低频重复经颅磁刺激对孤独症儿童脑电节律的影响

孤独症谱系障碍(ASD)是一种涉及多种神经系统的复杂发育障碍性疾病,主要表现为社交沟通障碍以及刻板行为。脑电图(EEG)测量与皮层突触活动相关的神经电生理变化,对检查者无损伤,已被证明是检测神经疾病的有力工具。为深入研究低频重复经颅磁刺激(r TMS)应用于ASD患者康复的作用,本文招募32名ASD被试,其中16名ASD患者作为实验组,16名ASD患者作为对照组,用频率为1 Hz的r TMS调控实验组,基于快速傅里叶变换提取额叶、顶叶、左颞叶、右颞叶、枕叶五个脑区的节律,用非参数估计中的Welch法计算四个频段的相对功率及额叶内通道之间的相干性,并分析所有ASD被试干预前后静息态脑电特征值的变化。统计实验组干预前后的孤独症行为量表(ABC),计算并比较干预前后各项指标得分。结果显示经过r TMS干预之后,ASD患者右颞叶和顶叶δ频段的相对功率普遍降低,额叶通道之间的相干性降低。此研究表明r TMS能够改善ASD患者的注意力、执行能力、语言能力,减少刻板行为和过激行为。     

基于小波变换结合经验模态分解提取孤独症儿童脑电异常特征研究

孤独症的早期发现与及时干预至关重要。本文结合小波变换和经验模态分解(EMD)提取脑电信号(EEG)特征,比较分析孤独症儿童和正常儿童脑电信号的特征差异。试验共采集了25例(20例男孩,5例女孩)5~10岁孤独症儿童和25例5~10岁正常儿童的脑电信号,基于小波变换提取C3、C4、F3、F4、F7、F8、FP1、FP2、O1、O2、P3、P4、T3、T4、T5和T6的alpha、beta、theta和delta频段的节律波,再进行EMD分解得到固有模态函数(IMF)特征,以支持向量机(SVM)实现孤独症和正常儿童脑电的分类评估。试验结果表明,小波变换和EMD结合的方法可以有效地识别孤独症儿童和正常儿童的脑电信号特征,分类正确率达到87%,相比文中小波结合样本熵方法提取脑电特征分类评估的准确率高出将近20%。所提取的四种节律波中,delta节律(1~4 Hz)波的分类正确率最高,特别是在前额F7通道、左前额FP1通道和颞区T6通道其分类准确率均超过90%,能够较好地表达孤独症儿童脑电信号的特点。     

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。