事件相关电位中P300成分的提取及分析研究

本论文中以实验为基础来研究P300,实验采用诱发P300的经其实验模式——Oddball模式,通过视觉刺激诱发得到P300波形。ERP数据的分析以时域的数据统计分析为主,从中提取了ERP信号中P300成分的两个特征参量——幅值和潜伏期,并时不同捌激序列诱发产生的P300,不同被试或同一被试在不同导联处的P300的特征参量进行分析对比。发现随着刺激序列难度的增加,P300的潜伏期延长。P300的幅值在大脑顶区达到最大值,并通过ERP的电压地形图分析对上述结果进行对比印证。     

P300在体育运动领域中的应用与前景

P300是与注意、辨认、决策、记忆等认知功能有关的ERP成分,用于研究运动员以及锻炼人群的认知加工特点.回顾P300在体育运动领域中的研究文献发现,P300主要用于研究运动对普通人群认知功能的影响应用于运动员的认知加工过程.     

组稀疏贝叶斯逻辑回归的P300信号通道自动选择算法

为了提高脑机接口中P300脑电信号的分类准确率和计算速度,提出一种组稀疏贝叶斯逻辑回归的P300脑电信号通道自动选择算法.该算法首先在贝叶斯框架下建立P300脑电信号的解码模型,其次提出先验的组自动相关确定(GARD)方法构建组稀疏约束下的P300脑电通道权重系数,最后通过最大似然估计来求解超参数并选出P300脑电通道最优子集,避免了大量的交叉验证过程.所提方法在BCI竞赛数据和自采集数据上进行了验证分析.实验结果表明,所提的方法能够自动选择P300脑电通道子集,提高了P300特征分类准确率.     

HO-1蛋白在大鼠海马神经元中的发育

通过免疫组化及流式细胞仪计数等方法,观察生后P0～P300大鼠海马中血红素氧化酶-1蛋白阳性细胞的形态、数量与比例变化,研究血红素氧化酶-1蛋白在大鼠海马中的发育表达．结果表明：血红素氧化酶-1蛋白阳性细胞高峰出现在P14～P21之间,包括海马CA1,CA2 CA3,DG区,P0,P7,P30,P90 P300血红素氧化酶-1蛋白逐渐减弱．结果提示：血红素氧化酶-1在大鼠海马发育过程中的表达,可能受到海马特殊区域中不同类型细胞的调节．     

基于FastICA的P300电位快速提取方法

从两个方面研究了快速独立分量分析(Fast Independent Component Analysis,Fast ICA)方法在诱发脑电P300少次提取中的应用,并给出了针对健康和残疾被试的实验结果.首先,利用FastICA对观测信号进行去噪,然后对去噪后的P300分量进行较少次叠加平均,并对提取出的健康和残疾被试的P300特征进行了详细的比较分析;然后,从模式识别的角度出发,逐渐减少叠加次数,分别考察了根据提取出的P300特征进行靶刺激和非靶刺激识别的难易程度.实验结果表明了FastICA方法用于P300较少次提取的有效性.     

决策后悔中作为与不作为效应的事件相关电位研究

为了对作为、不作为效应的神经机制进行更加全面的研究,对FRN情绪反应假设进行进一步探索,对作为、不作为后悔与FRN之间关系更进一步的了解,本研究拟从错误决策引发后悔的角度探讨可能与后悔具有关联的ERP波.本研究采用运气轮博弈范式对作为、不作为后悔进行研究,通过记录与分析给予个体的反馈刺激所诱发的ERPs,了解作为、不作为决策后悔下的ERPs.研究结果表明,决策结果的正确与错误显著影响了FRN、P300,但作为类别的ERPs却受到了决策结果的影响.当决策结果为正确的时候,作为类别在FRN和P300上并无差异;仅在决策结果为错误的情况下,作为类别在FRN和P300上才存在差异.简言之,作为、不作为效应对FRN和P300有影响.     

