紡錘波自動檢測算法平臺的構(gòu)建及其在智力研究中的應(yīng)用.pdf

1、睡眠不僅僅是一個休息狀態(tài)，它是大腦和機(jī)體自我修復(fù)的一種方式，對大腦記憶重構(gòu)以及體內(nèi)激素都有調(diào)節(jié)作用。所以睡眠及其機(jī)制研究一直是項重要的學(xué)術(shù)研究。
　　睡眠的調(diào)節(jié)作用大多與節(jié)律有關(guān)。睡眠節(jié)律中的紡錘波是一種重要的節(jié)律，也是近年來研究的熱點。睡眠紡錘波在臨床上也十分重要，例如在一些疾病（精神分裂癥、自閉癥、癲癇、智障、睡眠障礙和神經(jīng)退化疾病等）中會發(fā)現(xiàn)紡錘波密度的變化。因為睡眠紡錘波是由大腦一些區(qū)域的相互作用產(chǎn)生的（包括丘腦網(wǎng)狀核、丘

2、腦神經(jīng)元、海馬和皮質(zhì)），在清醒階段，這些回路同時又和學(xué)習(xí)、行為覺醒以及感覺門控有關(guān)，所以紡錘波的特性會影響這些回路并且可以作為診斷的生物標(biāo)記。
　　紡錘波檢測是紡錘波研究中的重中之重。傳統(tǒng)的檢測紡錘波方法是人眼檢測，一直以來這種方法是紡錘波檢測的“金標(biāo)準(zhǔn)”，然而，實驗記錄的腦電信號通常是巨大的，這種人眼檢測成為了睡眠研究中非?？菰锖头敝氐墓ぷ?，非常耗時，為此人們研究了各種時頻分析方法用來檢測紡錘波。本文中實現(xiàn)了前人在文章中發(fā)表過的

3、四種紡錘波自動檢測算法，包括基于RMS、功率譜二階導(dǎo)、匹配追蹤（MP）和AR模型四種算法，并將檢測結(jié)果與“金標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行比對，分析算法性能，比較優(yōu)缺點。實驗結(jié)果表明：RMS算法檢測結(jié)果綜合性能比較好，時間最短，召回率（平均72％以上個別達(dá)到100％以上）和準(zhǔn)確率（平均達(dá)到64％以上，個別達(dá)到100％）較高，功率譜二階導(dǎo)自動檢測算法的召回率（平均達(dá)到80％以上）最高，但因為假陽性（FT）偏高，導(dǎo)致準(zhǔn)確率低，而MP算法最耗時，AR模型自動檢測

4、的各項指標(biāo)比較平均。在算法的穩(wěn)定性上，RMS算法的各項方差最小，最穩(wěn)定，MP算法各項方差值最大，最不穩(wěn)定。綜合四種算法的比較，最終選擇RMS進(jìn)行紡錘波檢測，并對紡錘波特征（密度，數(shù)量，幅值等）進(jìn)行計算最后與智力做相關(guān)。
　　實驗包括兩項內(nèi)容，第一項是腦電采集，第二項是智力采集。40名健康被試完成以上兩項實驗。智力結(jié)果統(tǒng)計表明被試的智力水平范圍在97-128之間，紡錘波計算結(jié)果表明個體之間紡錘波個數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差較大，密度標(biāo)準(zhǔn)差較小。在校準(zhǔn)