基于背景腦電頻率調制的事件相關電位相位重置效應研究.pdf

1、基于背景腦電頻率調制的事件相關電位基于背景腦電頻率調制的事件相關電位相位重置效應研究相位重置效應研究StudyonthephaseresettingeffectofEventrelatedPotentialmodulatedbythefrequencyofbackgroundEEG學科專業(yè)：生物醫(yī)學工程研究生：付蘭指導教師：賀斌教授天津大學精密儀器與光電子工程學院二零一四年五月摘要摘要事件相關電位（eventrelatedpotenti

2、alERP）感覺、認知活動密切相關，是感知神經(jīng)通路與大腦皮層各功能區(qū)對外界感官刺激與內(nèi)在認知思維的綜合反映，含有豐富的神經(jīng)生理學、腦認知與心理學信息，被譽為“觀察大腦思維的窗口”，有重要的科研與實用價值。ERP的主要優(yōu)勢是具有良好的時間分辨率。但其單次刺激誘發(fā)的信號幅值極其微弱，往往淹沒在背景腦電（electroencephalogramEEG）之中，難以通過直接檢測方法得到。這就導致了ERP雖然自發(fā)現(xiàn)以來已被廣泛應用于腦功能等相關研究

3、，但其產(chǎn)生神經(jīng)機制卻一直存在巨大爭議，無法厘清。有關ERP產(chǎn)生機制至今有兩種假設：誘發(fā)模型和相位重置模型。傳統(tǒng)研究方法嘗試基于靜息態(tài)EEG信號，對其進行分組以尋找區(qū)分兩種模型的證據(jù)，但多引入難解的“分組偽跡”問題。考慮到ERP的產(chǎn)生是離不開背景EEG的，本文利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)范式將背景EEG調制成有規(guī)律的信號，一方面可以提高信噪比，另一方面通過頻率調制刺激前背景EEG的狀態(tài)，以避免人為分組方法引入偽跡。另外，在特征提取方面，利用希爾伯特變

4、換提取時域瞬時相位特征，以避免窄帶濾波引入的偽跡，增強支持模型的證據(jù)可靠性。本文經(jīng)實驗方案優(yōu)化，采用了6種不同的實驗誘發(fā)范式調制背景EEG，并采用3種強度的瞬態(tài)刺激來誘發(fā)ERP。研究中共采集了8名被試的EEG數(shù)據(jù)，通過相干平均技術提取了時域特征，分析結果表明，P1時間窗內(nèi)，背景EEG在受到瞬態(tài)刺激時發(fā)生了相位調制，并隨實驗范式不同而不同，且EEG初始相位與N1成分的潛伏期相關。接著，采用希爾伯特變換提取了時域瞬時相位特征，并對相位分布特

5、征作了Rayleigh檢驗。分析結果表明，低刺激強度N1時間窗內(nèi)，范式1010比范式1001更早呈現(xiàn)顯著相位集中分布，且集中分布的時間窗更寬。這與初始相位差異導致的N1成分潛伏期差異是一致的。最后，采用短時傅里葉變換提取了時頻特征事件相關譜擾動和事件內(nèi)在相干指數(shù)，并采用雙因素方差分析作了主效應分析。分析結果表明，低刺激強度時N1成分的生成更傾向于相位重置模型，而高刺激強度時N1成分的生成更傾向于誘發(fā)模型。本文通過分析不同實驗范式、不同刺