Gauß-Fenster (500 ms) als STFT

a)

b)

c)

a) Zeitsignal, jeweils 4 Perioden

10 Hz,Ampl. 1

5 Hz,Ampl. 1

40 HzAmpl. 1 Ampl.

0,5

b) S-Transformation mit adaptivem Gauß-Fenster (= Morlet-Wavelet)

11

S-Transformation

Kurzzeit-Fourier-Transformation

Wavelet-TransformationFazit

S-Transformation = Kurzzeit-Fourier-Transformation + frequenzskalierbare Fenster

S-Transformation = Spektralanalyse mit Wavelet-Transformation

- Einschränkung durch Zulässigkeitsbedingung + freie Kontrolle der Fenstereigenschaften

+ absolut referenzierte Phaseninformation mit Bezug auf den Signalbeginn

12

Empirische Daten:Visueller Novelty-Oddball

13

Novelty-Oddball

400 ms1100 ms 1000 ms

Grauer Bildschirm Fixkreuz Reiz

Figuren-Aufgabe

22x108x5

40x1

Bilder-Aufgabe

22040

40x1

StandardTargetNovel

14

EKP

StandardTargetNovel

15

P3 evoziert: 2 – 15 Hz

Novel

Target

Standard

[V]

16

P3: 2 – 15 Hz

Novel

Target

Standard

evoziert induziert

[V][V]

17

Vielen Dank