人脑聆听轻音乐和静息状态下的EEG临界动力学特性

已有研究发现人静息态时大脑皮层活动处于近临界状态,且具有优化的信息传输效率.然而大脑在感觉刺激状态下脑电临界动力学特征少有研究.此外,轻音乐被报道对于抑郁症、精神分裂症及术后损伤均具有较好的辅助治疗作用.本文应用临界动力学理论,研究了轻音乐刺激状态时大脑皮层脑电临界动力学特性.我们记录了26名被试在闭眼、睁眼及闭眼听音乐状态的脑电信号,对3种状态进行了频率特性和临界动力学特征分析.结果显示人在睁眼状态,全脑脑电信号活动率显著高于闭眼和听音乐状态.相对于闭眼的临界状态,音乐状态和睁眼状态分别趋向于次临界和超临界的状态,即趋向于系统的低耗能态和高耗能态.说明轻优美的音乐可以帮助大脑进入更好的休息状态,没有大尺度的活动发生,这为音乐治疗提供了有价值的实验依据.     

静息态亚健康失眠脑功能网络分析

针对亚健康失眠者根据匹兹堡睡眠质量指数筛选被试参与实验,利用128导脑电（EEG）分析仪,提取静息态64导脑电信号,通过多通道脑电信号同步性分析,脑功能网络的构建和分析,研究亚健康失眠者与健康人脑电信号的特异性差异,同时进一步比较分析亚健康失眠者与健康人脑电的负相关特性.分析结果表明亚健康失眠者与健康人相比,脑电信号同步性降低,脑功能网络的连接减弱,大脑的活跃度降低,并且这种差异性在脑电负相关特性中表现更为明显.     

运动态人脑默认模式网络脑电信息传递动力学行为分析

为探究人体进行运动相关任务时大脑默认模式网络与其他脑区间的连接规律，基于运动及运动想象脑电信号公开数据集，通过快速傅里叶变换对不同状态下的脑电信号划分频段并进行滑动加窗处理，得到静息与运动态下同皮层不同频段的平均时间序列。采用动态传递熵的构造方法，分析默认模式网络到运动皮层、默认模式网络到前额叶皮层的信息交互，并在多个数据集下进行显著性检验。将动态传递熵的分析方法结合逻辑回归、决策树、XGBoost算法对不同任务进行分类研究，结果表明：大脑不同皮层功能区在进行不同任务时具有显著差异；相较于静息态，前额叶皮层和运动皮层在运动过程中更加活跃，γ频段相较其他频段也更加活跃；相较于静息态，运动态及运动想象态下默认模式网络到运动皮层、默认模式网络到前额叶皮层的信息交互都更强烈，其结果在不同样本空间的显著性检验P值小于0.025,此方法稳健；脑电信号动态传递熵方法可以将机器学习算法的分类准确率提高20%以上。研究可为运动态脑电信号辨识提供理论参考。     

情绪在乐曲影响下脑电图变化的个案报告

用表现不同情绪乐曲去诱发全神贯注的欣赏者,结果发现,情绪可以随音乐的诱发而发生相应的情绪变化。根据心理生理互相作用的理论,在被试的大脑皮层上,随着乐曲情绪的展开、发展达到高潮时,会导致皮层上微弱的脑电信号,随着情绪积累到一定程度,就会产生能代表特定情绪的脑波出现。因此可以给青少年音乐教育,临床音乐治疗,提供心理生理的实验根据。     

实弹射击瞄准期间大脑alpha波频段功率特性研究

目的：在实弹射击条件下,研究瞄准期间脑电信号（EEG）中alpha波频段的功率特性,及其与射击成绩的关系。方法：采用Holter-16D便携式脑电信号放大器,采集参加全国司法警察大比武陕西代表队选拔集训的法警在射击训练中的EEG,通过功率谱分析和时频分析,得到被试alpha主频（IAF）、左右颞区alpha波段功率差值。结论：1.在静息态时,射击运动想象时所运用的alpha波类型划分方法不能完全适用于实弹射击前的静息态中。2.在实弹射击瞄准期间,左右脑alpha波频段功率偏差值与alpha波集中于左颞区的趋势呈正相关。3.在实弹射击中,瞄准期间左右脑alpha波频段功率偏差值与射击成绩呈正相关。     

