基于工作記憶模型的腦力疲勞檢測方法研究.pdf

1、基于工作記憶模型的基于工作記憶模型的腦力疲勞檢測腦力疲勞檢測方法方法研究研究ResearchonthedetectionmethodofthementalfatiguebasedonNbacktask領(lǐng)域：生物醫(yī)學(xué)工程作者姓名：王曉璐指導(dǎo)教師：楊春梅副教授周鵬副教授企業(yè)導(dǎo)師：天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一四年十二月摘要摘要隨著社會(huì)發(fā)展，人們生活節(jié)奏的加快、工作壓力的增加，在如軍事作業(yè)人員、駕駛員、外科手術(shù)醫(yī)師、值夜班者等人群中，

2、腦力疲勞的發(fā)生比例也隨之增加。而嚴(yán)重的腦力疲勞會(huì)對人們的工作和生活產(chǎn)生極大的負(fù)面影響，甚至威脅人類的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，對腦力疲勞的檢測是十分重要的，它能夠?yàn)槠陬A(yù)警提供依據(jù)，幫助后續(xù)疲勞對抗措施的有序進(jìn)行，從而減輕甚至消除腦力疲勞帶來的危害。本論文設(shè)計(jì)了一種新型工作記憶任務(wù)（Nback）實(shí)驗(yàn)，將原本單一考察某一方面記憶的Nback劃分為同時(shí)調(diào)用空間、顏色、形狀記憶的新實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)被試者訓(xùn)練情況調(diào)節(jié)負(fù)荷強(qiáng)度，從而更有效的誘發(fā)被試者腦力疲

3、勞；在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，記錄被試者腦電（electroencephalography，EEG）和Nback實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，并加入被試疲勞量表的填寫；根據(jù)采集到的樣本，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，篩選導(dǎo)聯(lián)及特征，最終建立腦力疲勞預(yù)測回歸模型；通過對腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)量化標(biāo)注，比較了使用不同腦力疲勞程度標(biāo)注建立的腦力疲勞模型優(yōu)劣；此外，驗(yàn)證了腦力疲勞模型的跨時(shí)間、跨個(gè)體預(yù)測的正確性；并針對腦力疲勞標(biāo)注不統(tǒng)一的現(xiàn)象，探討腦力疲勞融合標(biāo)注的效果。得到的主要結(jié)論有：以

4、擬合優(yōu)度檢驗(yàn)為判據(jù)，使用搜索技術(shù)結(jié)合交叉驗(yàn)證篩選用于腦力疲勞預(yù)測模型的導(dǎo)聯(lián)和特征，可建立腦力疲勞預(yù)測的回歸模型；在對樣本進(jìn)行標(biāo)注時(shí)，使用等效實(shí)驗(yàn)時(shí)長比等效正確率效果更好，前者最終建立的腦力疲勞預(yù)測回歸模型其R2能達(dá)到0.9以上，腦電特征對腦力疲勞程度的解釋性較強(qiáng)；對模型進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，建立的預(yù)測回歸模型具有一定的跨時(shí)間、跨個(gè)體正確性，且不具有性別差異，但模型并不十分穩(wěn)定，仍需要進(jìn)行時(shí)間校正、個(gè)體校正，以及優(yōu)化腦力疲勞的標(biāo)注；對腦力疲勞融合