一种用于分析头部正弦转动诱发视动眼震图的算法

本文介绍了一种用于分析由头部作正弦转动而诱发视动眼震的算法,它可用于分析从0.05Hz到1Hz之间正弦前庭刺激所引起的眼震,采集眼动及头部运动速度信号,累积眼动位置与前庭动眼反射通路的增益与相位。该算法与以往的算法不同,以往的算法主要是基于下列两点:①选择眼动的速度,即采用眼震信号的斜率作为快、慢相的分类;②采用快相之间的慢相号的多项式外推法以获得慢相位置的重建。而在新的算法中,我们首先假设前庭-动眼对头部正弦转动的反应也是正弦形式,其反应     

眼震信号的计算机采样方法

一、眼震电图的特点利用眼震电图判定前庭功能,在航天、航空、航海人员的选拔和健康鉴定及耳神经科疾病的诊断等方面,均有广泛的应用。前庭感受器受到角加速度刺激时,眼球就会产生一系列节律性的摆动,称为前庭动眼反射。眼球的摆动,可以引起角膜—网膜电位变化,它与眼球移动的角度近似成线性关系,将一对引导电极置于双眼外侧颞部,参考电极置于额中部,可以记录下这种电变化,经放大后在笔记录器上记录下来,就称为眼震电图(图1)。     

眼动系统研究

Ⅲ前庭眼动系统引言如[1]所述,眼动系统的输出都是眼动信号EOG(Electro oculargraph),然而随着刺激的不同,系统会有不同的神经通路,不同的解剖生理构成。本文研究的眼动信号是典型的眼震图ENG(Electronystagmograph)。众所周知,前庭器官中的半规管是人体运动平衡系统中的重要组成部分,担负着角加速     

高抗干扰性的红外光电反射眼动测量仪

眼球运动的测量在生理学、心理学和某些神经疾病的临床诊断上都有重要的意义。本文作者试制的红外光电反射眼动测量仪,国内尚未见到。它是通过红外发光管、光敏管发射和接收眼球左右运动时角膜与巩膜反射红外光线大小的变化来测量眼动的。设计特点是:1.采用5KC固定频率脉冲驱动红外发光管,克服了一般直流激励易受干扰的缺点。2.用高共模抑制率差分放大器作前放,减小共同的巩膜反射信号影响。3.设计同步检测电路,首先用同步另位箝位抑制无关干扰,接着用同步另阶保持法检出眼动信号。4.采用有三维调节的“眼镜”式固定架,使调整方便,又能克服头动影响。 实验使用结果性能良好,能在半暗室或明室条件下方便操作,灵敏度达到0.2°左右,频率响应调整在1KC左右,已接近国外文献报道的先进水平,有利于推广到生物学研究领域及医学临床应用。文中还简述了用于本实验的EOG法眼动仪。     

辨识脑电诱发响应的参数模型方法

本文介绍一种辨识单次诱发响应的参数建模方法,特点是既考虑自发脑电的影响,又考虑眼球运动所引起的假象,采用ARX(具有外输入的AR模型)算法。把观察值看成信号(诱发响应)、自发脑电和眼动伪迹的迭加,后两者视为外来输入,即噪声。自发脑电视为由白噪激励AR模型产生,眼动干扰看成眼电图EOG经一确定性传递函数产生,而诱发响应则看成平均诱发响应经一滤波器后产生。这些模型的参数可以根据测量得的两个输入(平均诱发响应和EOG)与一个输出(测量得的总脑电)估得,并采用FPE判据定阶。仿真实验和实际测试结果证明所提出的模型能大大提高单次观察的信噪比,并能满意地分辨总记录中信号和噪声的贡献。这一方法还能有效地减小眼球运动在脑电图中引起的伪象,作者认为所提出的方法在神经科学研究中很有用,因为这类研究中常要考察中枢神经系统的自适应机制,或分析某些参数随着各次测试的     

