虚拟现实和2D桌面情绪视频刺激下的大脑偏侧化研究
发布时间：2021-02-01 09:21
大脑功能的偏侧化已经得到广泛研究,在情绪加工的脑机制研究中,逐渐形成"右半球学说"和"效价理论"。但是这些研究结果大多是基于二维（Two Dimension,2D）平面刺激实验得出的,在实际生活中,人们受到的情绪刺激更多时候是三维（Three Dimension,3D）立体刺激,探究人们在接受真实场景的三维刺激后脑功能是否依然有偏侧化还需要进一步探讨。采用虚拟现实（Virtual Reality,VR）技术制作完成了3D情绪视频,设计了3DVR情绪视频刺激实验,招募了40名受试者,通过比较不同情绪属性的3D VR视频和相同视频内容的2D桌面视频刺激下的脑电（Electroencephalogram,EEG）alpha活动探究脑功能偏侧化。结果显示,无论何种情绪属性的3DVR刺激时,都发现左额区alpha显著大于右额的偏侧化现象,而在2D桌面刺激条件下未发现此现象;同时该研究没有发现情绪加工的大脑偏侧化现象。综上,首次使用3DVR结合EEG分析了大脑偏侧化化现象,发现2D桌面视频情绪刺激下的脑偏侧化与3DVR有显著不同,对情绪加工的脑机制研究提供了有意义的参考。
【文章来源】：工业控制计算机. 2020,33(10)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
3DVR场景视频示例
首先向受试者解释实验过程，随后为其戴上VR头盔（VR设备为由HTC与Valve联合开发的HTC Vive）。在正式实验开始之前，要求受试者平静情绪，为帮助其有效平静下来，VR头盔出现3分钟的蓝天白云的中性场景。随后正式实验开始，正式实验分为2组，每组30个试次（一个4s的视频片段作为一个试次），分别为：正性试次20个和中性试次10个，负性试次20个和中性试次10个。在一个实验组中，随机选择开始的组；在每个小实验中，哪种试次先出现也是随机的。4组小实验之间会让受试者休息平复情绪，受试者报告休息好后继续实验。在每个试次开始之前，首先出现3s黑色屏幕，屏幕中央呈现白色“+”用于集中受试者的注意力，每个试次结束后，受试者完成对刺激材料的效价和唤醒度评分，评分等级均为1～9（对于效价：1代表极度消极，消极程度渐渐减轻，5代表中性，积极程度渐渐升高，9代表极度积极；对于唤醒度：1代表极度平静，强烈程度渐渐升高，9代表极度强烈），之后进入下一试次，直到实验结束。实验流程如图2所示。实验程序由Unity Technologies开发的U-nity2018a游戏引擎编写。对于2D桌面实验，受试者通过电脑显示器观看情绪刺激，实验操作人员通过调整VR头盔的角度，将视频内容投射到桌面显示器上，使得受试者受到的2D桌面情绪刺激内容与3DVR一致，显示器大小为23.8寸，分辨率为1920×1080，刷新率为60Hz。实验在一个相对封闭的安静房间中进行，受试者调整舒适坐姿后戴上头盔开始实验，整个实验时长在40分钟左右。1.4 EEG记录与数据预处理
脑电采集设备为博睿康科技（常州）股份有限公司的64导EEG检测仪（Neu Sen.W64,Neuracle，常州，中国）。Cpz作为参考电极，AFz作为接地电极，脑电帽电极分布如图3所示。采样频率为1000HZ，电极阻抗均小于5kΩ，采集时使用50Hz陷波器滤波滤除工频干扰。数据采集过程中，要求受试者保持安静不动，防止运动干扰脑电造成不必要的伪迹。预处理过程包括：(1)滤波，滤波范围为0.5～30Hz;(2)数据分段，根据程序打在EEG中的标记以刺激前200ms刺激后4s的范围进行分段；(3)去除坏道坏段，将EEG信号明显受到严重干扰的数据段去除，插值修复某些坏段；(4)去除眼电成份，使用独立主成分分析方法[6]去除眼电伪迹；(5)插值，对于个别信号还有问题的数据段进行插值；(6)重参考。在上述步骤中，前5步使用EEGLAB 14＿1＿2b完成，第6步重参考使用REST的零参考技术完成[7]。最后将所有数据按照正性、中性和负性分类导出。去掉噪声太大无法处理的数据，2D桌面实验有效数据共有15例，3DVR实验有效数据共有17例。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脑电信号频带能量特征的提取方法及分类研究[J]. 刘冲,赵海滨,李春胜,王宏. 系统仿真学报. 2012(12)
