不同思维状态下脑电近似熵的变化规律

背景:近似熵是一种描述信号复杂性和规律性的非线性动力学方法,只需较少数据就能度量信号的复杂性。目的:探讨不同思维状态下脑电近似熵的变化规律,以及近似熵在认知过程中的作用。方法:用近似熵对20名健康成年人在安静闭眼、安静睁眼、闭眼记忆、闭眼心算和图片识别5种状态下的脑电数据进行分析。结果与结论:近似熵值在闭眼计算和闭眼记忆思维状态高于安静闭眼状态,在图片识别状态下高于安静睁眼状态(P0.01);近似熵在安静闭眼和安静睁眼状态下各导联处于较低水平,在闭眼心算和闭眼记忆思维状态下各导联处明显增加。说明不同思维状态和不同导联部位对近似熵均有影响;近似熵在认知作业过程下较安静状态增高,并且不同思维状态下大脑功能活动的复杂性不同。因此脑电近似熵分析适用于认知过程脑功能活动变化规律研究,有助于了解大脑的工作机制。     

脑电近似熵分析对帕金森病患者认知功能障碍的评估作用

目的：观察帕金森病（PD）患者与对照者的脑电近似熵的差异,并探讨其对PD认知功能障碍的评估作用。方法：对31例PD患者和31例对照组进行简易精神状态检查量表（MMsE）测试、蒙特利尔认知评估量表（MoCA）测试、事件相关电位（ERP）检测P300波潜伏期（P3PL）,采集安静闭眼、闭眼心算、安静睁眼三种状态下的脑电信号,利用非线性参数近似熵对脑电数据进行分析。结果：①与对照组相比,PD组MMSE评分和MoCA评分均降低,P3PL延长,差异有统计学意义;②与对照组相比,在安静闭眼、闭眼心算、安静睁眼三种状态下,PD组的近似熵在大部分脑区降低,差异有统计学意义这些脑区在安静闭眼状态时是Fp1、Fp2、F4、O2、F8、T3、T4、T5、T6,在闭眼心算状态时是Fp1、F3、F4、C3、P3、O1、T3、T5、T6,在安静睁眼状态时除C4外的15个脑区;③与对照组相比,PD患者近似熵变化值于F3、C3、P3、O1降低,差异有统计学意义;④所有受试者安静闭眼、闭眼心算、安静睁眼三种状态下大部分脑区近似熵值与MMSE评分、MoCA评分呈正相关,与P3PL呈负相关。结论：脑电近似熵可以作为一项客观评定PD患者认知功能障碍的电生理指标。     

发作间期癫痫患者脑电非线性分析

目的：通过比较癫痫发作间期不同发作类型患者与正常对照组之间脑电非线性特点,探讨非线性脑电图在发作间期癫痫患者脑功能评价中的意义及应用价值。方法：对发作间期36例癫痫发作患者（其中2i例强直阵挛发作患者和15例复杂部分性发作）和32例健康对照组分别行安静闭眼、闭眼心算、安静睁眼3种脑功能活动状态下的脑电图检查,经专门软件采样处理得出相应的关联维数、近似熵并加以分析。结果：强直阵挛发作组不同脑功能活动状态下关联维数、近似熵与健康对照组相比在安静闭眼、闭眼心算、安静睁眼状态下均无明显差异,复杂部分性发作组与健康对照组相比在安静闭眼状态下于额、顶、颞叶相关导联的关联维数、近似熵下降,闭眼心算状态下近似熵在顶叶、颞叶导联下降。结论：脑电图之关联维数、近似熵有助于评价不同癫痫发作类型患者发作间期的脑功能状态。     

