Measurement and Analysis of Human Brain Signals with Case Study of Sound Input Provision

Abstract

Berbagai aktivitas kimia dan listrik terjadi di dalam tubuh manusia, tak terkecuali di otak. Aktivitas listrik di otak tersebut akan melepaskan muatan listrik secara simultan dan berirama atau terpola sehingga dapat terbangkitkan gelombang listrik, yang hasilnya dapat ditelusuri dan dilihat pada rekaman sinyal otak (electroencephalogram). Perubahan tingkat amplitudo gelombang theta dan alpha saat mendengarkan suara tertentu dapat menjadi indikator tingkat kenyamanan seseorang. Salah satu metoda pembangkitan sinyal alpha adalah mendengarkan suara tertentu. Pada penelitian berstudi kasus pemberian input suara ini, digunakan tiga macam input suara untuk mengetahui pengaruh jenis suara tersebut terhadap amplitudo sinyal otak, terutama sinyal theta dan alpha, dilihat dari daya rata-ratanya. Percobaan dilakukan dengan menggunakan alat Brainmapping yang merupakan pengembangan dari EEG. Selain mengeluarkan sinyal-sinyal EEG, alat ini juga mengeluarkan amplitudo rata-rata gelombang-gelombang otak. Software yang digunakan adalah Sigma PLpro. Data yang diambil adalah berupa amplitudo dari PSD (yang telah dirata-ratakan berdasarkan jenis gelombang EEG) dan peta gelombang otak. Pengolahan data dilakukan secara statistik, yang meliputi uji hipotesis dengan metode Analysis of Variance (ANOVA) dan range test, sehingga dapat dianalisis perbedaannya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daerah pada otak yang dipengaruhi oleh suara adalah daerah temporal otak. Hal lain adalah sinyal delta, alpha, dan beta dapat terpengaruh oleh suara, walau secara statistik pengaruh itu tidak signifikan terhadap hasil pengukuran, sedangkan jenis suara secara signifikan mempengaruhi sinyal theta. Chemical and electrical activities that take place in human body include the one that occur in brain. The electrical activities in the brain will release electrical charges simultaneously and rhythmically so that electrical waves can be generated, which its representative picture can be browsed on brain signals recording (electroencephalogram). Change of theta and alpha signal amplitudes can indicate the level of someone’s comfort ability. A method to generate alpha signal is by listening to certain sound. In this research with sudy case, three kinds of sound were used in order to know the influence of these sounds on brain signal amplitude, especially for theta and alpha signals, by assessing their average signal power (Power Spectral Density, PSD). The experiments were done by using brainmapping instrument, a development of EEG recorder. Besides drawing out EEG signals, this instrument is also drawing out average amplitude of brain waves. The software used was Sigma PLpro. Data gained were PSD amplitudes (averaged based on kind of EEG wave) and brain wave map. Data processing was done statistically, includes hypothesis test with Analysis of Variance (ANOVA) and range test, so that its difference could be analyzed. The results showed that sound influenced on temporal brain area. Another conclusion was delta, alpha, and beta signals could be influenced by sound, although statistically this influence on yield of measurement was insignificant, while the kind of sound influenced theta signal significantly Keywords: sinyal biolistrik, input suara, electroencephalogram, ANOVA, range test.