search query: @supervisor Hämäläinen, Raimo P. / total: 210
reference: 21 / 210
« previous | next »
Author:Jääskinen, Väinö
Title:Modelling of Human Sleep Stage Transitions
Ihmisen univaiheiden välisten siirtymien mallintaminen
Publication type:Master's thesis
Publication year:2010
Pages:74      Language:   eng
Department/School:Informaatio- ja luonnontieteiden tiedekunta
Degree programme:Tuotantotalouden tutkinto-ohjelma
Main subject:Sovellettu matematiikka   (Mat-2)
Supervisor:Hämäläinen, Raimo P.
Instructor:Virkkala, Jussi
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  28   | Archive
Keywords:stochastic process
sleep
Markov
stokastinen prosessi
uni
Markov
Abstract (eng): Human sleep is often studied by measuring the electrical activity of the brain.
This gives continuous signals that are scored to sleep stage data.
Modelling of the process that generates sleep stage data is useful as it helps to understand characteristics of both normal and abnormal sleep.

The aim of this thesis was to explore the use of a stochastic process with the Markov property as a model for sleep that has been measured within a sleep deprivation study design.
Probabilities for transitions between sleep stages were studied with Markov chain models.
Effects of time-heterogeneity of the process were tested by dividing the night into segments.
Models based on segment length of one, two, four, and eight hours were estimated separately for each subject.
Assumptions of the Markov model were tested with comparison to models of zeroth and second-order dependence.
Also, distributions of sojourn times were studied.

Comparison of estimated Markov chains showed differences in transition probabilities between normal and recovery sleep.
For validation, simulation was used for generating sleep stage data.
Comparison was made with averages of original data.
Also, experts were shown simulated and authentic sleep stage data visualized as hypnograms.
They recognized simulated hypnograms from authentic ones.
But with models of shorter segment length, this was slightly more difficult.

The findings suggest that Markov chain models show differences between experimental conditions like sleep deprivation.
Thus they can be used for guiding experimental research.
Because of the heterogeneity of the process, some other models could be preferable in many cases.
For studying sleep deprivation, time-dependence of transition probabilities should be modelled together with effects of the experimental condition.
Abstract (fin): Unta tutkitaan usein mittaamalla aivojen sähköistä toimintaa.
Tästä saatavat jatkuvat signaalit voidaan luokitella diskreetteihin univaiheisiin.
Tätä univaihedataa tuottavan prosessin mallintaminen on hyödyllistä, koska se auttaa ymmärtämään sekä tavallisen että patologisen unen piirteitä.

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia Markov-ominaisuuden omaavan stokastisen prosessin käyttöä mallina univajeen jälkeen mitatulle palautumisunelle sekä normaalille unelle.
Siirtymätodennäköisyyksiä univaiheiden välillä tutkittiin Markovin ketjuilla.
Prosessin heterogeenisuuden takia mittausyö jaettiin osiin.
Jokaiselle koehenkilölle estimoitiin mallit perustuen osiin, joiden pituudet olivat yksi, kaksi, neljä ja kahdeksan tuntia.
Markov-mallin oletusten testaamiseksi näitä malleja verrattiin nollannen ja toisen asteen riippuvuuden malleihin.
Myös viipymisaikojen jakaumia tutkittiin.

Estimoitujen Markovin ketjujen vertailu osoitti eroja siirtymätodennäköisyyksissä normaalin ja palautumisunen välillä.
Mallin validoimiseksi simuloitiin univaihedataa.
Sitä verrattiin alkuperäisestä datasta laskettuihin keskiarvoihin.
Lisäksi asiantuntijoille näytettiin simuloituja sekä alkuperäisiä hypnogrammeja.
Asiantuntijat erottivat simuloidut ja aidot hypnogrammit.
Kun mallissa käytettiin lyhyempää yön osan pituutta, erottaminen oli hiukan vaikeampaa.

Tuloksien perusteella voidaan päätellä, että Markovin ketjut näyttävät eroja koeasetelmien välillä esimerkiksi univajeessa.
Niitä voidaan käyttää antamaan suuntaa kokeelliselle tutkimukselle.
Kuitenkin univaiheet tuottavan prosessin heterogeenisuuden vuoksi eräät muut mallit voivat olla suotavampia useissa tapauksissa.
Univajeen tutkimuksessa siirtymien todennäköisyyksien riippuvuus ajasta ja koeasetelman vaikutuksesta olisi suotavaa mallintaa yhdessä.
ED:2010-03-15
INSSI record number: 39091
+ add basket
« previous | next »
INSSI