脑卒中后抑郁症静息脑电信号非线性特征提取与分析

目的 探究脑卒中后抑郁症(PSD)患者脑电信号的非线性动力学特征.方法 利用样本熵和LZC复杂度分析的方法对10例健康人和14例脑卒中患者(4例脑卒中后无抑郁症患者及10例脑卒中后抑郁症患者)静息状态下的脑电信号进行复杂度分析.结果 除个别导联(FP1,p4)以外,脑卒中患者组脑电信号的样本熵和LZC复杂度值均小于健康对照组;对于所有导联,脑卒中后抑郁症组脑电信号的样本熵和LZC复杂度值均小于脑卒中后无抑郁症组,并且在导联O1、O2处2参数的差异具有统计学意义(P＜0.05).结论 脑卒中患者相对于健康人表现同步脑电活动增加,且简单有序,其复杂度有所下降;而脑卒中后抑郁症与非抑郁症患者比较前者复杂度下降更为明显,在大脑枕叶尤为突出.本研究有望为脑卒中后抑郁症的辅助诊断提供帮助.     

精神分裂症脑电在不同认知作业下的复杂度分析

为探讨在不同认知作业状态下精神分裂症患者脑电复杂性测度的变化规律,本文利用Lempel-Ziv复杂性测度方法对62例精神分裂症患者和26例正常人群在三种不同精神状态安静闭目、闭眼心算连减和数字划消下的16导联脑电数据进行了分析.实验结果得出:精神分裂症患者和正常在三种精神状态下某些导联复杂性测度的大小有明显差异,复杂度的空间分布规律相似;与安静闭目状态下相比,完成认知作业的两种状态下EEG的复杂度都偏低(a=0.01).认为复杂性测度分析适合研究认知过程中大脑功能活动的变化规律,有助于了解认知过程中大脑的工作机制.     

首发未服药抑郁症患者的额叶α不对称性

目的：考察抑郁症（Major Depressive Disorder,MDD）患者静息态脑电（Resting-State Electroencephalogram,rsEEG）中的额叶α不对称性（Frontal Alpha Asymmetry,FAA）能否作为有效识别抑郁症的神经电生理标记。方法：42名首发未服药MDD患者和42名健康对照被试（Health Control,HC）完成了rsEEG的采集,以及流调中心用抑郁量表、状态焦虑量表、简明情感强度量表负性情感强度分量表的评估。采用重复测量方差分析比较两组在功率谱密度（Power Spectral Density,PSD）与FAA上的差异,采用机器学习算法进行特征筛选与分类验证,并计算所筛选特征与心理量表的相关程度。结果：各电极对中,MDD组右侧电极的PSD均显著小于左侧电极,HC组右侧电极的PSD值均显著大于左侧电极。MDD组的FAA值均显著低于HC组。FAAF4-F3、FAAF6-F5、FAAF8-F7可有效识别MDD,且与抑郁、焦虑、负性情感强度量表得分均呈显著负相关。结论：静息状态下,MDD患者右侧额叶的活动强度较左侧额叶更...     

视觉对人体姿势控制影响的脑功能网络连接机制

目的 研究视觉对人体姿势控制影响及其脑功能网络连接机制。方法 以15名健康青年为研究对象,要求受试者分别进行30 s睁眼、闭眼的双腿站立平衡,采集平衡过程中身体压力中心(center of pressure, COP)和脑电。对COP进行样本熵(SampleEn)计算;对脑电θ、α和β频段,计算相位滞后指数(phase lag index, PLI)构建大脑功能网络,并基于图论计算集聚系数(C)、特征路径长度(L)及小世界网络属性(σ)。结果 人体在双腿站立平衡过程中,闭眼COP_Y样本熵显著高于睁眼(P<0.05)。闭眼α频段PLI平均值显著高于睁眼(P<0.05);闭眼α频段C、σ显著高于睁眼,L显著低于睁眼(P<0.05)。闭眼时α频段额区-中央区-顶区之间的网络连接以及中央区和顶区内连接强度显著高于睁眼(P<0.05)。闭眼时α频段PLI平均值以及C值与COP_Y样本熵中度呈中度负相关(P<0.05)。睁眼时左前额区、左顶区、左枕区α频段PLI平均值与COP_Y样本熵呈中度负相关;闭眼时左...     

