情緒圖片刺激相關腦磁圖信號處理研究.pdf

1、情緒是個體的一種適應功能，能夠使個體及時的處理外界環(huán)境中的信息從而做出行為反應，并且與生存相關的威脅性信息首先被提取和處理，大腦對情緒刺激反應與控制調節(jié)機制異常復雜。腦磁圖(MEG)作為一種最新能夠無創(chuàng)性探測大腦電磁生理信號的腦功能檢測技術，具有毫米級時間分辨率和較高空間分辨率的優(yōu)點，能夠以較好的時間空間分辨率精確研究皮層對情緒圖片刺激反應與控制機理。利用腦磁圖研究對比正常人和抑郁癥患者在情緒喚醒度所涉及腦區(qū)激活以及調控差異在臨床診斷、

2、康復治療以及評價等方面具有重要的應用價值和前景。
　　為了探討情緒圖片刺激事件相關腦磁信號的處理方法，系統(tǒng)地探討抑郁癥相關發(fā)病機制及神經(jīng)控制機理，本文首先設計實驗并運用腦磁圖儀記錄了受試者負性，中性圖片刺激相關MEG信號。然后結合MEG信號的特點以及課題研究目的，從下面幾個角度展開分析討論并得到相應結果。
　　在MEG信號處理方法方面，本文首先探討了MEG信號預處理的方法，核心是腦磁信號偽跡的自動識別與去除。文中通過在ICA

3、模型中加入獨立分量篩選模塊對傳統(tǒng)Fast-ICA去除偽跡法進行改進，構造獨立分量的高階統(tǒng)計量、仙農(nóng)熵、頻譜相關性幾個方面對各分量進行計算，設定閾值篩選出偽跡分量，最終實現(xiàn)MEG偽跡的有效自動去除。其次在信號的時頻功率譜特征分析方面，本文通過對信號時頻功率譜表示(TFRs)理論的深入研究，利用Morlet小波變換實現(xiàn)了時頻功率譜估計，并特別地對情緒圖片刺激相關磁場的mu節(jié)律的時頻功率譜特征及其空間通道分布特征進行了分析。
　　通過對

4、其中某例正常人進行負性、中性情緒圖片刺激相關磁場信號的時頻功率譜分析，本文得到了以下結果：(1)情緒圖片刺激相關磁場M170在刺激后170ms，30Hz以下的低頻段，尤其mu節(jié)律波(5-15Hz)活性達到極大值，mu節(jié)律活性能夠反應出大腦的激活水平，之后隨著時間活性逐漸消失。(2)對于mu節(jié)律波活動的位置：激活的腦區(qū)為雙側C區(qū)通道和大部分P區(qū)，P區(qū)的活性要略大于C區(qū)。同一個刺激信號角度來看，又體現(xiàn)出激活區(qū)域的不對稱行，具體表現(xiàn)為左側P區(qū)

5、活性明顯大于右側P腦區(qū)，右側活性較弱表現(xiàn)為功率譜較低。
　　(3)喚醒度差異：負性情緒圖片刺激響應平均功率譜強度比中性情緒圖片響應幅度大且持續(xù)時間更長，皮層激活范圍方面，負性情緒圖片刺激表現(xiàn)出比較好的激活對稱性，而中性情緒圖片卻表現(xiàn)出明顯的激活不對稱性。
　　功能分化和功能整合是腦功能的兩個基本組織原則，大腦同時需要激活兩個或者兩個以上空間功能分離獨立的腦功能區(qū)域來完成其功能。有效連接(effectiveconnectivi

6、ty)能夠在神經(jīng)元水平上建立相關腦區(qū)交互作用的因果關系，動態(tài)因果模型(dynamic causal model，DCM)是一種有效連通性的分析方法，研究在特定任務條件下一個區(qū)域或者多個區(qū)域激活導致其他區(qū)域激活水平的變化，能夠反映出神經(jīng)活動的動態(tài)傳遞過程以及實驗因素對神經(jīng)激活水平的調節(jié)作用。
　　本文基于DCM模型利用磁源性影像(Magnetic source imaging，MSI)技術研究負性，中性情緒刺激下大腦皮層不同區(qū)域之間

7、的有效連通性。并對5例正常受試者和5例抑郁癥患者在外界情緒刺激因素對神經(jīng)激活水平的差別進行了比較。具體研究內容和創(chuàng)新之處如下：(1)首次將DCM用于分析MEG-sMRI同步技術檢查得到的情緒圖片刺激響應數(shù)據(jù)，討論了大腦背外側前額皮質，枕葉皮層，視覺皮層等區(qū)域的有效性連接，構建了符合生理意義的連接網(wǎng)絡。通過貝葉斯模型比較準則得出了后向模型(Backward model，B-Model)要優(yōu)于前向模型(Forward model，F(xiàn)-Mod