神经反馈训练干预脑功能状态作用研究
发布时间：2020-10-14 06:28
脑疲劳作为一种亚健康状态正严重影响人们的生活质量,如何有效地干预和改善脑疲劳状态已成为世界范围内的研究热点。神经反馈训练方法通过对被训练者生理和心理的学习干预,有效地刺激被训练者的神经反应,可以实现辅助干预、帮助改善脑功能状态。本文以神经反馈训练辅助改善亚健康人群脑功能状态为研究目标,结合多重分形去趋势波动、模糊熵、锁相位分析方法,分别从脑功能分形特性、复杂程度和同步程度三个方面提取了反映脑功能状态的特征参数,基于遗传算法优化相关向量机分类器评估脑功能状态改善效果。为了分析神经反馈训练对于脑功能状态多重分形强度的影响,提取训练前后脑电信号的分形特征量包括质量指数、Hurst指数、奇异谱宽度,以训练前后状态分类正确率作为训练效果指标。三种参数的分类识别率均在80%以上,说明神经反馈训练能够改善脑功能状态,分形特征能够作为分析大脑长程相关性的重要参数指标。为了研究神经反馈训练对大脑复杂程度的影响,针对脑电信号瞬时变化难以捕捉引起的信息丢失问题,提出了改进模糊熵算法,通过限定指数函数的边界宽度,来捕获序列中的细节信息。改进模糊熵特征变化显著(P0.05),体现了脑电信号复杂程度的变化。进一步,采用分类器识别训练前后的脑电信号,分类正确率可达89.99%,表明神经反馈训练可以提高大脑复杂程度,改进模糊熵算法更加突出脑电信号的复杂信息。为了分析神经反馈训练对大脑同步性的影响,在传统锁相位方法的基础上,引入欧氏距离作为判定条件,以提高固有模态函数与原始信号间的相似性。与训练前相比,训练后的脑电同步特性显著增加(P0.05),同时,基于改进锁相位特征识别训练前后脑功能状态差异,分类正确率为82.35%,说明神经反馈训练可以改善脑功能状态。基于Visual Studio、SQL Server和MATLAB,设计并实现了神经反馈训练干预与评估脑功能状态系统,该系统包括登录模块、神经反馈训练模块、信号采集模块、滤波及特征提取模块,可实现对脑功能状态的干预与评估。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R338;TN911.6
【部分图文】：
相关注意力信息。李雪飞等人采用中国儿童注意力水平测评量表以及儿童注意力家长评定量表筛选出注意力缺陷障碍儿童，对注意力不集中儿童进行为期一个月的神经反馈训练游戏（梦幻拔河、梦幻穿梭、藏宝阁）注意力训练，经量表测试，注意力的广度、稳定性、分配和转移都得到了提升。1.3 本文研究目的及主要内容安排大脑活动通常分为代谢和电磁两类[38]。基于代谢方式描述大脑活动的方法有：功能性磁共振成像和功能性近红外光谱。基于电磁方式描述大脑活动的方法有：脑磁图描记术和脑电图。其中，功能性磁共振成像和脑磁图描记术主要用于医学研究，在日常活动中存在局限性；功能性近红外光谱仍在发展阶段。相比之下，脑电图以它令人最熟知的非侵入式、费用相对低廉和使用安全等特点广泛应用。本文基于多重分形、模糊熵和锁相位方法，分别从脑电信号的分形性、复杂性和同步性三个侧面，研究神经反馈训练对于脑功能状态的干预效果，基于相关向量机对干预效果进行了评估。本文主要研究内容的流程框图如下：
燕山大学工程硕士学位论文第 2 章 脑电与神经反馈基础知识.1 脑电信号的生理基础.1.1 大脑生理结构及功能脑区脑电信号提供了关于大脑活动时神经元之间的电波动信息，并实时测量大脑[39]。作为中枢神经系统的一部分，大脑是由大脑、小脑、脑干（中脑、脑桥、）和间脑（下丘脑、丘脑）组成，如图 2-1 所示。
第 3 章 脑电信号非线性特征提取与识别方法3.3.3 改进锁相位传统的锁相位方法是以经验模态分解为前提，分解出多个 IMF 分量。在特征提取过程中，通常选取前几阶的 IMF 分量进行分析。针对此问题，本文提出了一种改进锁相位的方法，如图 3-3 所示。以各个 IMF 分量与未经 EMD 分解前的原始脑电信号间的相似性作为判定依据，确定有效的 IMF 分量，为此本文引入欧氏距离作为标准，度量各个 IMF 分量与原始信号间的相似性。
【参考文献】
本文编号：2840318
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R338;TN911.6
【部分图文】：
相关注意力信息。李雪飞等人采用中国儿童注意力水平测评量表以及儿童注意力家长评定量表筛选出注意力缺陷障碍儿童，对注意力不集中儿童进行为期一个月的神经反馈训练游戏（梦幻拔河、梦幻穿梭、藏宝阁）注意力训练，经量表测试，注意力的广度、稳定性、分配和转移都得到了提升。1.3 本文研究目的及主要内容安排大脑活动通常分为代谢和电磁两类[38]。基于代谢方式描述大脑活动的方法有：功能性磁共振成像和功能性近红外光谱。基于电磁方式描述大脑活动的方法有：脑磁图描记术和脑电图。其中，功能性磁共振成像和脑磁图描记术主要用于医学研究，在日常活动中存在局限性；功能性近红外光谱仍在发展阶段。相比之下，脑电图以它令人最熟知的非侵入式、费用相对低廉和使用安全等特点广泛应用。本文基于多重分形、模糊熵和锁相位方法，分别从脑电信号的分形性、复杂性和同步性三个侧面，研究神经反馈训练对于脑功能状态的干预效果，基于相关向量机对干预效果进行了评估。本文主要研究内容的流程框图如下：
燕山大学工程硕士学位论文第 2 章 脑电与神经反馈基础知识.1 脑电信号的生理基础.1.1 大脑生理结构及功能脑区脑电信号提供了关于大脑活动时神经元之间的电波动信息，并实时测量大脑[39]。作为中枢神经系统的一部分，大脑是由大脑、小脑、脑干（中脑、脑桥、）和间脑（下丘脑、丘脑）组成，如图 2-1 所示。
第 3 章 脑电信号非线性特征提取与识别方法3.3.3 改进锁相位传统的锁相位方法是以经验模态分解为前提，分解出多个 IMF 分量。在特征提取过程中，通常选取前几阶的 IMF 分量进行分析。针对此问题，本文提出了一种改进锁相位的方法，如图 3-3 所示。以各个 IMF 分量与未经 EMD 分解前的原始脑电信号间的相似性作为判定依据，确定有效的 IMF 分量，为此本文引入欧氏距离作为标准，度量各个 IMF 分量与原始信号间的相似性。
【参考文献】
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本文编号：2840318
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