基于雙譜的頭表腦電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究.pdf

1、腦電（Electroencephalograph，EEG）是一種復(fù)雜的非線性、非高斯的隨機(jī)信號(hào)。通常，我們使用功率譜分析或相干分析的方法處理腦電信號(hào)，這樣可以提取腦電在頻域上的信息。然而，功率譜或相干分析的方法丟失了包括信號(hào)的相位信息在內(nèi)的高階信息，只是處理信號(hào)的二階矩，反映了信號(hào)二階矩的幅頻特性。為了更加深入地研究腦電信號(hào)，提取包括相位信息在內(nèi)的高階信息，我們使用雙譜分析的方法處理EEG信號(hào)，它可以檢測不同信號(hào)之間在不同頻率上的非線性

2、耦合現(xiàn)象。
　　本文基于雙譜理論實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，利用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)基于雙譜的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法進(jìn)行系統(tǒng)的分析。然后使用雙譜分析的方法處理在Oddball實(shí)驗(yàn)下P300任務(wù)態(tài)的腦電信號(hào)，并構(gòu)建頭表腦電網(wǎng)絡(luò)，目的是找到一種更加有效的方法，更加深入地研究認(rèn)知過程中，腦區(qū)之間的信息交流。本文主要工作如下：
　?。?）由于雙譜分析可以驗(yàn)證不同信號(hào)之間在不同頻率上的非線性耦合，本文構(gòu)建仿真信號(hào)，檢驗(yàn)信號(hào)之間的耦合結(jié)果，得到了在同一個(gè)時(shí)間序列下

3、的不同信號(hào)在不同頻率下的4種耦合模式。構(gòu)建這四種耦合模式下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，更加形象地描述仿真信號(hào)之間在不同頻段上的耦合關(guān)系，證明雙譜在捕捉信號(hào)之間非線性耦合的可靠性。
　?。?）將雙譜分析應(yīng)用到Oddball實(shí)驗(yàn)的任務(wù)態(tài)EEG研究中，估計(jì)兩兩信號(hào)之間在不同頻率上的非線性耦合?？紤]到腦電的頻段劃分，我們關(guān)注十種耦合模式下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)果。發(fā)現(xiàn)有四種耦合結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)與P300幅值之間存在穩(wěn)定、較強(qiáng)的相關(guān)性，最終得到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，說明了在任務(wù)

4、態(tài)時(shí)大腦之間不同頻段的信息交互現(xiàn)象，并且這些耦合模式的腦網(wǎng)絡(luò)存在從前額葉到頂枕葉的長程連接，這與P300發(fā)生的腦區(qū)以及誘發(fā)產(chǎn)生 P300時(shí)腦區(qū)之間相互作用以及腦區(qū)之間的長效連接是一致的。
　　本研究對(duì)于我們更加深入地研究P300的腦機(jī)制有著重要的意義，研究發(fā)現(xiàn)在完成高階神經(jīng)認(rèn)知的過程中，腦區(qū)之間存在信息交互，同時(shí)信息的交流伴隨著頻段之間的非線性耦合現(xiàn)象。P300被認(rèn)為是高階認(rèn)知過程中的一種生物指標(biāo)，同時(shí)這些認(rèn)知過程與腦區(qū)間的網(wǎng)絡(luò)連