脑电生物反馈对认知和脑功能的影响

脑电生物反馈是通过一系列训练步骤来控制、调节身心机能的一种方法.脑电生物反馈训练可以调整唤醒水平、促进技能发展和提高任务表现.作为一种有效的训练工具,脑电生物反馈在临床、艺术和运动科学领域有广泛应用.综述了脑电生物反馈在实践中的运用,探讨了脑电生物反馈的神经机制及其对认知和脑功能的影响,并对该领域的未来研究趋向作了分析.     

不同复杂度心算任务基于脑电的因果连接流增益研究

已有的关于心算脑电的研究大多是从时域角度出发,该文旨在从频域上研究三种不同复杂度心算任务的多通道脑电的因果连结流增益特征变化,以及在不同脑区之间的差异。利用定向传递函数的方法估计得到因果连接矩阵,计算δ、θ、α、β、γ频段下信息流增益特征,得到三种任务流增益均在中央-顶叶较活跃;并且复杂的心算相对于简单心算引起了F4通道的流增益活跃。不同脑区比较得到三种任务在高频段,尤其是β频段更具有显著性差异。复杂的心算能够增加右侧额区和高频段左颞区的信息流活动,减少顶区的信息流活动。     

颅内压增高皮层脑电的复杂度分析

为研究颅内压增高对脑功能的影响,以家兔为实验对象建立侧脑室灌注加压的单纯颅高压模型.采集皮层脑电信号并同步记录颅内压(ICP)、心电、呼吸、动脉血压等信号,采用迟滞粗粒化方法和Lempel-Ziv算法计算脑电信号的复杂度,分析不同ICP状态下脑电信号的非线性变化特征.发现以灌注加压前基础ICP时的状态为对照,ICP为2,4倍基础值时的脑电信号复杂度显著降低(P＜0.01);ICP越高,复杂度越低;ICP恢复正常后,脑电复杂度有恢复趋势.研究结果表明,脑电信号的复杂度可用于检测由于ICP增高引起的脑损伤并有可能对其损伤程度进行定量评估.     

基于时窗复杂度序列的睡眠脑电分析

运用时窗复杂度序列来分析睡眠脑电,减少了非平稳性及状态空间的不均匀性造成的脑状态信息的丢失,在一定程度上克服了复杂度的自身的局限,有助于不同睡眠期状态特征的提取.另外本文采用ICA、小波变换等方法对脑电进行预处理,实验表明它们能有效地去除脑电中的一些生理干扰,有利于提高复杂度算法在睡眠分期应用中的精确度.     

基于多通道脑电特征运动意识任务的分类

提出利用多通道脑电（EEG）相关性信息作为特征，实现对想象左右手运动两种意识任务的分类．分析了两种意识任务下描述多通道EEG相关性的两个参数空间复杂度和有效场强的变化，发现想象任务开始时，对侧脑区空间复杂度增高，有效场强降低，而同侧脑区的变化恰好相反，较好地反映了想象左右手运动时大脑两侧运动皮层状态的不同．将两种特征联合用于分类，得到了满意的结果，从而为脑一计算机接口系统中意识任务的特征提取与分类提供了新思路．     

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电

利用边界元法求解脑电正问题和高分辨脑电,分析了边界元法计算带有高电阻率颅骨区域脑电正问题存在的缺陷,给出了解决该问题以及提高计算精度的方法.利用边界元所给出的场域边界和分界面上场量的约束关系,实现了一种由头皮电位推算皮层电位的高分辨脑电计算方法.通过多层球模型的仿真计算与实际解析解进行比较,验证了所提出的方法在一定条件下能够取得较高的计算准确度.     

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.     

13～18岁青少年脑电α波的发展特点

以192名13－18岁青少年为研究对象,采用脑电波超慢涨落分析技术（ET）,对其12导联脑电图（EEG）进行了记录和分析,重点探讨了α波 (8-13Hz）的发展特点。结果表明：1）随年龄的增长,13－18岁青少年α波不同频率成分的变化幅度不大;2）平均频率f^-的年龄变化不明显,基本保持在10Hz左右,但女性的高于男性;3）青少年α波的优势成分不随年龄变化而变化,13－18岁的主导成分均为10Hz的α波;4）不同频率的α波在各脑区的分布均存在显著差异（P＜0．05）,α波的f^-的分布特点为从额叶到枕叶逐渐增大;5）不同频率脑电的α波的比率R的分布表现出不同的左右不对称性,α波的f^-表现出明显的左脑优势。     

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。     

气功态下脑电的分形研究

采用混沌动力学方法与分形方法对气功态下的诱发电位信号进行处理，给出了受试者在接受声音刺激后，在其头皮上所获得的不同脑功能状态与的一维时间－幅值响应和频率响应以及由时间序列重构的相空间曲线。实验结果发现脑功能的改变将引起其分形维数的变化。     

脑电信号的现代分析方法

脑电图（EEG）是脑神经细胞电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。临床实践表明，脑电信号中包含了大量生理与疾病信息，通过对脑电信号的处理，不仅可以为医生提供临床诊断依据，而且可以为某结脑疾病提供有效的治疗手段。作者从脑电信号的分析出发，论述了频域分析、时域分析等脑电图分析中常用的信号分析方法和特点，特别介绍了Wigner分布、小波变换和匹配跟踪等时频分析方法、人工神经网络和非线性动力学方法在脑电信号分析和处理中的应用情况。     

