创新研修--基于脑电复杂度的研究.ppt

创新研修课 基于大脑不同活动的脑电复杂度的研究 专业：计算机科学与技术 学号：1110310105 姓名：宁丹丹 指导教师：李海峰 Content 1 2 1 2 3 一、介绍 二、实验方法 研究工作背景及意义 4 相关的已有研究工作 被试信息 刺激材料 实验过程 分析方法 3 实验目的及实验假设 一、介绍 （一） 研究工作背景及意义 （二） 相关的已有研究工作 （三） 实验目的及实验假设 （一）、研究工作背景及意义 根据有关资料，大脑前额叶区与记忆这个大脑活动有密切的关 系，记忆是我们大脑每天都要进行的活动，研究在大脑进行记忆 时前额叶区的活动，可以寻找出提高记忆的方法，从而有助于提 高我们的学习和工作的效率。 一、介绍 （二）、相关的已有研究工作 1. 左前额叶(LPF) 参与词的语义加工的功能成像，研究表明，左 前额叶在产生词时的脑血流量比被动看词时多。LPF可能是复杂的 支持记忆功能的皮质及 皮质下结构网络的一部分; 2. 当实验采用精细复述提取范式时，即实验只提供提取环境, 被 试须经过主动回忆才能完成任务, 类似于外显记忆的提取，发现大 脑右侧PF 激活。 3. 前额叶更多地参与记忆过程。并且它的不同部位与不同的信息 加工有关, 与空间信息有关的加工过程更多地激活dPFc, 而颜色及 物体等信息的加工则与前额叶的腹外侧部有关。 一、介绍 （二）、相关的已有研究工作 4.目前仍不能直接地解释大脑活动和脑电LZC之间的联 系，但是它对不同的被试是个敏感的参数，而且对不同的 大脑认知状态也是有所反映的。 5. 研究者发现，正常人在不同的状态下脑电复杂度 的变化表现出一定的规律性。如在睁眼状态下复杂度高于 闭眼状态下的复杂度，在执行任务时额叶大脑活动区域复 杂度降低，而对帕金森、精神分裂症病人的研究表明其脑 电复杂度的变化趋势与正常人相反。另有研究模拟了高空 飞行不同程度的缺氧条件，发现脑电复杂度对脑缺氧十分 敏感。 （三）、实验目的及实验假设 实验目的：研究大脑前额叶区在进行不同过程中的活动有什么不同， 测出十名被试者在进行不同过程的脑电数据，算出不同回忆过程的脑电 复杂度，比较它们的不同。 实验假设：在进行不同过程时，大脑前额叶区的活动程度不同，相应 的脑电复杂度也不同。 一、介绍 （一） 被试信息 （二） 刺激材料 （三） 实验过程 （四） 分析方法 二、实验方法 （一） 被试信息 被试平均年龄为20岁，有本科生，有研究生，来自 不同的专业，男生女生各占一半，都是右手为利手，其 中有一人之前做过脑部手术。 二、实验方法 （二）、刺激材料 回忆质数过程：屏幕上出现提示，提示为不同的数字区间， 让被试者回忆相应区间里的质数； 心算过程：屏幕上出现计算式子及四个结果选项，让被试者 经过心算后选出相应的结果； 回忆诗句过程：屏幕上出现需要回忆的诗词的题目，让被试 者尽自己最大的努力回忆诗句，开始时给被试者一些提示； 注意的过程：屏幕上出现一个圆，让被试注意圆的变化。 每个过程之间让被试休息一段时间，期间屏幕上出现一组风 景图； 二、实验方法 （三） 实验过程 记录被试者的信息，用发带记录被试者在进行上述过程时大脑 前额叶的脑电数据，将数据进行滤波等一系列处理后，计算每个 过程的脑电复杂度，计算每个过程的复杂度时，应该选取一定的 时间段，本实验选每秒为一时间段，去除一些无效的数据，然后 计算出每秒的复杂度后，求其平均值，则该平均值为该过程的复 杂度。 将各个过程的脑电复杂度用SPSS进行分析，比较其中的差异。 二、实验方法 （四） 分析方法 用Lempel-Ziv分析数据，下面介绍Lempel-Ziv 复杂度（LZC） （1）介绍与归一化： LempelZiv复杂度算法是由Lempel和Ziv提出的一种用于度量随着序列长 度的增加而新模式也增加的算法，表现了有限序列和随机序列的近似程度，序列 的LempelZiv复杂度越大，就越趋近于随机序列。脑电信号的LempelZiv复 杂度反映了脑电信号的信息量的大小，可以揭示大脑活动的相关规律。 设长度为n的某时间序列按Lempel-Ziv 算法得出S（i）中互异的子串个数为 c（n），当n，c（n） 会趋向于定值n/logLn，则归一化复杂度的计算公式 为：C = c（n）logLn/n。 二、实验方法 （2）物理意义： 从复杂度的算法上可以看出，若序列段按时间顺序较多次的重 复在其以前的序列段，该序列的复杂度较低；若序列段按时间顺 序较少次的重复在其以前的序列段，该序列的复杂度较高。就是 说，序列的复杂度越大，序列中的周期成分越少，序列越无规律 ，趋近于随机状态，序列包含的频率成分越丰富，说明系统的复 杂性也越大；序列的复杂度越小，序列中周期成分越明显，越趋 于周期状态，序列包含的频率成分较少，说明系统的复杂性越低 。 二、实验方法 Content 1 2 三、实验结果 四、讨论及结果 分析结果 总结主要结论 三、实验结果 三、实验结果 （一） 分析结果 （二） 总结主要结论 四、讨论及结果 （一） 分析结果 分析数据得出，人在回忆诗词和回忆质数时的脑电复 杂度要比放松时的大。而在做计算题时的复杂度比回忆过 程的复杂度要小,被试处在注意的情况下时，脑电复杂度更 高一点。 由于存在数据比较少等原因，每个被试在进行每个过 程的脑电复杂度虽有差异，但是不够明显。 四、讨论及结果 （二） 总结主要结论 1. 脑电复杂度对不同的大脑认知状态是有所反映的， 即不同的被试的脑电复杂度差异明显； 2被试在进行