基于动态脑网络的长时音乐情感研究

针对传统脑网络研究中忽略了脑的实时性和动态性的问题,提出了动态脑网络用于研究长时音乐情感.通过EEG信号构建宏观动态脑网络,设计并实现了音乐情感相关的脑认知实验,然后通过脑网络研究音乐产生情感的脑机制.实验结果表明:Happy、Distressed、Bored和Calm 4类情感的脑网络特征具有较为明显的区分度,随后,我们根据发现的认知规律使用层次化分类策略,对EEG信号进行情感分类,其准确率高于传统分类器或分类策略.     

心算负载任务对事件相关电位信号特征影响的研究

事件相关电位是神经科学研究中重要的一种认知电位,也是脑机接口中常用的特征信号之一。心算任务引起的心理负载能够诱发事件相关电位。常用的信号特征主要为时域波形特征。无法全面分析评估特征特点。研究中设计了三种心算任务,时域上研究诱发的事件相关电位的波形特征,频域上利用格兰杰因果关系分析方法研究任务脑功能网络连接,探讨三种心算任务诱发事件相关电位特征信号的效果和特点。为构建基于ERP特征信号的脑机接口新范式提供理论依据和技术支持。     

一种基于事件相关电位的时频表示方法

生物信号的非平稳特性使得经典的时域分析方法和频域分析方法不能更好地描述信号的局部特征,而联合时频表示可以有效地反映信号的瞬时频率特性.事件相关电位(ERP)是指在特定认知任务下获取的脑电信号,它与刺激所引起的皮层电位直接相关,ERP信号的时频分析将有助于从更深层次上解读其中蕴涵的丰富信息.本文在对几种典型时频表示方法的比较基础上,提出了一种基于滤波器组-Hilbert变换的信号时频表示方法,将这几种方法应用到模拟信号的结果表明,该方法可以更好地保留信号时频特征的细节.因此通过将滤波器组-Hilbert变换方法应用到心理学经典Stroop任务的ERP信号分析中,除了可以得到与心理学传统ERP分析一致的结果外,还可以获取比之更为丰富的信息.     

独立分量分析及其在ERP提取中的应用

利用ICA可将混合在观测信号中的相互独立的源信号分离出来的特性,针对脑电信号及其事件相关电位(ERP)的特点,提出一种基于ICA的ERP快速提取算法,并应用于仿真数据分离和实际脑电信号ERP提取.实验结果表明,该算法具有较强的稳健性和实用性.     

体育运动和体育锻炼领域内ERP的研究

0前言 事件相关电位fERP）也称诱发电位．是人们的大脑在对某一刺激信息进行认知心理加工过程中．在头皮上记录到的脑电位变化。它是以与某种作业有时锁关系的脑电（EEG）信号为基础．将EEG平均叠加得到的脑电活动。ERP的晚成份是与心理因素关系最为密切的一种成份，含5个主要的波：P1、N1、P2、N2、P3，（狭义上ERP是指p300）。     

短时认知过程中40Hz脑电事件相关电位分析

研究了正常人在安静和思维状态下阵发性40Hz脑电事件相关信号（40Hz ERP)的特征变化,探讨阵发性40Hz ERP与年龄、性别、文化程度和智力测验得分之间的关系,同时对40Hz ERP不同参数进行比较。结果表明：正常人在安静状态下阵发性40Hz ERP低于视空间测试。思维活动时阵发性40Hz ERP增加幅度与简易精神状态量表（MMSE）和韦氏成人智力量表（WAIS）得分呈正相关。     

分类活动中的认知控制：一项事件相关电位研究

采用事件相关电位(ERP)探索了分类过程中认知控制的神经机制.以几何图形为刺激材料设置两类任务：包含冲突抑制的分类任务和不包含冲突抑制的分类任务.将两类任务诱发的脑电分别进行叠加和平均，并将两者相减得到差异波.在200到500ms范围包含冲突抑制的分类任务比不包含冲突抑制的分类任务诱发的ERP波形表现出更为负向的偏移.差异波波峰潜伏期约为340ms(N340).地形图显示N340在右侧额中央区活动最强(FCz点).偶极子源定位分析结果显示，N340可能起源于扣带前回.由于两类任务中相同的是分类任务的吻合提取加工，所以两类任务的差异波反映的是除吻合提取之外的加工，即抑制控制加工，因此N340可能反映了高级认知活动(如分类)中认知控制.     

