心算負(fù)載任務(wù)對事件相關(guān)電位信號特征影響的研究.pdf

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

2、相關(guān)電位的波形特征，頻域上利用格蘭杰因果關(guān)系分析方法研究不同任務(wù)下的腦功能網(wǎng)絡(luò)連接，此外利用樣本熵分析特征信號復(fù)雜度。探討三種心算任務(wù)誘發(fā)事件相關(guān)電位特征信號的效果和特點，最后利用支持向量機(jī)的方法對提取的特征信號實現(xiàn)分類。
　　結(jié)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(fù)載任務(wù)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(wù)和隨機(jī)數(shù)字心

3、算任務(wù)相對簡單，受試者的反應(yīng)速度較快，潛伏期小，漢字筆畫心算任務(wù)較復(fù)雜，被試需要更長的時間處理信息，P300潛伏期平均延長50±15ms。
　?。?）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(jī)數(shù)字心算任務(wù)次之，幅值為10.9±0.4微伏，而漢字?jǐn)?shù)字筆畫心算任務(wù)誘發(fā)的P300幅值最小，平均幅度為8.5±0.2微伏，即任務(wù)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(wù)引起受試者產(chǎn)生明顯的適應(yīng)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(jī)數(shù)字心算任務(wù)誘發(fā)的P300的幅值因適應(yīng)性降至初始實驗時的82.6%，而較復(fù)雜的漢字?jǐn)?shù)字筆畫心算任務(wù)誘發(fā)的P300幅值較為穩(wěn)定，沒有太大浮動。
　　（3）在頻域上復(fù)雜心算任務(wù)心理負(fù)載高，腦活動增強(qiáng)，腦網(wǎng)絡(luò)連接緊密程度高于簡單心算任務(wù)；此外高頻段網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低頻網(wǎng)絡(luò)；較復(fù)雜任務(wù)引起額頂枕區(qū)更緊密的網(wǎng)絡(luò)連接。
　　（4）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(xì)胞間非線性連接較少，樣本熵值小；在漢字?jǐn)?shù)字筆畫心算任務(wù)時，大腦需要處理的信息種類復(fù)雜，神經(jīng)細(xì)胞間的非線性連接較多，復(fù)雜度高，樣本熵值平均大于其他任務(wù)狀態(tài)。
　?。?）采用支持向量機(jī)方法對特征值分類，結(jié)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(jié)果。疊加10次時，基于波幅的分類結(jié)果正確率可達(dá)90%，而要達(dá)到相同的分類正確率，基于樣本熵的算法只