心算負載任務對事件相關電位信號特征影響的研究.pdf

1、目的：事件相關電位是神經(jīng)科學研究中一種重要的認知電位，也是基于腦電腦-機接口常用的特征信號之一。心算任務引起的心理負載能夠誘發(fā)出事件相關電位。本研究設計了三種心算任務，探討三種心算任務引起的心理負載誘發(fā)事件相關電位特征信號的效果和特點，為構建基于事件相關電位特征信號腦-機接口新范式提供理論依據(jù)和技術支持。
　　方法：利用Matlab編程，實現(xiàn)三種實驗范式的設計；組織8名健康受試者并采集在三種心算任務條件下的腦電信號；時域上研究事件

2、相關電位的波形特征，頻域上利用格蘭杰因果關系分析方法研究不同任務下的腦功能網(wǎng)絡連接，此外利用樣本熵分析特征信號復雜度。探討三種心算任務誘發(fā)事件相關電位特征信號的效果和特點，最后利用支持向量機的方法對提取的特征信號實現(xiàn)分類。
　　結果：三種實驗范式在時域上都能夠誘發(fā)比較明顯的P300成分，且在中央?yún)^(qū)和頂區(qū)的幅值較大。
　　（1）不同心理負載任務誘發(fā)的P300的潛伏期不同，表明了處理信息速度上的差異，簡單計數(shù)心算任務和隨機數(shù)字心

3、算任務相對簡單，受試者的反應速度較快，潛伏期小，漢字筆畫心算任務較復雜，被試需要更長的時間處理信息，P300潛伏期平均延長50±15ms。
　　（2）簡單計數(shù)心算實驗誘發(fā)的幅值最大，平均幅值為16.3±0.9微伏，隨機數(shù)字心算任務次之，幅值為10.9±0.4微伏，而漢字數(shù)字筆畫心算任務誘發(fā)的P300幅值最小，平均幅度為8.5±0.2微伏，即任務難度增加，P300幅值減小；隨實驗次數(shù)的增加，簡單計數(shù)任務引起受試者產(chǎn)生明顯的適應性，幅

4、值減小最為顯著，幅度降至初始實驗時幅值的66.3％，隨機數(shù)字心算任務誘發(fā)的P300的幅值因適應性降至初始實驗時的82.6%，而較復雜的漢字數(shù)字筆畫心算任務誘發(fā)的P300幅值較為穩(wěn)定，沒有太大浮動。
　?。?）在頻域上復雜心算任務心理負載高，腦活動增強，腦網(wǎng)絡連接緊密程度高于簡單心算任務；此外高頻段網(wǎng)絡連接強度遠遠高于低頻網(wǎng)絡；較復雜任務引起額頂枕區(qū)更緊密的網(wǎng)絡連接。
　?。?）受試者在非注意狀態(tài)下的樣本熵值高于注意狀態(tài)。在注

5、意狀態(tài)下，大腦處于有序的狀態(tài)，神經(jīng)細胞間非線性連接較少，樣本熵值?。辉跐h字數(shù)字筆畫心算任務時，大腦需要處理的信息種類復雜，神經(jīng)細胞間的非線性連接較多，復雜度高，樣本熵值平均大于其他任務狀態(tài)。
　?。?）采用支持向量機方法對特征值分類，結果表明隨疊加次數(shù)的增加，分類正確率提高，而相同的疊加次數(shù)下基于樣本熵的分類正確率高于基于波幅的分類結果。疊加10次時，基于波幅的分類結果正確率可達90%，而要達到相同的分類正確率，基于樣本熵的算法只