头眼协调运动控制仿生模型

深入分析灵长类动物在注视点转移过程中眼球运动、头部运动及头眼协调运动的关系,将头眼协调运动的神经生理机制引入工程领域,改善机器人视觉系统的头眼协调问题。提出一种仿生型机器人头眼协调运动控制策略,将注视转移过程分为初始的快相和随后的慢相两个阶段。快相组合了高速眼球扫视运动(saccade)眼球运动和缓慢的头部运动,两者协调配合迅速切换注视点至新的目标;慢相通过前庭动眼反射(VOR),依靠头和眼的等量反向旋转运动维持目标稳定的同时,调整头部位置,使其朝向目标。建立了注视转移的仿生控制模型。仿真结果与生理学实验数据进行了对比分析,证明了所提控制策略与控制模型的可行性。     

眼动系统研究——Ⅱ、眼动研究的信号方法

概述眼动研究的信号方法就是把用各种检测手段获得的系统在某种刺激下输出——眼动过程看作一个信号,可以利用信号处理的整套技术来处理。目前在眼动系统的研究中已被广泛应用,获得了很好的效果。信号处理方法是眼动研究不可缺少的方法。首先各种检测方法获得的眼动信号不可避免     

数值模拟人双耳感受体位变化的机制

目的探究双耳3对半规管在感受有角运动时力学行为表达的规律。方法采用有限元法数值模拟一例健康人头部水平正弦转动时左、右耳3对半规管的力学响应。结果各平衡感受器嵴顶局部位移响应随着嵴顶位置改变而变化,但是3对嵴顶的体积应变响应是规律的,每对嵴顶均以与激励相同的频率等幅度膨胀或收缩。水平、前、后半规管3个嵴顶的体积应变幅值绝对值的比值恒定,近似为1.00︰0.80︰1.72。此外,水平半规管和前半规管嵴顶体积应变响应的相位相同,且与头转动速度的相位约相差14.4°,与后半规管嵴顶体积应变响应的相位相差180°。结论嵴顶体积应变可以较好地表征3对半规管感受有角运动的规律,其幅值、频率和相位可以分别反映刺激角速度的幅值、频率和相位,这一规律为进一步建立前庭眼反射的数量依存关系奠定基础,同时为眼震检查定量评估前庭功能提供理论依据。     

视跟踪系统的信号处理

本文选择了眼动的视跟踪信号作为研究小脑机制的窗口，将临床记录的与小脑疾病有关的４０例病人作为对象（另加４０例正常人作为对照），根据眼动系统神经生理知识，提出信号处理的特征提取方法。将视跟踪信号分割为近似平稳跟踪信号（简称基干波）及近似扫视信号，将近似扫视信号部分的最大扫视速度、各扫视波扫视速度在１５～５００／ｓ、５０～８００／ｓ及大于８００／ｓ三个区段内的频数作为信号特征，在统计处理的基础上，发现几种小脑病人与正常人特征相比有显著性差异，揭示了小脑在视跟踪中的重要作用，从而为临床特别是功能性疾病的早期而又准确的诊断提供参考。     

再议有关脑电图描述中睡眠分期的问题

在一些有关普通脑电图的稿件中，大谈特谈某种异常波见于快速眼动（REM）睡眠期，某种波见于非快速眼动（NREM）睡眠Ⅰ期、Ⅱ期……。但究其方法，连眼电极也未安，没有眼动图，这样的描述靠谱吗？     

人内耳半规管嵴顶时间常数的定量分析

目的 通过数值仿真和实验定量探究人内耳前庭半规管中的嵴顶时间常数,明确半规管编码角运动的时间过程。方法 建立人双耳半规管数值模型,通过流固耦合数值模拟嵴顶的生物力学响应,进而计算嵴顶的力学松弛时间常数。同时,对志愿者进行前庭眼反射实验,根据志愿者的眼震慢相角速度计算嵴顶的时间常数。结果 通过人内耳半规管数值模型计算得出的嵴顶力学松弛时间常数为3.75 s。通过实验测量得出平均嵴顶时间常数约为4.86 s。数值模型和实验中的结果近似保持一致。结论 人内耳前庭半规管中的嵴顶时间常数大约为4.86 s,反映了嵴顶力学松弛和半规管传入神经适应性的联合作用效果,体现了半规管编码角运动的时间过程。     

