α频率光刺激脑电信号同步化的初步研究

研究α频率（8-13Hz）闪光刺激是否能引起人脑枕区同频率脑电信号的增加。采集15名正常志愿者在平静、光刺激状态下的脑电信号,利用脑地形图、小波分析和功率谱估计的方法对α频率光刺激前后的脑电信号进行处理,将归一化后的数据分为平静-激活组、男女对照组、两个不同电极位置组进行对比分析,对组间信号的差异进行了讨论,并对受试者精神状态的变化进行初步探讨。结果表明：周期性α频率光刺激能引起大脑枕区同频率脑电的显著增加。通过分析实验数据,初步得到了大脑在外部闪光刺激时脑电的变化规律,本实验结果对研究外部刺激对脑电的影响有一定的参考价值。     

基于复杂性测度的光诱发下alpha波脑电特性研究

目的:利用Lempel-Ziv复杂度算法,研究光诱发下α波脑电特性。方法:记录20名正常受试者(平均年龄23.2岁)在闭眼状态下接受12 Hz闪光刺激的脑电信号,分析光刺激前后α波脑电复杂度变化。结果:发现12 Hz光刺激能够引起17名受试者α波脑电复杂度的显著增加(P<0.05);其中在额部、右中央、顶部、枕部、右中颞、左右后颞α波脑电复杂度变化较为显著,以顶部与枕部变化最为明显;光刺激后,左右半脑平均α波复杂度均出现增加,其中右脑区α波复杂度变化更为显著。结论:12 Hz频率光诱发能够引起同频率段的脑波信号的显著响应,该结论有助于研究光诱发下的脑功能特性,且对于探索外部刺激对人脑认知活动的影响具有参考价值。     

基于不同闪烁频率光刺激的脑电压变化研究

目的：脑电信号是大量神经元电活动在大脑头皮表面产生的电位总和,可综合反映大脑内部功能状态和活跃程度。当人体受到外界刺激时,神经系统产生一系列复杂的生物电活动,最终反映为脑电信号。本文使用不同闪烁频率光为刺激源,对光刺激前后脑电信号时域和频域的变化特性进行分析,为利用外刺激调制脑电频率提供新的实验依据。方法：使用同一光源,分别改变其闪烁频率对受试者眼睛进行刺激,利用脑立方移动版采集不同闪烁频率光刺激下的脑电信号,记录并分析脑电信号电位幅值,及其成份δ波（1 Hz~3 Hz）、θ波（4 Hz~7 Hz）、α波（8 Hz~13 Hz）和β波（14Hz~30Hz）能量的变化情况。结果：随着光闪烁频率的增高,脑电压幅度均值和各频段能量先逐渐增大后减小,脑电幅值和各频段能量均在光闪烁频率为5 Hz时达到最大。结论：不同闪烁频率光刺激对脑电压的变化具有显著性影响：在一定阈值之下,脑电压与光闪烁频率变化一致;超过阈值后,趋势相反。该结论有助于探索脑电信号在外刺激作用下的变化规律,为利用外刺激治疗脑部疾病的方式提供了参考价值。     

低频经颅磁刺激后脑电相关维数变化的分析

研究了低频经颅磁刺激(rTMS)对大鼠脑电相关维数的影响.实验对八只Sprague-Dawley大鼠进行频率为0.5Hz,100个脉冲的阈上经颅磁刺激,采集刺激前后大鼠的脑电信号进行分析.脑电数据经替代数据方法验证,具有非线性性质.计算刺激前后脑电的相关维数,发现刺激后大鼠脑电相关维数比刺激前有显著性降低,说明脑电的复杂度降低,该结果支持了低频经颅磁刺激对大脑有一定抑制作用的结论.     

低频光刺激在浅睡期的脑电响应

目的人的睡眠是有节律的,浅睡眠和深睡眠反复交替进行,分析浅睡期脑电波的变化对研究睡眠效率和睡眠质量至关重要。本文通过分析低频光刺激下睡眠过程中脑电波的变化,研究人在浅睡期脑电波对光刺激的响应,进而探讨外部光刺激对睡眠过程中脑电波的影响。方法利用美国Neuroscan型脑电图仪采集10例志愿者的光刺激睡眠和正常睡眠的脑电数据。首先,利用时频分析对睡眠过程中的脑电信号进行分期,获得浅睡期脑电信号,然后对分期后的脑电信号做傅里叶变换,获得各频段脑电波,并求其能量。最后比较并分析了志愿者在光刺激(5 Hz)和正常睡眠下浅睡期的脑电信号能量。结果在低频光刺激下,浅睡期脑电波的波能量明显高于正常睡眠,尤其在中央区和顶区增加明显。结论在光刺激下大脑皮质以更平稳的方式进入抑制状态,有助于更好地进入深睡期。     