基于复杂网络的磁刺激穴位特异性研究

关于穴位特异性的存在目前尚存争议.首次从复杂网络角度,研究磁刺激合谷穴与磁刺激外关穴作用功效的异同.采集两组健康被试静息态与刺激态下的脑电信号并进行预处理;采用皮尔逊统计指标相关系数考察通道间的关联程度,并对每组10个被试静息态与刺激态近18 000对关联强度值进行统计学分析;计算网络指标节点强度值、介数值,并进行统计学分析.研究结果发现,与合谷穴组相比,外关穴组显著影响的连接不仅包括左额叶与顶叶及枕叶的连接,还包括右额叶与左中央区的连接;网络指标在不同穴位刺激下的变化存有显著差异.本文在证实磁刺激穴位能够改变皮质可塑性的同时,也为进一步证明穴位特异性的存在提供了理论依据.     

基于生理参数的驾驶疲劳检测方法综述

疲劳会影响驾驶人员的注意、思维、判断、决定等,是导致交通死亡事故的重要因素之一。实现高精度、强鲁棒性、轻量化的驾驶疲劳检测算法对于提升公共交通安全具有重要意义。该综述从信号模态(单模态、多模态)及分析方法(机器学习、深度学习、迁移学习)两个角度回顾并总结了基于脑电信号(EEG)、眼电信号(EOG)、心电信号(ECG)和肌电信号(EMG)进行驾驶疲劳检测的最新进展。同时,该综述分析了现有工作的局限性并探讨了未来的研究方向,为进一步提升基于生理参数的驾驶疲劳检测算法性能和推广结合可穿戴设备的实际应用提供了新颖的见解。     

基于脑电信号的驾驶疲劳检测研究

研究利用脑电信号(EEG)判断驾驶员的疲劳程度. 基于疲劳驾驶实验平台进行模拟驾驶实验,综合实验视频图像和驾驶员自我评价进行主观疲劳评测. 利用生理检测仪采集驾驶员的脑电波,对比分析脑电信号不同频带信号功率谱值和驾驶员的主观疲劳评测之间的关系. 结果表明:主观疲劳评测与脑电信号中功率谱值的变化相对应,脑电功率谱的比值(α+θ)/β越大,疲劳等级越高.     

基于多通道线性描述参数的生理性精神疲劳分析

通过对24h睡眠剥夺实验以及不同精神疲劳状态下的脑电信号进行分析，提取了脑电信号的多通道线性描述参数场强变化率，研究了脑电信号场强变化率的平均值与生理性精神疲劳程度之间的关系，以及它在不同生理性精神疲劳状态下的变化规律及其相关性．实验结果表明，场强变化率的平均值与生理性精神疲劳程度之间存在很强的关联性，对于不同的生理性精神疲劳状态，随着生理性精神疲劳程度的增加，其脑电信号场强变化率的平均值逐渐降低．脑电信号场强变化率的平均值有望成为衡量生理性精神疲劳程度的指标．     

时频分析在语言想像脑机接口中的应用

为了分析语言想像所诱导的脑电信号的时间和频率特性,利用事件相关谱扰动(ERSP)对信号进行时频分析.首先,经ERSP确定能量波动的频率范围;然后,根据该频率范围计算信号的事件相关(去)同步(ERD/ERS),并利用共空间模式和支持向量机分别对单次实验数据的特征值进行提取和分类.对8位被试的试验结果分析表明,被试间的频率范围具有显著的差异,其中4位被试的频率范围含有α波,3位被试含有α波和β波,1位被试的脑电信号在默读汉字时无明显变化.2个汉字默读时的脑电信号可产生相似的ERD/ERS.优化频率范围后针对这2个汉字的平均分类正确率分别提高了2.25%和1.39%.时频分析能更好地显示脑电信号的能量变化率,并能改善语言想像脑机接口的性能.     