基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口实验研究

为提取应用于脑-机接口系统的稳态视觉诱发电位信号(SSVEP),运用叠加平均与快速傅里叶变换(FFT)相结合的方法,由其频谱图上得到作为输入信号的稳态视觉诱发电位信号.通过实验确定了叠加平均次数与最佳视觉刺激颜色,并对混合闪光刺激下SSVEP的提取进行了研究.实验结果表明,该方法提取出的SSVEP信号能够反映使用者的控制意图,可应用于脑-机接口系统.     

生产性噪声对工作人员脑认知影响的ERP分析

为工业企业听力保护计划制定、人机工程学设计及劳动者烦恼度缓解等提供客观的生理依据,分析了生产性噪声对工作人员脑认知的影响.采集自愿者在90 d B(A)的稳态机械性噪声刺激以及安静状态下的脑电信号,建立事件相关脑电位ERP中N1(N100)波的幅值脑地形图及P2(P200)波幅值的脑地形图,对ERP信号进行时频分析.结果表明噪声刺激与静音状态相比,ERP在N1波的幅值明显减少,而在P2波幅值变化呈相反趋势明显增加.噪声刺激下被试额区导联的N1幅值显著减小,P2幅值显著增加,表明高声压级生产性噪声导致被试烦躁、注意力分散,并干扰了认知能力.     

手指动作自动矫正的脑电特征

设计了一个手指运动自动矫正实验,受试者在实验中通过手指控制电脑屏幕图标,执行手部动作快速自动矫正,同时被采集脑电(EEG)信号.选用后顶叶皮层区的脑电电极数据,经过叠加分析等处理,最终获得手部动作自动矫正的事件相关电位(ERP)成份.结果表明:目标跳变引发的自动矫正动作电位,呈现出一种特殊的电位特征,即先于150 ms左右出现一负性脑波,后于320 ms左右出现一正性脑波.     

高架桥下方高铁地震波场的特征量提取

通过互相关方法, 提取高铁列车经过前后沿着高铁桥梁传播的地震波信号。将不同车次的互相关函数叠加, 得到稳定的平均互相关函数, 可以作为高铁地震波场的特征量。该特征量有监测高铁桥梁结构变化的潜力。     

再认记忆的事件相关电位多域特征值研究

为了更好地了解再认记忆状态下的事件相关电位(ERP)在时域、频域和空间域的性质,与传统的ERP信号特征提取方法往往都局限于时域特征不同,该研究采用非负张量分解(NTF)技术,提取再认记忆实验中与"Old"和"New"刺激相关的ERP的多域特征值。多域特征值是从多个导联ERP信号的时频转换中提取的,因此可以同时反映ERP在时域、频域和空间域上的性质。研究结果发现,多域特征值可以明显地反映出不同刺激类型下ERP信号的差异,与额区新旧效应相关的FN400在"New"刺激下的多域特征值显著大于"Old"刺激下的,与顶区新旧效应相关的P600在"Old"刺激下的多域特征值显著大于"New"刺激下的,说明多域特征值能很好地用于区分和识别再认记忆中的新旧刺激,这不仅为再认记忆的研究提供了一个新方法,而且为基于ERP的认知功能研究提供了新的思路和途径。     

基于近似熵的认知能力对事件相关电位的影响研究

选择青年组、血管性痴呆(VD))组以及与VD同一年龄段的正常老年组作为被试人群,其中VD组又依据简易智能量表的测试结果细分为轻度和重度VD组.采用视觉通道诱发的oddball实验模式,并对事件相关电位(ERP)信号进行近似熵分析.通过对不同被试组的近似熵对比发现,重度VD患者近似熵在整个实验过程中基本保持稳定,没有显著变化,而其余被试组随着刺激任务的开始,近似熵下降,随着任务的结束,近似熵升高.其次,轻度VD组的近似熵值明显高于老年组和青年组,尤其是在任务反应阶段其差异程度更为显著.ERP的近似熵分析较为清晰地展现出具有不同程度认知能力的被试者在执行认知任务过程中脑活动的变化,有效地反映了其大脑认知加工的过程和能力的大小.因此,近似熵为VD的早期诊断及程度分级提供了一个有效的途径.     