脑卒中患者早期认知功能的神经心理学与事件相关电位P300研究

为临床早期认知功能损害的评估与干预提供依据。多发性腔隙性脑梗死(multiple lacunar infaction,MLI)100例,单病灶脑卒中101例,对照组100例。简易精神状态检查(mini-mental state examination,MMSE)、蒙特利尔认知评估(montreal cognitive assessment,MoCA)和P300为工具评估所有研究对象。结果显示,MLI组和单病灶脑卒中组:MoCAM-MSE评分较对照组减低(P<0.05),P300潜伏期较对照组延长(P<0.05);单病灶脑卒中组:MMSE评分较MLI组减低,P300潜伏期较MLI组延长(P<0.01)。P300潜伏期、MoCA认知功能检出率高于MMSE(P<0.01)。单病灶卒中组:额叶、颞叶MMSE和MoCA评分、P300波幅均较MLI组减低,P300潜伏期较MLI组延长,基底节区P300潜伏期较MLI组延长(P<0.01)。由此可知,MoCA和P300潜伏期可评估脑卒中患者早期认知功能损害。关键部位卒中、高龄是脑卒患者认知功能异常的危险因素。     

基于P300的3D影片上边框效应对人体健康的影响

针对3D影片中出现的上边框效应是否会引起人体不适的问题,对35名志愿者先后观看明显含有上边框效应和不含上边框效应的3D片段后的P300峰值和潜伏期进行了系统研究.实验结果表明志愿者在观看含有上边框效应的3D片段后P300的峰值明显高于观看相应不含上边框效应的3D片段后P300的峰值,相应的潜伏期无明显差异.结合P300峰值和潜伏期的实验结果以及志愿者主观评价,可知短时间上边框效应会导致人体出现不适感.结果表明为了保证观看观众的舒适感,3D影片中上边框效应内容不宜过多.     

改进的Wigner-ville分布提取P300视觉诱发电位

对视觉诱发电位P300快速有效提取是脑-机接口技术研究的重要问题.针对脑电信号非平稳性的特点,采用改进的Wigner-ville分布(WVD)提取视觉诱发电位P300.首先,以Oddball实验范式作为视觉诱发刺激范式,获取脑电测量信号;然后,利用共平均参考、带通滤波、数据分割等方法对采集的脑电信号进行预处理,以去除各种噪声和干扰,获得诱发脑电数据.最后,采用少次相干平均结合改进的Wigner-ville分布方法,提取P300视觉诱发电位.仿真结果表明:对比传统的Wigner-ville分布,改进的方法能够有效地获得视觉诱发电位P300,同时抑制交叉项干扰,克服了长时间视觉刺激引起神经系统疲劳而导致P300电位产生误差,为建立在线脑-机接口系统提供支持.     

基于多种灰度闪光刺激的P300脑-机接口性能研究

因P300脑-机接口系统的准确率和信息传输率较高,已被广泛应用。研究表明,视觉刺激的强度会影响脑-机接口系统的性能,本文对此展开了相关范式研究。首先,按人眼感知灰度的敏锐度将视觉刺激强度划分为9种灰度值并设计刺激范式;然后,通过实验采集9种灰度值刺激源诱发的P300电位数据;最后,对数据进行分析,得到灰度值与P300电位强度和电位分类准确率的关系信息。实验结果表明,振幅、潜伏期与灰度值之间存在一种波动增长关系,同样,灰度值与电位分类准确率也呈现此种关系,为P300脑-机接口系统的刺激源设计提供了重要依据。     

基于时延空时滤波的P300波形提取及目标分类算法

提出一种基于时延空时滤波的P300波形提取及目标分类算法.将多通道脑电信号进行时延,利用最小二乘法思想构造代价函数,通过交替优化的方式估计空时滤波器和源信号,使代价函数收敛并得到空时滤波器,实现空域的源分离和时域的波形提取.经过仿真P300数据对算法性能进行验证,结果表明,该算法对P300波形恢复效果优于同类型的相关算法.对真实脑电数据进行处理,用算法得到的空时滤波器提取P300源成分作为分类特征,利用训练集得到的P300源成分训练Fisher分类器进行目标分类.结果表明,算法的P300波形提取效果、目标分类准确率及AUC值均优于同类型的相关算法.因此,该算法可有效提取P300波形并进行目标分类.      