本文编号：3012554
【文章来源】：工业控制计算机. 2020,33(10)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
3DVR场景视频示例
首先向受试者解释实验过程，随后为其戴上VR头盔（VR设备为由HTC与Valve联合开发的HTC Vive）。在正式实验开始之前，要求受试者平静情绪，为帮助其有效平静下来，VR头盔出现3分钟的蓝天白云的中性场景。随后正式实验开始，正式实验分为2组，每组30个试次（一个4s的视频片段作为一个试次），分别为：正性试次20个和中性试次10个，负性试次20个和中性试次10个。在一个实验组中，随机选择开始的组；在每个小实验中，哪种试次先出现也是随机的。4组小实验之间会让受试者休息平复情绪，受试者报告休息好后继续实验。在每个试次开始之前，首先出现3s黑色屏幕，屏幕中央呈现白色“+”用于集中受试者的注意力，每个试次结束后，受试者完成对刺激材料的效价和唤醒度评分，评分等级均为1～9（对于效价：1代表极度消极，消极程度渐渐减轻，5代表中性，积极程度渐渐升高，9代表极度积极；对于唤醒度：1代表极度平静，强烈程度渐渐升高，9代表极度强烈），之后进入下一试次，直到实验结束。实验流程如图2所示。实验程序由Unity Technologies开发的U-nity2018a游戏引擎编写。对于2D桌面实验，受试者通过电脑显示器观看情绪刺激，实验操作人员通过调整VR头盔的角度，将视频内容投射到桌面显示器上，使得受试者受到的2D桌面情绪刺激内容与3DVR一致，显示器大小为23.8寸，分辨率为1920×1080，刷新率为60Hz。实验在一个相对封闭的安静房间中进行，受试者调整舒适坐姿后戴上头盔开始实验，整个实验时长在40分钟左右。1.4 EEG记录与数据预处理
脑电采集设备为博睿康科技（常州）股份有限公司的64导EEG检测仪（Neu Sen.W64,Neuracle，常州，中国）。Cpz作为参考电极，AFz作为接地电极，脑电帽电极分布如图3所示。采样频率为1000HZ，电极阻抗均小于5kΩ，采集时使用50Hz陷波器滤波滤除工频干扰。数据采集过程中，要求受试者保持安静不动，防止运动干扰脑电造成不必要的伪迹。预处理过程包括：(1)滤波，滤波范围为0.5～30Hz;(2)数据分段，根据程序打在EEG中的标记以刺激前200ms刺激后4s的范围进行分段；(3)去除坏道坏段，将EEG信号明显受到严重干扰的数据段去除，插值修复某些坏段；(4)去除眼电成份，使用独立主成分分析方法[6]去除眼电伪迹；(5)插值，对于个别信号还有问题的数据段进行插值；(6)重参考。在上述步骤中，前5步使用EEGLAB 14＿1＿2b完成，第6步重参考使用REST的零参考技术完成[7]。最后将所有数据按照正性、中性和负性分类导出。去掉噪声太大无法处理的数据，2D桌面实验有效数据共有15例，3DVR实验有效数据共有17例。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脑电信号频带能量特征的提取方法及分类研究[J]. 刘冲,赵海滨,李春胜,王宏. 系统仿真学报. 2012(12)
本文编号：3012554
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