Analisi mediante trasformata wavelet di segnali elettroencefalografici a riposo e durante compiti cognitivi

I ritmi cerebrali in banda alpha (8-14 Hz) e in banda theta (4-8 Hz) sono riconosciuti avere un ruolo funzionale in compiti attentivi. Qui sono stati studiati tali ritmi in segnali EEG precedentemente acquisiti, con l’obbiettivo di valutarne la variazione tra condizioni di rilassamento mentale e compiti attentivi che coinvolgono componenti diverse: compiti di attenzione puramente interna e di working memory in un caso, e compiti di attenzione fortemente dipendenti da processi sensorimotori, in un altro. L’analisi è stata effettuata tramite la trasformata wavelet (precisamente la Wavelet Packet Decomposition), che consente di seguire come l’energia del segnale in specifiche bande di frequenza evolve nel tempo. I risultati evidenziano che durante lo svolgimento di compiti di attenzione puramente interna e con forti componenti di working memory, il ritmo alpha tende a crescere progressivamente, soprattutto posteriormente, rispetto ad una condizione di rilassamento; tale incremento è maggiormente apprezzabile se durante il compito si rende necessario isolarsi da stimoli sensoriali esterni interferenti. Anche il ritmo theta mostra un progressivo aumento principalmente nelle zone frontali dello scalpo, e riflette accesso alla memoria e attenzione interna sostenuta. Diversamente, compiti attentivi con forti componenti sensorimotorie e interazioni dirette con stimoli esterni, sono caratterizzati da un deciso calo del ritmo alpha, che si mantiene per l’intera durata del compito, ed è proporzionale al carico cognitivo e al grado di interazione con gli stimoli esterni. Inoltre, il ritmo theta mostra un lieve calo, che potrebbe riflettere una ridotta necessità di accesso alla memoria e attenzione a stimoli esterni. In conclusione, lo studio conferma le potenzialità dell’analisi wavelet come strumento per evidenziare gli aspetti differenti della complessa dinamica spazio-temporale dei segnali EEG.