不同生理状态时脑电时间序列的皮层信息传输

引用一种“信息传输”理论来研究不同生理状态时的脑电时间序列，比较了正常人和在急性缺氧条件下、睡眠条件下及局灶性癫痫病患者的大脑皮层信息传输，发现在各种情况下的大脑皮层信息传输有非常特殊的现象：在急性缺氧时，人的大脑皮层信息传输量各导联均较正常人高；当深睡时，各导联的信息传输量均较正常人低；局灶性癫痫病人痫性导联与其他导联间的皮层信息传输量有明显增加，而非痫性导联信息传输量 对降低，用脑皮层信息传输量来分析在不同生理状态下的脑电信号是一个极有潜力的方法，可能为研究和理解大脑的活动机理提供一条新的途径。     

小鼠视觉感受区电位信号 (LFP)的脑电波分离

为研究人（动物）的行为与脑电波之间的关系,提出了一种新的小鼠视觉感受区电位信号(LFP)与呼吸相关联的脑电波分离模型,采用盲信号分离（BSS）、独立分量分析法（ICA）对局部场电位建立线性瞬时混合信号系统数学模型,利用小波包进行LFP的分解并重构信号,对睡眠状态下小鼠视觉感受区局部场电位信号进行了15层分解和重构。实验证明,小波包分解高频分量系数cd13的解析重构信号与δ波频率吻合,小鼠睡眠状态下分离出的与呼吸相关联的脑电波信号为δ波。     

思维脑电信号的近似熵分析

计算了5种不同思维作业时脑电信号的近似熵.计算结果表明,当进行不同思维作业时脑电数据的近似熵存在着较大的差异.这提示可以利用近似熵作为思维脑电信号的特征实现对思维作业的分类.对于不同的受试者,即使是同一种思维作业、同一个电极上脑电数据的近似熵也存在着较大的差异.这提示在利用近似熵作为思维脑电信号的特征对心理作业进行分类时应当充分考虑不同受试者的个体差异.     

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.     

疲劳驾驶的脑电特性探索

研究疲劳驾驶时的脑电特性.利用汽车模拟驾驶系统模拟驾驶员疲劳驾驶的情况,用脑电仪记录驾驶员的脑电情况,得到了驾驶员在正常状态和疲劳状态下驾驶时的脑电数据和波形,分别用平均功率谱方法和非线性的关联维数方法对所得数据进行分析.得到了疲劳驾驶时脑电的2个特征量R和D.可以用驾驶员驾驶时的脑电特征量来评价其疲劳程度.     

酗酒者认知脑电能量的头皮分布

为了理解酗酒对大脑功能的影响,已有研究多数是对被试者的脑电各节律特性分别进行分析,而缺乏分布特性研究.通过3种不同类型的实验,对酗酒者和正常对照组的脑电节律能量的头皮分布进行深入分析.结果表明,在3种不同认知任务下,酗酒者的α节律、δ节律和θ节律在枕区的能量都显著低于正常对照组;而酗酒者脑电β和γ节律在额区与颞区的能量显著高于正常对照组.不同的实验任务对各节律影响也不尽相同.α节律随着任务的不同,能量大小发生变化;枕区的θ节律、额区和颞区的δ节律能量分布在不同任务条件下也各不相同;而β能量则不受实验任务的影响.不同实验类型下酗酒者额区的脑电γ能量有所不同,而正常人却没有显著变化.因此慢波节律在不同区域能量的降低和快波节律在不同脑区能量的增加可能表明酒精长期作用会对大脑造成一定程度的损伤,进而影响大脑的认知过程,而且这种影响还通过皮层电活动头皮分布特性的不同得以体现.     

一种分析睡眠脑电图的时频特征图

使用Choi-Williams分布对一段睡眠脑电图（EEG）信号进行时频变换，利用局部频谱的特征估计各个时间间隔里的波形，并得到局部频谱的特征曲线，整段EEG信号中所有时间咪上的频谱特征曲线组成一种时频特征图，使用该时频特征图分析睡眠EEG，不仅能够统计该段EEG信号中各种基本波形的出现情况，而且可以观察EEG信号中每个基本波形的变化方式，通过时频特征图对采集的实际睡眠EEG数据进行分阶实验，结果表明，时频特征图可以作为一种分析睡眠EFG有效工具，有良好的应用前景。     

基于脑电的轻装作业操作者脑力负荷与绩效的分析

针对脑力负荷过高或过低导致产品质量低、生产效率低的问题,采用脑电(EEG)生理测量技术,模拟轻装产品的手工装配生产。设计了单产品装配和产品组合装配实验方案,探究操作者脑力负荷与工作绩效之间的关系。采集了25位志愿者的EEG负荷指标、装配完成率和装配时间三种指标数据,分析结果表明:EEG负荷指标的波动趋势可以有效地反映操作者的任务绩效,但波动状态与具体装配任务有关;与单产品装配方式相比,产品组合装配方式可以在保证装配质量的前提下有效缓解操作者脑力负荷。研究结果提升了手工装配作业下操作者脑力负荷波动状态的认识,有助于管理者制定更优的产品生产计划方案。