严肃游戏训练对脑功能状态改善作用研究

针对专项严肃游戏训练改善脑功能状态、提高注意力展开研究。基于脑电信号样本熵特征,分析训练后脑功能状态的变化,以及长期使用单一训练的刺激耐受性问题。试验采集10名受试者,持续20 d的专项严肃游戏训练前、后的脑电数据,并采用国际公认D-CAT和SRT注意力测试方法评估脑功能状态的变化。提出以alpha波样本熵与beta波样本熵的比值作为特征参数,分析游戏训练改善脑功能。进一步,基于theta/SMR熵值,讨论长期单一严肃游戏训练的刺激耐受性问题。经过20 d专项严肃游戏训练后与训练前相比,脑电信号的alpha波样本熵值呈上升趋势,beta波样本熵值显著降低(0.62±0.05 vs 0.54±0.04,P<0.05),alpha/beta的样本熵比值显著提高(0.44±0.02 vs 0.83±0.20,P<0.05),说明严肃游戏训练可以改善脑功能状态。国际公认的注意力行为测试评估结果支持了相同的结论,即专项严肃游戏训练后,训练者的测试命中值显著提高(35.60±6.21 vs 37.81±6.42,P<0.05),所需反应时间(ms)显著降低(292±25 vs 281±20,P<0.05)。长期单一游戏训练后theta/SMR熵值提高,表明长期采用同一款注意力训练方法,会使被训练者产生耐受性,使大脑对训练的敏感程度降低,适当调整训练方案,将有助于提高训练效率。这一结果,将为脑功能辅助康复治疗方案选择提供支持与帮助。     

脑电近似熵、失匹配负波在检测帕金森病患者认知功能障碍中的评估作用

目的:对比帕金森病(PD)患者与对照组的脑电近似熵(ApEn)、失匹配负波(MMN)检查结果,分析两种方法在帕金森病患者认知功能障碍中的评估作用.方法:病例组15例、对照组36例受试对象均接受常规16信道脑电图检查,选用脑电非线性指数近似熵对安静闭眼、闭眼心算、安静睁眼三种状态下的原始脑电数据进行分析;并收集简易智力状态检查量表(MMSE)得分、MMN的潜伏期和波幅相关数据,运用统计学方法对两组结果进行分析.结果:①病例组与对照组MMN在Cz、Fz点的潜伏期差异虽然没有统计学意义,但从数值上可见病例组的潜伏期有延长趋势;两组在Cz、Fz点的波幅比较差异无统计学意义;②病例组与对照组脑电ApEn对比,只在闭眼心算时,两组于中央感觉运动区(C3)、顶叶(P3)、枕叶(O2)点的脑电ApEn差异有统计学意义,病例组较对照组测值降低.结论:脑电ApEn和MMN潜伏期都可作为认知功能的评价措施.并且闭眼心算状态的脑电ApEn评价效果的敏感性较MMN潜伏期强.三种状态下,闭眼心算的脑电ApEn评价效果最好.     

静息态脑电分析在精神分裂症研究中的应用(综述)

本文从功率谱、协调性和脑电微状态3个指标的改变综述了精神分裂症患者静息态脑电的特征,比较一致的发现是,患者低频δ和θ功率增强,而这种改变似乎未出现在其一级亲属中;γ协调性的降低,且这一改变在患者的局部脑区和全脑均有发现;患者脑电微状态中注意相关的D类微状态覆盖率降低,而其他微状态增加。这些静息态脑电指标的特异性改变,能够帮助我们寻求可能的精神分裂症内表型,为疾病的早期筛查和识别提供可能性。     

基于功能磁共振成像分析不同眼睛状态下低频振幅比

利用功能磁共振成像(f MRI)研究静息态睁眼、闭眼与眼睛生理性开合下人类功能连通性的改变。采用3.0 T西门子磁共振仪对16例志愿者进行扫描,获取不同眼睛状态下f MRI数据,利用低频振幅比提取数据特征,使用方差分析与双样本t检验分析静息态脑功能的差异。结果发现右侧中央后回、右侧颞上回、右侧舌回、左侧中央后回、左侧矩状裂及其周围皮层等脑区存在显著差异,3种状态之间的相互比较也检测出差异显著的脑区。研究表明睁眼、闭眼、自由状态对大脑f MRI的低频振幅比即特定脑区有一定的影响,会造成颞叶、枕叶等区域的差异,而这些差异均与视觉与认知活动相关。     

