Lo studio dell’adattamento motorio attraverso il metodo di elaborazione dell’ERD/ERS ha lo scopo di accertare l’effettiva presenza delle evidenze attese all’instaurarsi dell’adattamento stesso. L’analisi attraverso tale metodo è riportata in diversi studi, ed è quindi indubbia la sua capacità di estrapolare le informazioni circa le variazioni di potenza del segnale EEG. Si tratta quindi di un’indagine mono-dimensionale in cui l’unica informazione estratta riguarda i cambiamenti di potenza del segnale nel tempo. I nostri risultati così ricavati, sono consistenti con le informazioni note dalla letteratura, ed è possibile estrarre i medesimi parametri macroscopici, utili per la caratterizzazione della risposta durante lo svolgimento di un protocollo di adattamento motorio, utilizzati dai maggiori gruppi di ricerca. Come già descritto precedentemente i parametri selezionati sono: massima desincronizzazione in banda alfa durante la fase di pianificazione motoria, massima desincronizzazione in banda beta durante l’esecuzione del movimento e
massima sincronizzazione in banda beta negli istanti successivi al termine del gesto motorio. L’algoritmo sperimentale implementato sfruttando le proprietà della trasformata di Hilbert-Huang viene invece testato circa la capacità di descrizione del medesimo fenomeno indagato precedentemente con il metodo dell’ERD/ERS, ovvero le variazioni della potenza del segnale dovute al fenomeno dell’adattamento motorio. I risultati ottenuti da questo nuovo metodo sono estremamente soddisfacenti poiché globalmente in grado di descrivere, attraverso gli indici macroscopici prima introdotti, il medesimo comportamento descritto dagli indici ricavati mediante elaborazione con il metodo dell’ERD/ERS. Tale affermazione non è il frutto di una mera analisi qualitativa, che pur introduce la bontà del metodo implementato, bensì è confortata dai risultati di un’analisi statistica quantitativa, in cui tutti gli indici calcolati tramite elaborazione di Hilbert-Huang risultano avere una correlazione statisticamente significativa con tutti gli indici estratti tramite il metodo dell’ERD/ERS. Possiamo quindi concludere che, per l’indagine delle variazioni di potenza dell’attività della popolazione neuronale legate all’apprendimento motorio, il potere descrittivo del metodo di Hilbert-Huang è paragonabile a quello del metodo dell’ERD/ERS. Tale assunzione non vuole certamente negare la presenza di alcuni comportamenti differenti tra i due metodi, ma intende invece esaltare la capacità del metodo di Hilbert-Huang di individuare le caratteristiche ripetibili del fenomeno indagato.
La capacità del metodo di Hilbert-Huang di descrizione dei cambiamenti di potenza del segnale elettroencefalografico durante il fenomeno di adattamento motorio non può certamente essere un motivo sufficientemente valido per preferirlo al metodo ad oggi utilizzato come standard dell’ERD/ERS. In questo studio si vuole integrare anche la conoscenza della frequenza di tali oscillazioni, le quali si rifanno, come descritto nei capitoli precedenti, a cambiamenti dell’attività della popolazione neuronale. Il metodo di elaborazione da noi implementato, sfruttando le proprietà della trasformata di Hilbert- Huang, è in grado, a differenza del metodo dell’ERD/ERS capace di valutare unicamente le variazioni di potenza del segnale analizzato, di introdurre l’informazione della variazione di frequenza di picco del segnale analizzato e di conoscere tale informazione in modalità continua nel tempo (Fig. 6.2). Tale algoritmo permette quindi di conoscere istante per
istante il valore di frequenza centrale del segnale studiato. Attraverso la combinazione delle proprietà della decomposizione empirica e dell’analisi spettrale di Hilbert è possibile conoscere il valore della frequenza istantanea del segnale analizzato. Come già discusso nei capitoli precedenti, i valori di frequenza istantanea della porzione di segnale studiato sono legati alla variazione della banda passante del filtro adattativo implementato in tale metodo. Possiamo perciò dedurre informazioni sulla frequenza del segnale ad un dato istante temporale attraverso il valore della frequenza centrale di tale filtro, definita come la frequenza centrale della banda passante del filtro stesso.
Fig. 6.2- In questa figura viene rappresentato il confronto tra i risultati ottenuti dall’elaborazione tramite i due metodi presentati. Il metodo dell’ERD/ERS, mono-dimensionale, fornisce informazioni unicamente circa la potenza dei cambiamenti dell’attività della popolazione neuronale studiata, mentre il metodo di Hilbert- Huang, bi-dimensionale, oltre alla conoscenza del tracciato di potenza, introduce l’informazione circa la frequenza di tali cambiamenti.
Analizzando quindi i tracciati di frequenza ricavati a seguito dell’elaborazione Hilbert- Huang, possono essere dedotte informazioni non ricavabili attraverso l’utillizzo di metodi di elaborazione standard. Anche in questa discussione i risultati verranno presentati separando le fasi di pianificazione motoria, esecuzione del movimento e post-movimento.
Durante la fase di pianificazione, studiata come risposta allo stimolo visivo CUE, si osserva un graduale decremento della frequenza che si conclude nel primo secondo successivo la comparsa dello stimolo, seguito da un lento incremento della frequenza negli istanti conclusivi dell’indagine. Caratteristica univoca di tutti i soggetti analizzati risulta essere una variabilità del tracciato piuttosto ridotta. L’intervallo di escursione della frequenza rispetto alla frequenza centrale del filtro selezionata all’inizio dell’elaborazione non è mai superiore ad 1 Hertz. Studiando le variazioni associate all’instaurasi del fenomeno dell’adattamento motorio si può osservare un’ulteriore diminuzione dell’ampiezza del range di valori in cui varia la frequenza del segnale. Si osserva quindi una riduzione della variabilità della frequenza dell’attività della popolazione neuronale. Dividendo il test in tre attrezzi e confrontando tra loro i tracciati risultanti si osserva l’instaurarsi di un ritardo di fase al procedere dell’esecuzione del test.
I risultati ottenuti nella fase di esecuzione del movimento e post-movimento mostrano le medesime caratteristiche, verranno quindi discussi simultaneamente, fermo restando la possibilità i studiare tali fasi separatamente quando ritenuto opportuno. Immediatamente dopo la comparsa dello stimolo visivo TARGET, si osserva l’instaurarsi dell’alternanza di rapide fasi di aumento e diminuzione della frequenza ripetute per tutto il periodo dell’esecuzione del movimento e anche durante la fase di post-movimento, terminata l’esecuzione motoria. La variabilità della frequenza è maggiore rispetto a quanto osservato nella fase di pianificazione motoria, e l’escursione tra frequenza massima e minima è intorno ai 2 Hertz.