声.光.磁物理刺激对人体脑电影响的计算机分析和实验结果

本文运用脑电计算机分析技术,进行了物理刺激对人体脑电影响的临床实验。将10H_z调制的声、光、磁(8G_S)物理刺激于加大脑皮层中央区CZ、每天20分钟,共10天,实验结果较实验前物理刺激组大脑皮层左右中央区和左右颞区脑电相干函数显著增加(P<0.05),左右额区间脑电相干函数非常显著增加(P<0.01)。对照组实验前后脑电各项指标无显著差异(P>0.05)。提示,物理刺激对脑电干函数有影响。     

肌电生物反馈的非线性机制

目的探讨肌电生物反馈中肌电与脑电活动间的相关联系及其机制。方法动态同步采集肌电生物反馈中肌电和脑电信号后,在评价肌电幅值和频率的基础上,利用非线性动力学参数——近似熵(ApEn)和互近似熵(Cross-ApEn),分析肌电信号内部以及肌电-脑电信号间的非线性改变。结果随生物反馈次数的增加,对照组及生物反馈组实验前后肌电振幅的最大值、最小值和平均值都明显降低(F=3.85~25.59,P<0.05),生物反馈组实验前及实验后肌电频率明显上升(F=6.71、8.67,P<0.05);同时,肌电信号的ApEn明显降低(F=5.42、2.81,P<0.05),肌电与脑电信号间的互近似熵也明显升高(F=13.77~19.52,P<0.05)。最后2次反馈中上述指标均明显不同于对照组(P<0.05)。结论肌电生物反馈中肌电变化的机理,可能与生物反馈加强了大脑的有意识的调控作用而减弱了大脑对下运动神经元-肌肉系统的非线性易化有关。     

基于EEG的酒精依赖对脑功能的影响

目的研究酒精依赖对个体脑电信号的影响,以期了解酒精依赖对个体健康的影响。方法基于亨利(纽约州立大学)实验所得的102例脑电数据,对数据进行预处理,去除伪迹,提取脑电特征波并计算包含功率谱、R值和重心频率在内的脑电参数,进行统计学分析,以讨论分析酒精依赖患者与健康人的脑电差异。结果相对于健康人,酒精依赖患者的脑电中α波相对功率减小,其中以顶区和枕区最为显著。θ波功率减小,在颞叶的变化较为明显。β波相对功率在各个脑区均大幅提高。全脑区R值均减小,重心频率均增大。结论相对于健康人群,酒精依赖患者的脑电信号普遍向高频迁移,表明酒精依赖可以使大脑皮质的兴奋度增强,脑活动更为复杂。     

基于ERD/ERS脑电信号的智能化功能电刺激系统的设计

设计一套基于事件相关同步电位(Event related desynchron ization,ERD)和事件相关去同步电位(Event related synchronization,ERS)脑电信号反馈控制功能电刺激仪系统。当大脑想象残肢运动中,出现ERD/ERS脑电信号,经过特征提取和特征分类转换为控制命令去触发功能电刺激系统,实现对相应残肢的电刺激。实验结果成功实现了对残肢的电刺激。     

基于变分模态分解的眼电伪迹去除

脑电信号可以反映人体大脑活动状态,精确地将脑内信息传递向外界,对脑科学研究具有重要的意义。在实际情况中,脑电信号采集的同时会带有一些噪声,而眼电伪迹的存在会严重干扰脑电信号。本研究尝试了一种基于变分模态分解的眼电伪迹去除方法。通过变分模态分解将采集到的脑电信号分解成K组模态分量;根据眼电伪迹的频率特点,选择出眼电伪迹所对应的模态分量,并将其去除后重新构建剩余的模态分量。结果表明通过对实验数据的处理,变分模态分解可以有效地将眼电伪迹去除,并维持脑电信号的特征。     

磁刺激足三里脑电复杂度研究

由于磁刺激的无创、无痛及良好的安全性能,使其日益成为脑神经科学研究的热点.本研究基于磁刺激明显的优越性,对磁刺激穴位前后脑电的复杂度进行了探讨.利用磁刺激仪对足三里穴进行了相同强度、不同频率的磁刺激(0.5、1、3 Hz),对同步采集到的脑电数据进行了样本熵分析,并绘制相应的脑电信息图,结果发现大脑各个功能区的样本熵值都有提高,其中颞叶区的变化最为明显,这与之前学者研究的电针刺激的结果有一致性.另外,结果表明3 Hz刺激相较于0.5 Hz和1 Hz刺激时引起的脑电样本熵增加,且具有显著性差异(P<0.05).     