基于虚拟突发危机平台的情绪研究

该文采用了虚拟突发危机平台系统,通过可实现人机交互的视频来模拟现实生活中的危机事件,并采用了不同的方法来试图诱发被试的恐慌情绪,通过测量被试的脑电信号变化规律来检查平台系统模拟现实的有效性。结果表明,被试的前额脑电在诱发前后有显著的差异,其中慢波功率和快波功率的比值发生了明显变化,证明本系统能够诱发被试的紧张情绪。     

基于多导脑电特征的生理性精神疲劳分析

通过对4种生理性精神疲劳状态下4导脑电信号进行功率谱和小波熵特征分析，研究了脑电信号各节律相对功率以及小波熵与生理性精神疲劳程度之间的关系，并分析了它们在不同生理性精神疲劳状态下的变化规律及其相关性．实验分析结果表明，脑电信号各节律的相对功率以及小波熵平均值与生理性精神疲劳程度之间存在很强的关联性，对于不同的生理性精神疲劳状态，随着生理性精神疲劳程度的增加，其脑电信号的小波熵平均值逐渐降低，θ、α和β节律高频快波相对功率的平均值逐渐降低，而占节律高幅度慢波相对功率平均值逐渐增加．脑电信号各节律的相对功率以及小波熵平均值有望成为衡量生理性精神疲劳程度的指标．     

脑疲劳状态下脑功能网络研究与分析

旨在研究连续长时间脑力活动引发的脑疲劳对大脑连接性的影响,探索大脑疲劳评价的客观指标.通过持续认知任务实验诱发脑疲劳,选用互相关方法对采集到的脑电信号进行了不同导联间时域关联特性分析,构建并比较分析了正常态和脑疲劳态的脑功能网络.最后基于复杂网络理论对脑功能网络的特征参数进行了统计分析.结果表明,持续认知任务后,主观感觉疲劳程度显著增加,脑功能网络的平均度、平均聚类系数和网络密度与正常态相比均显著降低,而平均路径长度显著增大.脑功能网络参数可以很好地反映脑疲劳后大脑的连接性变化情况.     

基于脑电的磁刺激神门穴脑功能网络研究

研究磁刺激神门穴状态下与静息状态下9名健康被试的脑电信号样本,分别构建两种状态下的脑功能网络,并对不同的网络测度进行分析.首次从复杂网络角度探索神门穴的治病机理,期望为穴位磁刺激疗法提供实验参考.分析结果表明磁刺激神门穴时脑电信号之间的关联系数值相比静息状态下降低,平均聚类系数、平均最短特征路径长度以及平均度在阈值区间均发生显著变化,小世界属性指标增强,并存在显著性差异(P<0.01).磁刺激神门穴状态下各节点通道间的紧密程度降低、连接情况较为松散、网络中各节点同步能力减弱、效率降低、网络规模减小,这时的大脑很可能处于一种比较镇静的状态而有利于睡眠的产生.     

疲劳对矿工不安全行为影响的ERP实验研究

煤矿企业的生产事故中有80%是由人的不安全行为引起的。预防和控制煤矿中人的不安全行为是减少人员伤亡和经济财产损失、保障安全生产顺利进行的关键环节。文中运用脑电测量实验,基于疲劳对矿工不安全行为的影响,结合神经管理学和安全管理学理论与方法,对疲劳状态下矿工的不安全行为进行实验研究,构建了由刺激发生系统(STIM)、信号采集与处理系统、被试反应系统、数字放大器等组成的事件相关电位(ERP)测量系统,并选取了15名实验对象作为被测试者开展实验研究,对被试者疲劳前后注意力的脑电信号指标进行测量。当被试者疲劳时,注意能力有所下降,ERP实验中的朝向反应实验可以反映出这种变化。实验分别对被试者在疲劳前后脑电信号P3a成分进行测量,结果表明疲劳前后P3a成分的波幅、潜伏期都有不同程度的变化,疲劳对被测试者脑电信号的波幅、潜伏期影响明显,疲劳时被试者注意力下降,更容易出现不安全行为。     

频域多分辨分析及其对提取脑电特征波的应用

提出一种基于傅里叶变换的频域多分辨分析的新理念,对频域空间进行2进制多分辨分解,并用于分解脑电信号的4种脑波主要分量,以及研究脑电信号各种节律的动态特性.结果表明,该方法物理意义清楚,能获得比小波多分辨分析更多的信息,并能够有效提取脑电不同节律的时频特性,是一种新的描述脑电信号动态时频变化特征的定量定性分析方法.     