认知负载状态下的精神分裂症患者脑电图特异性研究

认知功能损害是精神分裂症的三大原发症状之一,在疾病早期发现和高危人群风险预警等方面具有重要价值。为了研究精神分裂症患者在认知负载状态下的脑电图特异性,本试验收集17例精神分裂症患者和19例健康受试者的脑电信号作为对照,基于小波变换提取各频段信号,计算非线性动力学及脑功能网络属性等特征,并利用机器学习算法将两类人群进行自动分类分析。试验结果表明,两组受试者在认知负载状态下,Fp1和Fp2导联在α、β、θ、γ这4个频带的关联维数和样本熵的差异均具有统计学意义,提示大脑额叶功能损伤是精神分裂症认知功能损害的重要原因。进一步基于机器学习的自动分类分析结果表明,将非线性动力学与脑功能网络属性相结合作为分类器的输入特征,所得分类效果最优,其结果显示准确率为76.77%、敏感度为72.09%、特异性为80.36%。本研究结果表明,脑电信号的非线性动力学和脑功能网络属性等特征,或可作为精神分裂症早期筛查和辅助诊断的潜在生物标记物。     

狂躁抑郁症患者在安静状态下的闭眼眼球活动研究

目的 探讨狂躁抑郁症患者安静状态下的闭眼眼球活动(GEM)特征,为临床诊断提供依据.方法 随机选取我院2011年9月～2013年11月收治的确诊为狂躁抑郁症的患者45例作为狂躁抑郁症组,另选取同期我院收治的精神分裂症患者45例(精神分裂症组)和正常人45例(对照组)作为对照,对三组入选对象进行GEM观察记录,并对结果进行分析.结果 狂躁抑郁症组合精神分裂症组患者主要为R波,正常组主要为S波,其中狂躁抑郁症组患者的S波和R波次数在正常组和精神分裂症组患者之间,各组CEM指标存在显著差异(P＜0.05).结论 狂躁抑郁症患者安静状态下闭眼眼球活动具有一定特征,可作为同正常人和精神分裂症患者进行区别的依据.     

基于多尺度排序递归图的糖尿病轻度认知障碍脑电信号分析

研究糖尿病轻度认知障碍(MCI)脑电信号多尺度的确定性特性, 有利于其早期预防和诊断。基于多尺度下的排序递归图, 对15通道闭眼静息态的脑电信号进行多尺度排序递归图确定性分析。4组被试分别为14例糖尿病轻度认知障碍(DM-MCI)、11例糖尿病认知功能正常(DM-nMCI)的患者以及16例无糖尿病轻度认知障碍(nDM-MCI)、10例无糖尿病认知功能正常(nDM-nMCI)的患者。利用单因素方差分析(one-way ANOVA)对4组被试脑电信号的多尺度确定性值进行统计分析, 利用皮尔森相关方法研究多尺度确定性与认知功能之间的相关性。结果显示, 小尺度1≤s≤4时, nDM-MCI组和nDM-nMCI组确定性DET值明显高于DM-MCI组和DM-nMCI组的DET值;大尺度12≤s≤15时, 4组DET值差异性小, 且DM-MCI组所有电极不同尺度下的确定性值均要高于DM-nMCI;轻度认知障碍患者在C3(DM-MCI: 0.83±0.09, nDM-MCI: 0.86±0.09)和C4 (DM-MCI: 0.85±0.08, nDM-MCI: 0.88±0.08, )电极的小尺度下确定性值显著增高, 是认知障碍的主要特征, 且与Boston (P=0.033), FAQ(P=0.026), WAIS (P=0.037), MoCA (P=0.039, P=0.017)等多项认知功能显著相关;糖尿病患者在Fp1(DM-MCI: 0.80±0.09, DM-nMCI: 0.75±0.07)、Fp2(DM-MCI: 0.80±0.09, DM-nMCI: 0.75±0.01)和Oz(DM-MCI: 0.76±0.06, DM-nMCI: 0.73±0.07)小尺度确定性和Fp2(DM-MCI: 0.96±0.03, DM-nMCI: 0.94±0.01)大尺度确定性显著降低, 是糖尿病的重要特征。基于多尺度排序递归图的确定性可用于分析与认知功能下降和糖尿病相关的脑电特征。     

