腦電信號分析及其在認(rèn)知研究中的應(yīng)用.pdf

1、本文從多種信號處理方法以及神經(jīng)生理的角度對兩種典型認(rèn)知障礙患者(精神分裂癥病人、抑郁癥病人)和正常對照組在四種不同精神狀態(tài)(安靜閉目、閉眼心算、數(shù)字劃消、短時(shí)記憶)下的腦電時(shí)間序列進(jìn)行了處理和分析，得出了一些在信號處理和神經(jīng)電生理學(xué)方面有意義的結(jié)論，同時(shí)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對數(shù)據(jù)的自動分類識別方面做了嘗試。主要的研究工作及創(chuàng)新如下： (1)認(rèn)知腦電時(shí)間序列的復(fù)雜度分析研究。文章分別對不同實(shí)驗(yàn)對象在不同精神狀態(tài)下的大腦不同部位的腦電LZ

2、(Lempel-Ziv)復(fù)雜度做了計(jì)算。統(tǒng)計(jì)分析表明腦電采集部位和采集狀態(tài)均可對LZ復(fù)雜度產(chǎn)生影響。大腦不同部位LZ復(fù)雜度存在顯著性差異；說明在同一狀態(tài)(無論是認(rèn)知還是安靜狀態(tài))下，不同部位的大腦功能活動是有差異的。不同認(rèn)知狀態(tài)間的LZ復(fù)雜度存在顯著差異，安靜閉目狀態(tài)下的LZ復(fù)雜度較高，認(rèn)知過程中的復(fù)雜度降低；說明這些大腦部位在不同認(rèn)知過程中的活躍程度是不同的。在同一精神狀態(tài)下，病人組腦電復(fù)雜度高于對照組，說明復(fù)雜度與大腦功能態(tài)有一定的

3、聯(lián)系。 (2)認(rèn)知腦電的信息傳遞研究。通過對腦電各導(dǎo)聯(lián)間的信息傳輸以及信息傳輸時(shí)間序列復(fù)雜度的計(jì)算與分析，提示互信息理論可以部分刻畫大腦各部分的信息產(chǎn)生和相互之間的傳輸情況，從而定量的衡量大腦信息處理活動效率的變化。信息傳輸時(shí)間序列的復(fù)雜性測度C(I)在一定程度上可以反映腦功能態(tài)，提示用信息傳輸理論分析不同實(shí)驗(yàn)對象在不同精神狀態(tài)下的腦電信號是一個(gè)極有潛力的方法，可能成為研究大腦的活動機(jī)理的新途徑。 (3)利用人工神經(jīng)網(wǎng)自

4、動分類。文章選取病人組和對照組中對比明顯的節(jié)律能量和復(fù)雜度等特異性參數(shù)作為輸入向量，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對腦電信號的分類識別，并對不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和不同特征量之間的分類性能進(jìn)行比較。通過對有限量樣本集的檢驗(yàn)，結(jié)果提示安靜閉目狀態(tài)時(shí)的參量作為輸入時(shí)網(wǎng)絡(luò)分類的準(zhǔn)確率比較高，BPANNs的分類性能優(yōu)于自組織競爭網(wǎng)絡(luò)。 以上是作者在這篇學(xué)位論文中的主要研究工作，本文從非線性分析入手，同時(shí)始終與傳統(tǒng)的研究結(jié)果相比較，研究涉及了多方面的內(nèi)容，得