《系统生理学》

本书是根据系统科学的观点和方法,研究生理系统的专著。全书共分20章:1.绪论,2.细胞膜的静态分析,3.神经膜的动态分析,4.细胞水平的神经信息系统,5.视觉系统,6.听觉系统分析,7.瞳孔光反射与肺-心反射,8.前庭-眼反射,9.骨骼肌的基本特性,10.肌梭反馈系统,11.眼动控制及手眼协调动作,12.人体组织中波的传播及关节控制,13.血管系统分析,14.心脏系统分析,15心血管系统控制,19.人与复杂动态系统相互作用模型,20.适应性模     

眼动系统研究

Ⅳ主动性眼动系统引言眼动的类型有多种,除前述的前庭眼动系统(一般为眼震形式)外,还有一大类是是受意识控制的眼动(或称主动眼动过程)。按刺激形式可分为以下几类: ·凝视系统·扫视系统·视跟踪系统·视动系统·幅辏系统本文主要对两个较为简单的眼动系统——扫视系统和视跟踪系统作些介绍,其他系统只作简要叙述。     

眼震电刺激器的研制

眩晕症与前庭神经系统的功能异常和病理变化有着直接联系,眼震电图仪是前庭神经系统功能检查和评定的重要设备.本文首先介绍了眼震电的概念和眼震电刺激器的功能,比较了几种常见的眼震电刺激器,重点介绍了LED视屏刺激器.眼震电刺激器可以产生定标、凝视、扫视、视跟踪、视动等多种刺激方式,有控制和驱动电路简单、诱发效果好、环境适应性好、易于升级、成本低等优点,在临床上有着广泛的应用前景.     

客观视力智能测试方法的研究

笔者以Ohm′s原理〔3〕和Wolin′s测试系统〔4〕为基础,设计研制出一种新型的智能式客观视力测试系统,使客观视力的测试过程全部实现了智能化和自动化。该系统操作方便,试测结果准确可靠,用该系统测得的客观视力与用国际准视力表测得的主观视力之间有很高的相关性(相关系数γ=0.918)。 文中介绍了客观视力智能测试的工作原理及测试方法,详细阐述了一种新的眼动信号处理方法:慢相速度互相关分析法及互相关的简化运算式,简要介绍了测试系统的硬件结构和软件流程。笔者认为互相关分析法比其它信号处理方法更适合于眼动信号的识别分类处理。     

基于眼动信号的便携式无线智能交互系统设计

肢体运动障碍患者由于无法控制四肢操控现代化的电子设备(如手机、平板等)与外界交流,因此很难融入信息化的社会。设计一个基于眼动信号的便携式无线智能交互系统,帮助使用者利用自身眼动信号控制电子设备,实现与外界的沟通。该系统包含模拟电路和数字电路两部分,模拟电路实现眼动信号的滤波、放大等处理,数字电路将模拟信号转换为数字信号,并实现对信号的实时分析处理,主要包括采用基于短时能量的端点获得信号活动段的起止位置,并将位置、幅值、波峰数等作为信号特征选择量,然后采用过零点分析和动态阈值方法识别不同类型的眼动信号,利用状态机定义不同类型的眼部信号与电子设备中鼠标动作的对应关系。选择15名使用者进行试验测试,要求被试根据随机指令控制眼部实现5个不同动作,包括眼球向上看、向下看、向左看、向右看、主动眨眼,每个动作共执行100次。测试结果表明,每个眼部动作平均识别准确率大于94%,最低平均信息传输率大于22 bits/min,因此能够利用眼动信号代替鼠标实现对电子设备的控制,实现字符输入、拨打电话、听音乐以及浏览网页等功能。     