基于触觉P300的脑控下肢康复机器人

基于P300信号的脑机接口技术在康复医疗领域具有广阔的应用前景,但P300信号的诱发方式多为视听刺激诱发,容易导致患者视听疲劳,同时也限制了视听障碍患者的使用。针对这些不足,设计一种基于触觉P300的脑控下肢康复机器人系统,在被试的左右食指处各放置一个振动器,通过调整左右手振动器的刺激间隔、刺激时长及刺激比例让P300信号更容易诱发和区分;利用共空间模式算法和支持向量机对信号进行特征提取和分类。被试通过选择关注左手或右手的振动刺激输出不同指令,从而控制下肢康复机器人进行相应动作。实验证明,被试通过感受振动刺激可以轻松诱发脑电中的P300信号,在不进行P300信号平均叠加的条件下,分类准确率为86.50%,既保证了较高的分类准确率,又缩短了指令输出时间。每位被试均可通过下肢康复系统顺利完成训练任务,证明了该方法的可行性。     

Effect of excessive Internet use on the time-frequency characteristic of EEG

We examined the effect of excessive Internet use on the time–frequency characteristic of the electroencephalogram by wavelet transformed and non-negative matrix factorization (NMF). The event-related potentials (ERP) of normal subjects and excessive Internet users were acquired using the oddball paradigm experiment. We applied the wavelet transformed and event-related spectral perturbation to ERP in order to extract the time–frequency values. The F-test statistics of time–frequency values were then decomposed into two components by NMF. Excessive Internet use resulted in a significant decrease in the P300 amplitudes (P < 0.05) and a significant increase in the P300 latency (P < 0.05) in all electrodes. The major effect of excessive Internet use on gamma oscillation occurred at 300 ms after stimuli at 40–50 Hz on the parietal central region. Thus, these data suggest that excessive Internet use affects information coding and integration in the brain.     

精神分裂症患者攻击行为与事件相关电位P300的相关性研究

目的探讨P300作为精神分裂症患者攻击行为的脑电生理学预测因子的可行性。方法采用病例对照研究方法,收集30对有或无攻击行为的精神分裂症男性患者。对两组患者的人口学资料、简明精神病量表（BPRs）各因子分、修改版外显攻击行为量表（MOAS）总分和各因子分、冲动量表（BIS-11）总分、敌意量表（BDHI）总分和各因子分、P300潜伏期及P300振幅进行比较和分析。结果①两组在婚姻状况、文化程度、职业、精神分裂症首次发病年龄、病期、治疗情况、自杀史、早年不良家庭环境方面的分布差异均无统计学意义（P〉0．05）。②研究组MOAS总分、MOAS自身及对他人攻击因子分、BIS-11总分、BDHI总分、BDHI躯体攻击因子分及易激惹因子分均高于对照组,差异均有统计学意义（P〈0．01）。③研究组中央顶部（Cz）事件相关电位P300振幅比对照组降低,P300潜伏期比对照组延长,差异有统计学意义（P〉0．05）。结论有攻击行为的男性精神分裂症患者比非攻击对照组事件相关电位P300（CZ）潜伏期延长,振幅降低,提示男性精神分裂症攻击个体可能存在更严重的认知功能障碍。     