低频光诱发脑电在浅睡期的样本熵复杂度分析

睡眠障碍患者通常表现为从浅睡期进入深睡期存在困难,分析浅睡期脑电波的变化对研究睡眠效率和睡眠质量至关重要。通过分析低频光刺激下睡眠过程中脑电波的复杂度值变化,研究人在浅睡期脑电波对光刺激的响应,进而探讨外部光刺激对睡眠过程中脑电波的影响。使用美国neuroscan型脑电图仪,采集10例志愿者的光刺激睡眠和正常睡眠的脑电数据。首先,利用时频分析,对睡眠过程中的脑电信号进行分期,获得浅睡期脑电信号;然后,使用小波包分解,获得该期脑电波的各频段分量（δ波、θ波、α波和纺锤波）;接着,采用样本熵算法,分别计算浅睡期脑电信号的复杂度以及各频段脑电波的复杂度;最后,对志愿者在光刺激（5 Hz）和正常睡眠下浅睡期脑电复杂度进行比较,研究光刺激对脑电复杂度的响应情况。结果显示：在低频光刺激下,浅睡期脑电波复杂度的均值为0514 15,明显低于正常睡眠复杂度的均值0589 23,在中央区和顶区有显著性差异（P<005）。研究表明,5 Hz光刺激可诱发浅睡期θ波的同步响应,增强脑电波的节律性,有助于更好地进入深度睡眠。     

基于平滑最小方差无失真响应的一致性同步算法研究

脑电信号一致性反映双通道信号在一定频率范围上波动形式的一致程度,反映相应位点大脑之间的联络性。将基于最小方差无失真响应的一致性算法与核滤波相结合,提出平滑最小方差无失真响应一致性算法(SMVDR);仿真实验表明,SMVDR在窄带信号和宽带信号中均有较好的准确性和抗噪性能。利用新算法SMVDR,对31例糖尿病患者(遗忘型轻度认知障碍aMCI组18人,认知功能正常对照组13 人)的脑电信号在大脑不同区域、不同频带(δ,θ,α,β)进行一致性分析,统计分析发现:aMCI组在左右颞间δ频段的一致性下降而β频段一致性增加,前额枕区的θ频段的一致性增加,右颞枕区和前额右颞区域的α频段一致性下降。一致性值与MOCA得分的相关性分析发现,在特征通道下δ和α频段的一致性与MOCA得分存在显著的正相关,θ和β频段一致性与MOCA分数呈负相关。SMVDR算法可以更好地计算双通道脑电信号之间的一致程度,对于理解老年期轻度认知障碍的患病机制并进行早期诊断与干预具有重要的意义。     

稳态视觉诱发电位频率响应特性研究

目的稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)是大脑对周期性视觉刺激产生的响应,已广泛应用于基于脑电(electroencephalogram,EEG)的脑-机接口(brain-computer interface,BCI)。SSVEP频率响应曲线通常是以发光二极管(light emitting diode,LED)作为视觉刺激器的方式获得的。近年来,计算机显示器广泛用于产生闪烁刺激,然而基于计算机显示器的SSVEP频率响应曲线少有研究。为此,本文研究了基于计算机显示器的SSVEP频率响应特性。方法利用采样正弦编码方法在普通LCD显示器上产生了42个刺激频率(频率范围4~45 Hz),并收集了10位健康受试者的脑电数据,以研究SSVEP幅值/信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)与刺激频率的关系。结果较强SSVEP响应出现在大脑枕区。SSVEP基频幅值的峰值出现在10 Hz处,且第二峰值出现在20 Hz处。SSVEP二次谐波幅值的峰值出现在6 Hz且在高刺激频率处幅值较小。低、中频段的SSVEP基频信噪比处于相当的水平。结论本文的实验结果可以为基于计算机显示器的SSVEP-BCIs的频率选择提供依据。     

脑机接口控制的下肢功能性电刺激系统研究

研发基于脑机接口控制的功能性电刺激系统,服务于下肢的运动康复。脑机接口采用的是基于稳态视觉诱发电位的脑电信号技术。使用线性判别分析分类器来处理脑电信号的频域特征,实现对下肢5种运动状态的控制意图识别,即开始、快速、慢速、停止和空闲状态。识别的意图转化为指令触发电刺激系统,刺激下肢的相关肌肉产生运动,并测量关节角度。设计的系统在6位正常受试者上进行了单纯的脑机接口实验,其中2位分别进行了脑机接口控制的小腿摆动与下肢行走的电刺激实验。在小腿摆动实验中刺激的是股直肌,行走运动实验中刺激的是两条腿的髂腰肌、臀大肌、股直肌和腘绳肌。实验分析了电刺激尾迹对脑电信号的影响,结果表明设计的脑机接口可以准确地识别运动意图(平均识别率高于85%),并能够实现电刺激作用下与该意图相对应的下肢期望运动。     

