===== Psychophysiological Signals Analysis Workshop (PSAW) =====

  * Course: Warsztat z analizy sygnałów psychofizjologicznych (WFAIS.IF-X218.0)
  * Coordinator: [[http://krzysztof.kutt.pl/|dr inż. Krzysztof Kutt]]

==== Schedule ====

^  Block    ^  No.  ^  Date        ^ Materials ^
^  INTRO    |   1.  |  27.02.2024  | [[.:lab_intro|Introduction to PSAW & Python]] | 
^  METHODS  |   2.  |  05.03.2024  | [[.:lab_methods|Experimental research]] |
^  :::      |   3.  |  12.03.2024  | [[.:lab_impl|Implementation]] |
^  MODELS   |   4.  |  19.03.2024  | [[.:lab_stats|Statistics 101]] //(dr Jeremi Ochab)// |
^  :::      |   5.  |  26.03.2024  | [[.:lab_ml|Machine learning]] //(dr Jeremi Ochab)// |
^  :::      |   6.  |  09.04.2024  | [[.:lab_timeseries|Time series analysis]] //(dr Jeremi Ochab)// |
^  DEVICES  |   7.  |  16.04.2024  | [[.:lab_measurement|Psychophysiological measurement]] \\ Zajęcia odbywają się **zdalnie** (szczegóły w wiadomości USOSmail). \\ (1) [[https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_ZjEwMmFkZjktN2ZkMy00YjI0LThmOWEtNzk5OWQxYzBjZWM5%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%22eb0e26eb-bfbe-47d2-9e90-ebd2426dbceb%22%2c%22Oid%22%3a%22d319a41c-428e-42d7-bbc4-231679bac39b%22%7d|Spotkanie MS Teams (8:30-8:50)]] \\ (2) [[https://forms.office.com/e/FT5Fugbx9B|Kartkówka dla gr I (9:00-9:10)]], \\ (3) [[https://forms.office.com/e/YcmBmcxcSc|Kartkówka dla gr II (10:45-10:55)]] |
^  :::      |   8.  |  23.04.2024  | [[.:lab_filters|Filtering]] |
^  :::      |   9.  |  30.04.2024  | [[.:lab_ecg|Electrocardiography (ECG)]] [zmieniona kolejność zajęć!] \\ (1) Spotkania w MS Teams: [[https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_MDAyZjdiMzYtMTkwMC00NDVkLWFjMDAtOTMxOWEyYTFlNzRl%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%22eb0e26eb-bfbe-47d2-9e90-ebd2426dbceb%22%2c%22Oid%22%3a%22d319a41c-428e-42d7-bbc4-231679bac39b%22%7d|Grupa I (8:30-10:00)]], [[https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_Yzc3NzE4MjktMWQ1My00MzEwLWJhZGUtNTJlZGEzM2ZhMTM4%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%22eb0e26eb-bfbe-47d2-9e90-ebd2426dbceb%22%2c%22Oid%22%3a%22d319a41c-428e-42d7-bbc4-231679bac39b%22%7d|Grupa II (10:15-11:45)]] \\ (2) [[https://forms.office.com/e/7GKwH0dkji|Kartkówka dla gr I]], [[https://forms.office.com/e/D7jgiJfMAg|Kartkówka dla gr II]] |
^  SIGNALS  |  10.  |  07.05.2024  | [[.:lab_devices|Devices 101]] [zmieniona kolejność zajęć!] |
^  :::      |  11.  |  14.05.2024  | [[.:lab_emg|Electromyography (EMG)]] |
^  :::      |  12.  |  21.05.2024  | [[.:lab_eda|Electrodermal activity (EDA/GSR)]] |
^  :::      |  13.  |  28.05.2024  | [[.:lab_eeg|Electroencephalography (EEG)]] |
^  :::      |  14.  |  04.06.2024  | //Final slot for projects' preparation, consultation, etc// |
^  OUTRO    |  15.  |  11.06.2024  | Projects' presentation and course recap |

//INFO: All materials from the 'Prepare for the lab' and 'Learn more' section that are not publicly available online have been placed in [[https://ujchmura-my.sharepoint.com/:f:/g/personal/krzysztof_kutt_uj_edu_pl1/ElMYkofnxWdEmsIA1MRkJqsBoYn4HBxACW5hkrE0htJKGQ?e=5N3FR3|a dedicated folder]] (access for course participants only).//
==== Grading rules ====

// (as long as formally course is taught in Polish, the rules will be in Polish)//