基于P300电力线载波模块的智能住宅系统

介绍了基于P300电力线载波模块的智能住宅系统的构成方案，通过论述Intellon公司的SSCP300网络接口控制器的工作原理，给出了网络数据传输及扩频技术在信息家电系统中的应用方法。     

fMRI-constrained source analysis of visual P300 in Landolt ring task

An fMRI-constrained source analysis was applied to investigate visual P300 in the Landolt ring task. To study the localization and relative activation timing of P300 generators, we implemented simultaneous EEG/fMRI to identify BOLD signal changes and record 64-channel EEG in 10 subjects during a Landolt ring task inside a 1.5-T fMRI scanner using an MR-compatible EEG recording system. MRI artifact subtraction software was applied to obtain continuous EEG data. Then, the simultaneous collecting of EEG and fMRI was validated in preserving relevant ERPs. The fMRI-constrained source analysis resulted in an 8-dipole solution. The bilateral middle frontal and the right inferior parietal dipole waveforms showed a short latency peak corresponding to the early P300 activity, while the four parietal and the anterior cingulate dipole waveforms showed a long latency peak corresponding to the late P300 activity. The longest latency peak of the anterior cingulate dipole agrees with its role in initiation of motor response after successful target recognition. Target detection in the Landolt ring task produces the strongest and most extensive parietal activation （especially superior parietal activation）, which might be due to its particular visual attention switching.     

EEG-correlated fMRI of P3b component in P300 waves

Electroencephalography-correlated functional magnetic resonance imaging （EEG/fMRI） can be used to identify blood oxygen level-dependent （BOLD） signal changes associated with both physiological and pathological EEG events. Here, we implemented continuous and simultaneous EEG/fMRI to identify BOLD signal changes related to P3b component of P300, and 64 channels of EEG were recorded in II subjects during Landot Ring task inside a 1.5 T functional magnet resonance （MR） scanner using an MR-compatible EEG recording system. Functional scanning by echoplanar imaging covered almost the entire cerebrum every 2 s, leaving gaps of 2 s without scanning. Off-line MRI artifact subtraction software was applied to obtain continuous EEG data. Additionally, a P300 wave matched filter was constructed to inspect P300 wave occurrence following every target stimulus, target stimuli inspected to induce P300 were detected and their MRI scan number were then used as input for an event-related fMRI analysis. Finally MRI statistical parametric maps were constructed and corrected for multiple comparisons. By random effect group analysis, activations were detected in the right superior parietal lobule and bilaterally in inferior parietal lobule（p〈0.001, uncorrected）. The results demonstrated the upper regions were sources of P3b component and involved in target detection in memory comparison task.     

基于AR模型和SVM的脑电信号分类

 基于P300事件相关电位的脑机接口（BCI）系统中,有效的P300特征提取及分类是系统开展后续工作的关键。应用时间序列自回归（AR）模型及支持向量机（SVM）算法对脑电信号进行P300分类;对10导联脑电数据分别分段,并对每段建立AR模型;采用最小二乘法进行AR模型系数估计,由估计出的系数序列构成特征向量,送入SVM进行模式分类。实验针对BCI Competition Ⅲ dataset Ⅱ数据集进行了方法验证,提出的方法在15试次情况下识别正确率达93.5%。实验及数据分析结果表明,应用SVM分类器对AR模型提取出的系数序列特征向量进行分类,具有较好的系统识别正确率,可为实现基于P300的BCI系统实际应用奠定理论和实验基础。     

P300的BCI汉字在线输入系统

针对在P300的脑-机接口(BCI)汉字输入系统中输入速度较慢的问题,开发了一套新型的汉字拼音输入在线脑-机接口系统.用户界面中设计新型的二级选择模式,减小了用户在实验中的视角转移,并且将自然语言处理(NLP)技术用到此系统中,可以使此套在线系统的正确率和速度都有所提高.实验结果表明:此改进的P300-BCI系统汉字输入速率可达1.37 字·min^-1,有效地提高了汉字的输入速率;随着用户使用次数增多,系统的效果会进一步得到提高,用户与外界交流将会更加方便快捷.