中风患者病情轻重程度与脑电节律相对功率的相关性分析

目的:观察中风患者病情轻重程度与脑电节律相对功率谱之间的相关性,以期为中风病情评估提供电生理依据。方法:将80名纳入标准的中风恢复期患者进行脑电检测,并根据《中风病诊断与疗效评定标准》中的病类诊断标准对患者病情进行评价,采用Pearson相关性分析观察脑电信号与病情轻重的相关性。结果:中风患者病情轻重程度与脑电相对功率具有显著相关性,α节律与病情呈负相关,病情越重,α节律相对功率越低且主要体现在前额区、中央区及顶区;θ节律与病情呈正相关,病情越重,θ节律相对功率越高,且体现在顶区、枕区。结论:中风患者病情轻重程度与脑电相对功率有显著的相关性,以α、θ节律为主,可以用于评估中风患者的病情。     

心算实验中事件相关去同步化脑电变化初探

目的：探讨事件刺激处理时心理活动的脑电生理改变。方法：应用脑电地形图的检测技术对３０例正常人安静状态及在两种作业难度下脑电功率值的变化进行观察。结果：①事件刺激后α２频带功率值降低,β、α１频带功率值增高,变化以枕区、顶区、后颞区的功率值最为显著;②随作业难度的增加α２频带功率呈梯度降低,β频带功率则呈梯度增高;③在心算过程中,安静状态下呈现的两侧半球电位值差异消失。结论：心算期间大脑皮层出现事件相关去同步化,并存在区域性差异。更高作业难度将导致更广泛更持久的脑电去同步化     

观看3D电视中正负视差图片的脑电信号研究

采集记录志愿者在观看正负视差图片时的脑电信号,探究3D产品的相关参数。用自行搭建的测试系统,对10名志愿者用正负视差图片刺激,记录其脑电信号数据,采用独立成分分析方法(ICA)来处理其脑电信号,并用统计学的相关方法分析脑电与图片刺激之间的关系。结果表明,志愿者在分别观看正负视差的3D图片后,其脑电信号变化表出现明显不同,经分析发现,观看负视差图片时所有导联的Pα/Pβ比值比观看正视差图片时要小,且导联T4、FCz、C3、Pz具有统计学意义。观看负视差图片比正视差图片更能引起人体兴奋;Pα/Pβ的比值可以作为检测3D影像作品的一个参考指标。     

气功师炼功入静对脑电频谱分析和相干函数值的影响

本实验对不同年龄的气功师多年的炼功者的脑电进行研究。通过对炼功入静时脑电频谱分析和总相干函数值的观察，结果表明气功组入静时，不仅仅是左右脑区，而且前后脑区的脑电总相干函数值均明显高于对照组，说明炼功入静不仅可以改变左右脑区，而且也使前后脑区的协调性得到改善。气功师脑电α指数在炼功入静时普遍升高，尤其在额区与中央区α指数显著高于对照组，而脑电β指数，气功组普遍低于对照组。表明入静时大脑各部位的同步化     

视听觉刺激下大脑头皮电位空间变化特性

目的:脑机接口（BCI）技术可以为肢体残障人士提供一种新的交流方式,在医疗康复领域具有很好的应用前景。目前单一视觉刺激的BCI系统难以适用于实际场合中多感觉信息输入的情况,需要进一步了解听觉刺激对视觉诱发电位的影响,为视听混合刺激下的BCI技术研究提供依据。 方法:在闪光刺激为12和42 Hz条件下分别加入12和42 Hz的听觉刺激,研究听觉刺激的加入对视觉刺激下大脑头表额、枕、中央、顶、颞5个空间点脑电功率的影响。 结果:视听脉冲同时刺激条件下,枕区脑电功率最大,其余空间点的功率随测试点到枕区距离的增加而减少;与单一视觉刺激下空间某点的脑电功率相比,听觉刺激的加入对该点脑电功率起增强还是抑制作用,主要取决于该点的空间位置。 结论:研究结果为听觉刺激和视觉刺激在BCI中的整合及多模态脑机接口的研究提供有意义的实验依据。