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纯音刺激下脑电信号的分析与识别,听觉是人和外面世界沟通的重要桥梁,对于有听力障碍的人来说,检测和评估听力损伤的程度具有现实的临床意义。听觉归根结底是对声音的行为反应,尤其反映在对声音频率和强度的加工上。,研究不同频率的纯音对听力损伤和听觉认知能力的评估具有临床价值,其中就包括纯音测听,但它会受到年龄、教育水平和伪装等因素的影响,导致最后的测试出现偏差。通过对不同频率纯音诱发的脑电信号的特征提取和分类识别可以对纯音测听有一定的客观参考价值。,根据前人对视听觉和心理等诱发下脑电信号识别的研究,本文收集了24名被试在六种频率纯音刺激诱发的脑电信号,对其脑电数据进行特征提取和选择,进一步对不同频率纯音下脑电信号进行分类和识别,探究纯音刺激下脑电信号与其频率的相关性。具体有如下工作:(1)制作实验材料、设计实验方案以及收集六种频率纯音诱发的脑电信号。,通过MATLAB生成70dBSPL的六种频率的纯音(200Hz、400Hz、800Hz、1600Hz、3200Hz、6400Hz),使用32导电极帽采集被试在六种频率纯音刺激产生的脑电数据。(2)对六种频率纯音诱发的脑电信号进行预处理。,参考认知神经研究下记录的脑电信号的预处理流程。通过EEGLAB、Analyzer软件去除功能性磁共振伪迹,重参考、降采样、滤波,由其插件去掉肌电、眼电等伪迹,并配合手动加以完善,进而获得比较理想的脑电信号数据。,(3)对六种频率纯音诱发的脑电信号进行时频分析。参考EEGLAB教程,对六种频率纯音下的脑电信号分别进行事件相关频谱扰动(ERSP)分析。,观察纯音诱发下脑电节律随时间的变化规律,探究纯音刺激下脑活动的机制,并对不同条件下的分析结果予以比较。结果发现与安静状态下相比,纯音诱发下脑电的delta(1-4Hz)、theta(5-7Hz)、alpha(8-12Hz)频段有所增强,且频率纯音刺激下个各频段活动有一定的差异。,(4)对六种频率纯音诱发的脑电信号进行特征提取、选择。参考信号分析的理论和听觉诱发电位成分,根据脑电信号的一般信号基础以及非平稳性、随机性较强、非线性、频域特征明显等特性,本文提取了脑电信号的数学统计值(峰值、方差)、N1、P1、功率谱估计、能量以及近似熵特征。,用后向选择算法进行特征选择,并结合统计学T检验选取近似熵和频带能量作为较好的特征组合。(5)对六种频率纯音诱发的脑电信号分类识别。,运用支持向量机(SVM)和BP人工神经网络(ANN)这两种典型的分类器,基于近似熵的平均识别率都在55%以上,最好的为70.83%,且相比BPANN,SVM的平均识别率有所增加。本文研究发现大脑对不同频率纯音刺激有反应,且纯音诱发下脑电的delta和theta、alpha频段明显增强,六种频率在各频段也存在一定的差异。,总体来看,脑电信号对于六种频率的纯音是可区分的,随着频率差距的增大,平均
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