<WRAP center round info 100%>
**AKTUALNY STAN PUNKTÓW DOŚWIADCZENIA**: [[https://ujchmura-my.sharepoint.com/:x:/g/personal/krzysztof_kutt_uj_edu_pl1/EVKwLEqPjwNHn3ZPFd0oi0QByHXGkdfDDhZsNsfEEq20gQ?e=HFkGKb]]
</WRAP>


  * **100 EXP** stanowi 100% łącznej liczby punktów. Punkty można zdobywać poprzez realizację różnych questów (żaden z nich nie jest obowiązkowy; ważna jest suma punktów na koniec semestru):
    * 13x**4.5 EXP** (58.5 EXP): kartkówki "wejściówki" [poza pierwszymi i ostatnimi zajęciami] -- 3 pytania po 1.5 EXP (2 pytania dotyczące materiałów z sekcji "Prepare for the lab" w instrukcji do danych zajęć + 1 pytanie dotyczące treści realizowanych na poprzednich zajęciach)
    * ??x**6 EXP**: przesłanie sprawozdania z "Advanced practice session" (takie sprawozdania nie są przypisane do każdych zajęć)
      * Warunek: Podstawowa część sprawozdania ("Practice session") również musi być zrealizowana (i przesłana)
      * Oceniana jest tylko realizacja części "Advanced"
      * Sprawozdanie należy przesłać do rozpoczęcia kolejnych zajęć. Za spóźnienie (niezależnie od długości spóźnienia), otrzymana ilość punktów dzielona jest przez 2
    * **24 EXP**: przygotowanie [[#Projekty grupowe|projektu grupowego]] (szczegóły poniżej)
    * <del>??x**3 EXP**: praktyka -- udział w eksperymencie BIRAFFE3 jako eksperymentator (za każdą sesję ok. 1.5h)</del>
    * <del>??x**1.5 EXP**: zaproszenie osób do udziału w eksperymencie BIRAFFE3 (za każdą zaproszoną osobę, która nie jest uczestnikiem tego kursu)</del>
    * Aktywność na zajęciach: 1 "plus" = **1 EXP**
      * Plusy są brane pod uwagę tylko w momencie uzyskania zaliczenia w terminie podstawowym (= należy mieć min. 50 EXP na koniec semestru, aby plusy zostały doliczone)
  * Dozwolone są **dwie nieusprawiedliwione** nieobecności.
    * Każda kolejna nieobecność skutkuje odjęciem **10 EXP**.
  * __Skala ocen:__
    * >= 90% -- bdb
    * >= 80% -- db+
    * >= 70% -- db
    * >= 60% -- dst+
    * >= 50% -- dst
    * < 50% -- ndst

=== Projekty grupowe ===

Projekty realizowane w grupach (2-4 osób) mogą być dwojakiego rodzaju:
  * **Przygotowanie i przeprowadzenie własnego eksperymentu z pomiarem psychofizjologicznym**, a więc realizacja następujących punktów:
    - [4 EXP] Opracowanie planu badawczego, identyfikacja zmiennych i hipotez,
    - [4 EXP] Implementacja procedury,
    - Zebranie danych
    - [4 EXP] Odpowiedni pre-processing danych (filtrowanie, wyznaczenie załamków R w sygnale EKG, podział sygnału EDA na dwa komponenty składowe, etc),
    - [4 EXP] Wyznaczenie charakterystyk sygnału (zbiór parametrów HRV, wysokość i długości peaków w sygnale EDA, etc),
    - [4 EXP] Weryfikacja hipotez,
    - [4 EXP] Finalna prezentacja projektu.
  * **Analiza istniejącego datasetu [[https://doi.org/10.5281/zenodo.3865859|BIRAFFE2]]** zebranego za pomocą narzędzi zbliżonych do tych przedstawianych na zajęciach. Krótkim wstępem do jednego z fragmentów datasetu jest laboratorium [[lab_stats|Statistics 101]], gdzie analizowane są dane zebrane w interakcji z badanymi -- celem projektu jest rozszerzenie tych analiz o przetwarzanie danych fizjologicznych (EKG i/lub EDA) zawartych w podzbiorze **BIRAFFE2-biosigs**, a więc:
    - [8 EXP] Zapoznanie się z danymi, wczytanie danych i wybór hipotez,
      * Dobór hipotez jest dowolny - najlepiej wybrać coś co będzie dla Państwa ciekawe. Przykładowe pomysły:
        * Czy istnieją różnice w __charakterystykach fizjologicznych__ pomiędzy osobami o różnych profilach osobowości (warto każdą z cech sprowadzić do trzech poziomów: niski/średni/wysoki)?
        * Czy istnieją zależności pomiędzy __reakcją fizjologiczną__ a odczuwanymi emocjami (zaznaczonymi przez badanych jako odpowiednie valence i arousal w BIRAFFE2-procedure)?
        * Czy można wskazać jakieś związki pomiędzy charakterystykami EKG/EDA, a akcjami wykonywanymi w grach? (np. czy atakowanie przeciwnika albo utrata życia są zwykle związane z jakąś konkretną zmianą wybranych charakterystyk sygnałów)
    - [4 EXP] Odpowiedni pre-processing danych (filtrowanie, wyznaczenie załamków R w sygnale EKG, podział sygnału EDA na dwa komponenty składowe, etc),
    - [4 EXP] Wyznaczenie charakterystyk sygnału (zbiór parametrów HRV, wysokość i długości peaków w sygnale EDA, etc),
    - [4 EXP] Weryfikacja hipotez,
    - [4 EXP] Finalna prezentacja projektu.