非监督特征学习方法在脑电身份识别中的应用

设计并实现了采用非监督特征学习方法对模拟阅读事件相关电位实验中多名受试者脑电信号的特征提取,并对提取的特征向量进行了模式分类.实验中共采集5名受试者脑电信号,每名受试者的特征样本集由其接受模拟阅读靶视觉刺激后100⁴00ms在通道PO3、O1、Oz、O2、PO4、P4、P8、CP6的脑电信号样本组成,各受试者样本集均含400个试次样本.非监督特征学习过程由含6个神经节的BP神经网络完成,后选用支持向量机作为分类器.对比了1试次,2试次、5试次、10试次样本叠加等几种不同情况下采用非监督特征学习方法提取特征的分类正确率.实验结果表明:采用多神经节人工神经网络对5名使用者5试次叠加信号样本提取的特征向量的分类正确率高于90%,显著优于对各单通道时域特征向量的分类正确率,该方法可为以脑电信号为特征的身份识别系统提供一种可行的特征提取方式.     

基于小波包能量的脑电信号特征提取方法

在脑机接口研究中,针对运动想象脑电信号的特征抽取,提出了一种基于小波包变换和AR模型的特征提取方法.该方法首先利用小波包变换对大脑C3和C4处采集的2路运动想象脑电信号进行3层分解,抽取小波系数的能量特征;然后,利用Burg算法提取脑电信号的5阶AR模型系数;最后,将这2类特征组合,使用基于马氏距离的线性判别分类器对左右手运动想象脑电模式进行分类,正确率达到91.43%.该方法提取的特征向量较好地反应了运动想象脑电信号的事件相关去同步和事件相关同步的变化时程,为BCI研究中脑电信号的模式识别提供了新的思路.此外,该方法的识别率高,复杂性低,适合应用于在线脑机接口中.     

单次运动想象脑电的特征提取和分类

为了实现脑-计算机接口(BCI)系统,对运动想象脑电信号的特征进行了提取和分类.将大脑C3,C4处采集的二路运动想象脑电信号分成4段,分别建立六阶AR参数模型进行功率谱估计,再对每段数据的功率谱求和构造特征矢量,提供给误差反向传播算法进行左右手运动想象脑电模式分类.结果表明,该方法提取的特征向量较好地反应了运动想象脑电信号的事件相关去同步(ERD)和事件相关同步(ERS)的变化时程.另外,该方法识别率高,复杂性低,适合在线脑-计算机接口的应用.     

基于事件相关电位的产品意象-语义匹配评估

为了揭示视觉形象的感性认知规律,采用低唤醒度的事件相关电位(event-related potentials,ERP)研究用户对产品意象认知的评价反馈.实验设计了以跑车形态作为启动刺激,并设置了由强至弱的4个匹配等级语义形容词作为检测刺激,分别为相关词、近义模糊词、远相关模糊词和无关词.实验结果表明:无关词和模糊词能够诱发出稳定的N400成分,并且具有相同的头皮分布;近义模糊词在不同唤醒度的评估条件下具有不同的评估结果.研究表明,从视觉认知的神经加工机制出发,ERP能够客观、有效地获取用户对产品意象认知的内隐反馈,这为匹配度进行级别量化、建立产品意象的精确映射评估模型提供了量化指标.     

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。     

基于脑电节律的小波熵分析方法

 针对现有小波熵方法的影响因素分析不明确,影响认知特性的分析结果和可比性,本文确定了分解层数和P_n（第n个子空间信号能量与信号总能量之比）的选择和计算原则,在此基础上结合脑电节律特性,提出了一种基于节律特征的脑电小波熵分析方法,以构成节律信号的所有子空间为单元,统计所有子空间的能量和作为该节律的能量,经过计算得到脑电节律小波熵。基于该方法提取的脑电小波熵值描述了脑电节律信号的分布情况,同时结合小波熵值与脑电节律的联系,分析了小波熵值变化的原因,可追溯到脑电节律信号的变化规律,进而分析相应的认知特性,初步建立了脑电信号-脑电节律-脑电节律小波熵-认知特性的联系。     

事件相关电位(ERP)在侦查实践中的应用初探

事件相关电位(ERP)的研究属于生理心理学范畴,它是以人的心理因素为自变量,以生理指标的变化为因变量,在严格的实验程序下,测试和提取生理指标数据,对其加以统计和分析,是目前研究人类脑的高级功能重要途径之一。在侦查实践中,运用科学的方法研究犯罪人的行为特征、心理现象或者心理过程,无疑对打击和预防犯罪提供了更加科学的依据,也为心理学的实证研究提供了有效途径。相对传统心理测试技术而言,事件相关电位(ERP)对于个体的测试的结果分析更具有客观性和科学性。因此,利用ERP的P300波进行谎言研究是实验心理学和行为科学研究质的突破。由于受心理学基础研究成果、犯罪个体的特殊性等因素的制约,ERP在侦查实践中的应用具有一定的局限性。