闪光刺激前后脑电信号的时频多分辨分析

目的:用基于傅立叶变换的时频多分辨分析方法,分别获取脑电信号的4种特征波来研究脑电信号在闪光刺激前后的功率变化.方法:自愿受试者10名,分别对闪光刺激前和闪光刺激后两种状态下的脑电信号进行时频多分辨分析.结果:采用此方法能获得闪光刺激前后脑电信号各成分的频域谱分布,以及功率、带宽等定量信息.结论:本文所采用的基于傅立叶变换的时频多分辨分析可方便用于脑电信号时、频域信息提取,易于获取各个选择频段的信息,特别适宜用于研究与刺激有关的高级神经系统的活动,为视觉生理和临床研究提供了新的方法.     

学前儿童静息态脑功能网络研究述评

静息态技术在探讨脑加工网络方面有独特的优势,并迅速被医院及科研单位应用推广。以往静息态技术大多数用于成人和学龄儿童的实验研究,这些研究并不足以揭示早期脑加工网络发展的特点与规律。儿童神经科学借鉴该研究技术具有广阔的发展前景,一些研究借助于静息态技术探讨了学前儿童脑加工网络,推动了儿童脑科学研究领域的发展。但是,由于儿童实验对象难以获得,该领域目前的研究数量十分有限,而且在儿童脑功能发展理论的探索,统计方法技术等方面都存在一些缺陷与不足。因此,研究拟对儿童脑加工理论、研究方向、发展趋势及研究方法等方面加以深入分析与讨论。     

基于去趋势波动分析的不同特征音乐刺激下脑电特性

旨在研究受试者对不同特征音乐的心理生理反应, 探索脑电长程关联特性. 招募 10 名在校学生作为受试者, 参与 4 种具有不同物理特征的音乐聆听任务, 并完成自我情绪评价, 同步采集受试者任务期间的头皮脑电信号. 针对音乐刺激脑电的非平稳非线性特性, 使用一种检测非平稳时间序列的长程相关性非线性方法——去趋势波动分析, 通过计算脑电信号分频段序列的标度指数分析脑电信号长程相关性, 并结合行为学数据, 探究不同音乐特征对情绪加工的影响. 实验结果显示, 升调版欢快乐曲诱发的积极情绪感受会显著降低, 而无论升调还是降调都会显著降低悲伤音乐诱发的悲伤情绪效应; 在不同音调特征的音乐刺激诱发下, 受试者在 alpha, beta 频段上还表现出明显大脑偏侧化特点, 左半球脑动力表现更活跃. 所应用的标度指数可以反映不同音乐刺激下脑电的特异性.     

音乐对草原公路驾驶疲劳恢复的有效性

音乐调节在疲劳恢复领域应用广泛,为了解决草原公路因单调驾驶环境造成的驾驶疲劳的恢复问题,提出了音乐调节的恢复方式,对草原公路驾驶疲劳的恢复情况进行有效性探究。通过草原公路模拟驾驶实验,将20名驾驶人随机分为两组,分别进行自然恢复和音乐环境下的驾驶疲劳恢复实验,并采集驾驶人静测、驾驶作业过程中和疲劳恢复期的脑电信号,分析不同恢复方式下驾驶人脑电信号的变化规律,探究音乐对草原公路驾驶人疲劳恢复的有效性。实验结果表明：在本次实验中,驾驶人脑电信号的α波和θ波指标在驾驶疲劳恢复期内的反应最为敏感,利用这两项指标进行不同恢复方式下驾驶疲劳恢复期的差异性分析。草原公路模拟驾驶实验180min后,在30min的疲劳恢复期内,音乐调节组驾驶人的恢复时间为12～15min,自然恢复组驾驶人的疲劳恢复时间为27～30min。