Publicação: Comparação e validação de plataformas (MATLAB VS. PYTHON): análise de sinais EEG em pacientes comatosos sob estimulação musical
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::PROCESSAMENTO DE SINAIS BIOLOGICOS
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Resumo
Este trabalho investiga a eficácia e a confiabilidade do Python como ferramenta para o processamento de sinais de eletroencefalograma (EEG) em comparação com o MATLAB, que é tradicionalmente utilizado. O estudo focou na análise de EEG de pacientes em estado de coma submetidos à estimulação musical (Sonata K144 de Mozart) e períodos de silêncio, utilizando os quantificadores de Porcentagem de Contribuição de Potência (PCP), Frequência Mediana (FM) e Coerência. Os resultados demonstraram uma notável consistência entre as duas plataformas para os quantificadores FM e PCP, com erros relativos pequenos (na ordem de 10^(-13) a 10^(-15)), validando o Python como uma ferramenta robusta e numericamente equivalente ao MATLAB para esses tipos de análise.
Além disso, o presente trabalho discute a predominância do maior erro relativo de cada exame analisado na banda de frequência "supergama" em ambos os momentos (silêncio e Mozart) tanto para FM quanto PCP e traz uma discussão sobre o quantificador ‘Coerência’. O trabalho destaca a flexibilidade e o custo-benefício do Python como uma alternativa acessível, promovendo a transparência e reprodutibilidade na pesquisa em neurociência e neuroengenharia. Além disso, a pesquisa contribui para a compreensão da reatividade cerebral de pacientes comatosos à música, abrindo caminhos para futuras aplicações terapêuticas e diagnósticas.
Abstract
This work investigates the effectiveness and reliability of Python as a tool for processing electroencephalogram (EEG) signals compared to MATLAB, which is traditionally used. The study focused on the analysis of EEG from comatose patients submitted to musical stimulation (Mozart's Sonata K144) and periods of silence, using the Percentage of Power Contribution (PCP), Median Frequency (FM), and Coherence quantifiers. The results demonstrated remarkable consistency between the two platforms for the FM and PCP quantifiers, with small relative errors (on the order of 10^(-13) to 10^(-15)), validating Python as a robust and numerically equivalent tool to MATLAB for these types of analysis.
Furthermore, this paper discusses the predominance of the largest relative error of each exam analyzed in the "supergamma" frequency band at both time points (silence and Mozart) for both FM and PCP, and discusses the "Coherence" quantifier. The paper highlights the flexibility and cost-effectiveness of Python as an accessible alternative, promoting transparency and reproducibility in neuroscience and neuroengineering research. Furthermore, the research contributes to the understanding of the brain reactivity of comatose patients to music, paving the way for future therapeutic and diagnostic applications.
Palavras-chave
EEG, Processamento de Sinais, Coma, Estimulação Musical, Python, MATLAB, Signal Processing, Musical Stimulation
Citação
SOUZA, Maria Eduarda Serafim de. COMPARAÇÃO E VALIDAÇÃO DE PLATAFORMAS (MATLAB VS. PYTHON): ANÁLISE DE SINAIS EEG EM PACIENTES COMATOSOS SOB ESTIMULAÇÃO MUSICAL. 2025. 90f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Biomédica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.