Analysis of the Inverse Electroencephalographic Problem for Volumetric Dipolar Sources Using a Simplification / Análisis del Problema Inverso Electroencefalográfico para Fuentes Dipolares Volumétricas por Medio de una Simplificación

ABSTRACT

Objective: To analyze the parameter identification problem for volumetric dipolar sources in the brain from measurement of the EEG on the scalp using a simplification which reduces the multilayer conductive medium problem to one homogeneous medium problem with a null Neumann boundary condition. Methodology: The minimum squares technique is used for parameter identification of the dipolar sources. The simple case in which the head is modelled by concentric circles is developed. This case was chosen because we were able to obtain the solution of the forward problem in exact form and for the simplicity of the exposition. Results: The parameter of the dipolar sources can be identified from the EEG on the scalp using the simplification. For the theoretical analysis the results developed for one homogeneous region are used. The numerical implementation is simpler than the multilayer case and the numerical computation requires minor computational cost. Conclusion: The feasibility for solving the parameter identification problem using the simplification is shown. These results can be extended to the case of concentric spheres and complex geometries but the solution cannot be found in exact form.

RESUMEN

Objetivo: Analizar el problema de identificación de los parámetros para fuentes dipolares volumétricas en el cerebro a partir de la medición del EEG en el cuero cabelludo mediante una simplificación que reduce el problema de un medio conductor de múltiples capas a un problema en un medio homogéneo con una condición de Neumann nula en su frontera. Metodología: Se utiliza la técnica de mínimos cuadrados para identificar los parámetros de las fuentes dipolares. Se desarrolla el caso simple en el que la cabeza está modelada por círculos concéntricos debido a que la solución del problema directo se puede calcular en forma exacta y por la sencillez de la exposición. Resultados: Se identifican los parámetros de la fuente dipolar a partir del EEG sobre el cuero cabelludo usando la simplificación. Para el análisis teórico se utilizan los resultados desarrollados para una región homogénea. La implementación numérica es más simple y el cálculo numérico requiere menor costo computacional. Conclusión: Se muestra la factibilidad para resolver el problema de identificar los parámetros de una fuente dipolar por medio de la simplificación. Los resultados pueden ser extendidos al caso de esferas concéntricas y al de geometrías complejas pero la solución del problema directo no puede hallarse en forma exacta.