Zaliczenie projektu:
  * **przesłanie kodu analiz** (np. jako zbiór Jupyter Notebooków) najpóźniej do momentu rozpoczęcia ostatnich zajęć
  * **zaprezentowanie wyników na forum grupy na ostatnich zajęciach** (**nie** ma konieczności przygotowania slajdów; można zaprezentować Jupyter Notebook i opowiedzieć o tym co i w jaki sposób zostało zrealizowane oraz podsumować uzyskane wyniki)
==== Learn more! ====

=== Books and Courses on DSP ===

  * Steven W. Smith - [[http://www.dspguide.com/|The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing]] (California Technical Pub, 1997; **full version available on-line**)
  * Mike X Cohen - [[https://mitpress.mit.edu/books/analyzing-neural-time-series-data|Analyzing Neural Time Series Data]] (The MIT Press, 2014) -- probably the best book in DSP (it has "neural" in the title, but the concepts are more general)
    * [[http://mikexcohen.com/lectures.html|A set of video lectures (and Matlab scripts)]] by Mike X Cohen
    * [[https://github.com/lyndond/Analyzing_Neural_Time_Series|Code in Python]] by Lyndon Duong
  * Steven J. Luck -  [[https://mitpress.mit.edu/books/introduction-event-related-potential-technique-second-edition|An Introduction to the Event-Related Potential Technique]] (Bradford Book, 2014) -- the second important book in DSP; strongly aimed at EEG signals (a bible for ERP researchers), but also useful in other domains
  * Allen B. Downey - {{https://greenteapress.com/thinkdsp/thinkdsp.pdf|Think DSP: Digital Signal Processing in Python}} ([[https://github.com/AllenDowney/ThinkDSP|source code]]) -- Introduction to DSP with sound analysis examples
  * Marc Lichtman - [[https://pysdr.org/|PySDR: A Guide to SDR and DSP using Python]] -- A set of materials aimed at wireless communication
  * [[https://compneuro.neuromatch.io/index.html|Neuromatch Academy: Computational Neuroscience]] -- aimed at neuro, but very useful for other domains

=== Psychophysiology ===

  * John T. Cacioppo, Louis G. Tassinary, Gary G. Berntson - [[https://doi.org/10.1017/9781107415782|Handbook of Psychophysiology]] (Cambridge University Press, 2016) -- great handbook if you want to know more about all the physiology behind analysed signals (3rd edition available online via EBSCO)
  * Dzedzickis et al. - [[https://doi.org/10.3390/s20030592|Human Emotion Recognition: Review of Sensors and Methods]] (Sensors, 2020) -- A brief introduction to the major methods of psychophysiological measurement; focused on emotions, but provides general principles of how each measurement works

=== Datasets ===

  * [[https://datasetsearch.research.google.com/]] -- Google search for Datasets
  * [[https://physionet.org/|PhysioNet.org]] -- huge repo of physiologic signals (data, software, challenges, tutorials)
  * [[https://openneuro.org/|OpenNEURO.org]] -- various neuro signals (MRI, MEG, EEG, iEEG, ECoG, and ASL data)

=== Tools ===

  * [[https://neurokit2.readthedocs.io/en/latest/|NeuroKit2]] (toolbox for BVP, ECG, EDA, EEG, EMG, EOG, Respiration; it has a __physiological signal generator__)
  * [[https://biosppy.readthedocs.io/en/stable/|BioSPPy]] (toolbox for BVP, ECG, EDA, EEG, EMG, Respiration)