基于背景腦電頻率調(diào)制的事件相關(guān)電位相位重置效應(yīng)研究.pdf

1、基于背景腦電頻率調(diào)制的事件相關(guān)電位基于背景腦電頻率調(diào)制的事件相關(guān)電位相位重置效應(yīng)研究相位重置效應(yīng)研究StudyonthephaseresettingeffectofEventrelatedPotentialmodulatedbythefrequencyofbackgroundEEG學(xué)科專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程研究生：付蘭指導(dǎo)教師：賀斌教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一四年五月摘要摘要事件相關(guān)電位（eventrelatedpotenti

2、alERP）感覺、認(rèn)知活動(dòng)密切相關(guān)，是感知神經(jīng)通路與大腦皮層各功能區(qū)對(duì)外界感官刺激與內(nèi)在認(rèn)知思維的綜合反映，含有豐富的神經(jīng)生理學(xué)、腦認(rèn)知與心理學(xué)信息，被譽(yù)為“觀察大腦思維的窗口”，有重要的科研與實(shí)用價(jià)值。ERP的主要優(yōu)勢(shì)是具有良好的時(shí)間分辨率。但其單次刺激誘發(fā)的信號(hào)幅值極其微弱，往往淹沒在背景腦電（electroencephalogramEEG）之中，難以通過直接檢測(cè)方法得到。這就導(dǎo)致了ERP雖然自發(fā)現(xiàn)以來已被廣泛應(yīng)用于腦功能等相關(guān)研究

3、，但其產(chǎn)生神經(jīng)機(jī)制卻一直存在巨大爭議，無法厘清。有關(guān)ERP產(chǎn)生機(jī)制至今有兩種假設(shè)：誘發(fā)模型和相位重置模型。傳統(tǒng)研究方法嘗試基于靜息態(tài)EEG信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分組以尋找區(qū)分兩種模型的證據(jù)，但多引入難解的“分組偽跡”問題。考慮到ERP的產(chǎn)生是離不開背景EEG的，本文利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)范式將背景EEG調(diào)制成有規(guī)律的信號(hào)，一方面可以提高信噪比，另一方面通過頻率調(diào)制刺激前背景EEG的狀態(tài)，以避免人為分組方法引入偽跡。另外，在特征提取方面，利用希爾伯特變

4、換提取時(shí)域瞬時(shí)相位特征，以避免窄帶濾波引入的偽跡，增強(qiáng)支持模型的證據(jù)可靠性。本文經(jīng)實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)化，采用了6種不同的實(shí)驗(yàn)誘發(fā)范式調(diào)制背景EEG，并采用3種強(qiáng)度的瞬態(tài)刺激來誘發(fā)ERP。研究中共采集了8名被試的EEG數(shù)據(jù)，通過相干平均技術(shù)提取了時(shí)域特征，分析結(jié)果表明，P1時(shí)間窗內(nèi)，背景EEG在受到瞬態(tài)刺激時(shí)發(fā)生了相位調(diào)制，并隨實(shí)驗(yàn)范式不同而不同，且EEG初始相位與N1成分的潛伏期相關(guān)。接著，采用希爾伯特變換提取了時(shí)域瞬時(shí)相位特征，并對(duì)相位分布特

5、征作了Rayleigh檢驗(yàn)。分析結(jié)果表明，低刺激強(qiáng)度N1時(shí)間窗內(nèi)，范式1010比范式1001更早呈現(xiàn)顯著相位集中分布，且集中分布的時(shí)間窗更寬。這與初始相位差異導(dǎo)致的N1成分潛伏期差異是一致的。最后，采用短時(shí)傅里葉變換提取了時(shí)頻特征事件相關(guān)譜擾動(dòng)和事件內(nèi)在相干指數(shù)，并采用雙因素方差分析作了主效應(yīng)分析。分析結(jié)果表明，低刺激強(qiáng)度時(shí)N1成分的生成更傾向于相位重置模型，而高刺激強(qiáng)度時(shí)N1成分的生成更傾向于誘發(fā)模型。本文通過分析不同實(shí)驗(yàn)范式、不同刺