脑象图技术对有自杀意念大学生的识别价值

目的:探讨脑象图技术对有自杀意念大学生的识别价值,分析脑象图指标的特征。方法:选取有自杀意念的大学生154人,无自杀意念的大学生192人,对两组大学生进行心理量表测试和脑象图技术测评分析。结果:在静息、运算、慢节奏音乐和快节奏音乐四个状态下,有自杀意念组的大学生在F3的抑郁值、F4的锁定值、F7的过稳态值均显著高于无自杀意念组的大学生(P0.05);在平静状态和快节奏音乐状态下,有自杀意念组的大学生在Fp1的逃逸值、Fp2的中心集结值显著高于无自杀意念组(P0.05);但是在运算和慢节奏音乐状态下,有自杀意念组在O1的逃逸值显著低于无自杀意念组(P0.05);同时有自杀意念组在平静状态下Oz的逃逸值、在运算及慢节奏音乐状态下Fz的中心集结值显著低于无自杀意念组(P0.05)。结论:脑象图的抑郁值、锁定值、过稳态值、逃逸值、中心集结值可以有效预测有自杀意念的大学生。     

阴性及阳性症状为主型精神分裂症患者脑功能网络分析

目的:研究以阴性症状为主和以阳性症状为主的精神分裂症患者脑功能网络拓扑结构的异同.方法:对14名以阴性症状为主的精神分裂症患者(阴性组)和14名以阳性症状为主的精神分裂症患者(阳性组)在静息状态下功能磁共振图像进行分析,结合复杂网络理论来构建脑功能网络,分析网络拓扑结构,并与14名正常人(对照组)进行比较.结果:三组被试静息状态的脑功能网络都具有小世界网络特性,而与对照组相比,阴性组和阳性组静息状态脑功能网络的小世界特性均有所下降,其中阴性组比阳性组略低.结论:从全局组织结构角度证明了精神分裂症患者脑功能网络发生改变,并且阴性精神分裂症患者与阳性精神分裂症患者存在不同的脑功能网络拓扑结构,提示阴性和阳性精神分裂症可能存在不同的神经生物学基础.     

五音乐曲对精神分裂症脑电活动率的影响

目的 :观察五音乐曲刺激对精神分裂症患者脑电活动产生的影响。方法 :选取 2 0例精神分裂症患者和 10名正常对照 ,分别记录安静时段及聆听五音乐曲时段的脑电图 ,将脑电信号转化为功率数值 ,将 β/α定义为脑电活动率。 结果 :1、正常人与精神分裂症患者的脑电活动率在安静状态差异无显著性 (P >0 0 5 )。在听乐曲时患者的脑电活动率在C3、T3、T4、T5导联中 ,明显高于正常人 (P <0 0 5 )。 2、正常人在安静状态和听乐曲时其左右脑脑电活动率差异无显著性 (P >0 0 5 )。精神分裂症患者在安静状态左右脑脑电活动率在O1、O2及T5、T6导联间差异有显著意义 (P <0 0 5 ) ,并且听乐曲时在P3、P4和C3、C4以及F7、F8导联间差异有显著意义 (P <0 0 5 )。结论 :在五音乐曲的刺激下 ,精神分裂症患者的脑电反应与正常人不同。     