基于参数模型和独立分量分析的事件相关诱发电位单次提取

我们针对脑电事件相关电位（ERP）这种信噪比极低的信号检测问题，提出了两种ERP信号单次提取方法，能非常有效地同时去除自发脑电、眼动伪迹和工频噪声三种常见噪声。（1）首次对自发脑电、眼动伪迹和工频噪声这三种常见成分连同事件相关电位同时进行ARX建模，利用基于最小二乘（Ls）的ARX算法进行参数辨识获得提取结果；（2）利用独立分量分析，采用FastICA算法进行事件相关电位的提取。明确指出ICA分解的一些重要分解特性及其内在机理，针对实际情况对FastICA算法进行了改进，实现了分解结果对ERP成分的自适应映射。数值仿真实验结果表明两种方法均有较高的信号分解提取能力。     

睡眠呼吸暂停综合征患者的睡眠分期算法研究

针对可穿戴睡眠监测缺乏有效的自动睡眠分期和睡眠质量评价方法这一问题,提出一种适用于睡眠呼吸暂停综合征患者的自动睡眠分期方法。通过心电图R-R间期序列,分别得到心率变异性、呼吸幅度变异性和呼吸率变异性信号。以此为基础,提取时域、频域及非线性特征共55个。利用门控循环单元网络,分别构建清醒-睡眠二分类、清醒-快速眼动-非快速眼动睡眠三分类、清醒-快速眼动-浅睡-慢波睡眠四分类、清醒-快速眼动-非快速眼动Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ期五分类等共4个不同分类粒度的睡眠分期模型;采用损失函数类别加权方法,有效降低数据非平衡对分期结果的影响。验证数据来自SHRS数据库的274例患者。借助准确率、Cohen's Kappa系数和睡眠结构指标对该睡眠分期方法进行性能评价。结果表明4个分类器的准确率分别为85.06%、75.44%、63.80%、62.13%,Cohen's Kappa系数达到了0.54、0.49、0.41、0.41,睡眠结构分析评估与临床结果之间的差异无统计学意义。所提出的方法基本满足睡眠质量评估的需求,适用于可穿戴睡眠监测应用。     

半规管与动物敏捷度

正半规管是脊椎动物内耳的一个古老组成部分。在有颌动物(有颌骨的脊椎动物)的听泡中,骨性管道和其中的膜性管道组成了半规管,每侧听泡中各有上、外、后3个半规管,代表空间3个不同的平面,分别感受运动过程中头部在不同方向的旋转~([1])。大脑将半规管的传人冲动与耳石、视觉和本体感觉的信息进行整合分析,进而调整运动过程中躯体的姿势和动作~([2])。注视锁定是半规管最重要的功能之一,这一功能是通过前庭眼反射和前庭丘反射实现的,在运动中眼外肌和颈部肌肉需要配合躯体     

快速眼动睡眠剥夺对中枢5-羟色胺缺失小鼠orexin阳性神经元活性的影响

为探讨中枢5羟色胺(5-HT)的缺失对正常睡眠和快速眼动睡眠剥夺(REM sleep deprivation)情况下orexin阳性神经元活动的影响,本研究利用中枢5-HT神经元缺失的条件性基因敲除小鼠(Pet1-Cre/Lmx1b flox/flox CKO小鼠),采用小平台水环境法建立小鼠快速眼动睡眠剥夺模型,免疫组化方法观察野生型小鼠和中枢5-HT神经元缺失小鼠在正常睡眠状态及8 h快速眼动睡眠剥夺后下丘脑内orexin阳性神经元的数量,免疫组化双标法观察orexin/c-fos双标神经元占orexin阳性神经元的比例。结果显示:CKO小鼠睡眠剥夺前后orexin阳性神经元的数量未见明显差别,与野生型小鼠相比亦未见统计学差别;在正常睡眠状态下(对照组),CKO小鼠orexin/c-fos双标神经元的数量与野生型小鼠相当,但睡眠剥夺后明显低于野生型小鼠睡眠剥夺组。本研究结果提示,作为维持觉醒的重要神经递质5-HT的缺失可能降低了中枢神经系统的觉醒水平,致使睡眠剥夺不能提高促发和维持觉醒的orexin阳性神经元的活性。