精神分裂症患者的脑电图与CT检查分析

目的:用脑电图(EEG),计算机断层扫描(CT)检查,对精神分裂症患者脑电活动和大脑结构特征与规律进一步认识。方法:86例精神分裂症患者均在安静状态下进行EEG常规参考导联,双极导联描记,描记时间20~30分钟,86例患者中52例作脑CT扫描。结果:本组86例精神分裂症患者中,EEG检查结果24例异常,异常率28.6%,均为轻度异常。86例中52例作脑CT检查,检查结果13例异常,异常率25%。结论:精神分裂症患者中,少部分有一定程度的大脑功能障碍与脑结构改变的表现。     

基于相位幅度耦合的酒精依赖患者ERP脑网络分析

探索相位幅度耦合和复杂网络方法在酒精依赖患者事件相关电位的脑网络机制研究中的应用。以开源的76例酒精依赖患者和45例健康对照在延迟匹配样本范式中的事件相关电位为研究对象。首先对数据进行预处理,然后使用调制指数方法,计算所有导联对间theta-gamma、alpha-gamma相位幅度耦合(TGC、AGC)强度,构建因果脑网络,并计算网络密度为0.3时的脑网络图论参数。此外,还计算导联内theta、alpha、beta、gamma节律小波包能量,以及疲劳因子,数据以四分位数表示50%(25%, 75%)。结果表明,只有非靶刺激时两组之间的耦合强度有显著差异。酒精依赖患者多个导联对间的TGC、AGC均显著降低(分别占比15.29%、1.29%,均P<0.05),平均耦合强度显著降低,以TGC尤为明显[TGC: 0.014(0.011, 0.018) vs 0.012(0.010, 0.014), P=0.002; AGC: 0.012(0.010, 0.014) vs 0.011(0.010, 0.012), P=0.005]。在TGC网络中,酒精依赖患者的特征路径长度[84.13(60.96, 110.33) vs 104.24(86.93, 118.98), P=0.005]、直径[222.40(154.78, 254.39) vs 253.39(207.82, 307.99), P=0.003]显著增加,平均聚类系数[0.013(0.010, 0.019) vs 0.009(0.008, 0.012), P<0.001]、全局效率[0.014(0.011, 0.016) vs 0.011(0.010, 0.013), P<0.001]、平均局部效率[0.017(0.013, 0.022) vs 0.013(0.011, 0.017), P<0.001]、传递性[0.011(0.008, 0.016) vs 0.008(0.007, 0.010), P<0.001]均显著降低。AGC网络的结果与TGC网络的结果相似,但是其直径无统计学差异。酒精依赖患者多个导联的theta、alpha、beta节律小波包能量显著降低(分别占比95.08%、100%、50.82%,均P<0.05),部分导联的疲劳因子显著降低(占比45.90%,均P<0.05)。在非靶刺激试验时,酒精依赖患者的皮层兴奋性增强,大脑抑制控制能力减弱,TGC和AGC脑网络的功能分离和整合能力降低,脑网络拓扑组织紊乱。     

功能磁共振脑连接度中心性对精神分裂症症状的预测评估

精神分裂症是一种严重影响患者身心健康的精神类疾病,绝大部分患者需要终身服药以控制症状,因此药物疗效的评估预测对于患者治疗方法的选择十分重要。采用功能磁共振的脑连接度中心度(DC)指标,分析临床常用抗精神病药物利培酮和氯氮平对大脑功能的影响,并尝试建立预测评估两种药物疗效的方法。基于44例精神分裂症患者(20例利培酮治疗组、24例氯氮平治疗组)和30例健康志愿者的脑静息态功能磁共振成像数据,首先采用方差分析得到患者组与正常组间的差异脑区,然后根据这些脑区的DC值,用多变量支持向量回归算法构建回归模型,探讨用DC值评测患者症状的可行性。结果发现,两个患者组的丘脑、脑岛及初级感知运动相关皮层的功能连接特征存在显著的异常(P< 0.05),且可以有效地预测氯氮平组患者的阴性症状(r=0.448, P<0.05),但未能较好地预测利培酮患者的症状。在统计对比分析的基础上,利用回归模型,标识出抗精神疾病药物作用的部分重要脑区,因而有助于将来患者治疗的药物选择。