前臂截肢者残肢运动时大脑脑电信号的事件相关去同步化/同步化变化特征

目的:通过脑电技术探讨前臂截肢对人体大脑功能可塑性的影响。方法:本研究使用脑电系统采集右侧前臂截肢者(9例,截肢年限均为6年以上)和正常健康人(15例)进行左右上肢直臂屈伸运动任务时的脑电信号。分析与运动相关的μ波(8—12Hz)的脑电信号的ERD/ERS变化特征。结果:与正常组相比,截肢组受试者健侧肢运动过程中除了大脑右半球额区F4通道μ波的ERD现象程度显著降低(P<0.05)外,其它脑区的通道均无显著性差异(P>0.05);而截肢组受试者残肢运动时,μ波ERD程度在对侧额区F3、中央区C3表现为显著降低(P<0.05),而在双侧枕区(O1、O2)表现为ERD显著升高(P<0.01)。结论:截肢组受试者健侧肢运动时μ波变化与正常组相似,而截肢组受试者残肢在执行任务时,表现出特异性大脑对侧半球额区、中央区及双侧枕区μ波事件相关去同步化现象。

右额下回岛盖部beta事件相关去同步化与抗抑郁早期疗效相关性的脑磁图研究

目的:通过探讨抑制控制网络关键脑区右额下回岛盖部beta频段的事件相关去同步化(ERD),寻找抗抑郁治疗早期疗效相关的生物学指标。方法:随机入组46例抑郁症患者及25名健康对照,在完成Go/No-Go实验范式下采集脑磁图数据,计算基线期右额下回岛盖部beta频段的ERD,以抗抑郁治疗2周后HAMD 17总分减分率是否达50%为标准划分为早期疗效有效组和无效组。比较组间差异,分析其与HAMD 17减分率的相关性。结果:与对照组相比,抑郁症组右额下回岛盖部去同步化水平降低,且无效组弱于有效组,右额下回岛盖部(r=-0.397,P=0.006)beta频段的ERD与2周后HAMD17减分率呈负相关。结论:右额下回岛盖部beta频段的ERD降低与抗抑郁早期疗效不佳相关,该区域beta频段的活动强度可能是抑郁症早期疗效预测的生物学指标。

视觉记忆负荷对EEG的事件相关同步化与事件相关去同步化的影响

目的研究视觉空间记忆和抽象几何图形记忆的工作记忆负荷对脑电事件相关同步化和去同步化的影响。方法采用n back范式 ,取n分别等于 1、2、3为 3种负荷水平。 1 2名被试者在 3种负荷水平下完成视觉空间匹配和抽象几何图形匹配两类记忆任务 ,并记录其脑电。结果theta波的ERS总是伴随着alpha波的ERD出现。随着任务难度的增大 ,6～ 8Hz的theta波的ERS下降 ,alpha波的ERD增大。图形匹配任务引出的thetaERS和alphaERD均大于空间位置匹配任务。任务难度和任务类型的效应大多出现在CZ和FZ电极 ,这与任务所包含的注意和记忆的加工主要激活额叶和顶叶皮层的观点相符合。结论EEG的ERD(或ERS)随视觉记忆负荷变化 。

事件相关去同步化和同步化方法在脑电信号分析中的研究进展

脑电信号包含大量的生理与病理信息,但其存在记录伪差、易受自发脑电及外界干扰等缺点,对脑电信号的特征性提取及分析是其研究的关键。随着各种脑电图分析技术的发展,越来越多的研究证实事件相关去同步化(ERD)和事件相关同步化(ERS)是研究脑电信息非常有用的分析方法。本文对ERD/ERS的概况、研究方法及临床相关研究进行综述。

运动想象同步视听刺激的脑电特征研究

目的基于运动想象(MI)的主动康复有助于感觉运动皮层重塑,探讨视听觉引导下的感觉运动皮层活跃度及其相关性,为视听辅助MI提供神经生理学依据。方法训练时受试者想左侧上肢做屈肘抬臂动作,同步观看相应动作的视频或语音指令,构成左侧抬臂动作的视觉引导或听觉引导。提取MI脑电信号(EEG)μ节律事件相关去同步(ERD)频带能量在关联脑区的变化率和感觉运动皮层脑区节点各通道之间的多元功率谱相关系数,分别表征大脑感觉运动皮层活性和相关性。结果对比MI、MI+视觉引导、MI+听觉引导和MI+视听引导之间特征变化的实验结果表明,EDR测度:MI+视听引导>MI+视觉引导>MI+听觉引导>MI,多元功率谱相关系数:C4通道与O1、Oz、O2通道,MI+视听引导组最高,MI+视觉引导组次之,其余两组之间没有明确的差异;C4通道与T7、T8通道,MI+听觉引导组最高,MI+视听引导组次之,其余两组之间没有明确的差异;O1、Oz、O2通道与T7、T8通道,MI+视听引导组最高,其余三组之间没有明确的差异。结论MI同步辅以想象动作的视听觉刺激能明显促进感觉运动皮层活性,强化皮层之间相关性,尤以MI+视听引导更为显著。

慢性心力衰竭患者心室失同步化与QRS波时间及脑钠肽血浓度相关性研究

目的:研究慢性心力衰竭(CHF)患者心室失同步化(Ventricular dyssynchronization,VD)与QRS波时限及血中脑钠肽浓度的关系。方法:选择CHF病人154例,根据同步12导心电图检测QRS波时限分为≥120ms为A组(n=56例)与<120ms为B组(n=98例),两组又根据心脏彩超检测是否有VD分为A1亚组(n=42例)、A2亚组(n=14例)与B1亚组(n=47例)、B2亚组(n=51例),各亚组患者均检查血液中脑钠肽浓度,A组与B组比较VD情况,四个亚组之间比较脑钠肽浓度水平。结果: A组与B组患者VD情况有明显差异性,但既使是QRS波时限<120ms者仍有42．9％患者心室运动失同步化;四个亚组对比,不论QRS波时限如何VD患者较心室非失同步化患者血中脑钠肽浓度明显升高,有显著差异性。结论:QRS波时限并不能完全反映VD运动状态,尽管有一定的联系性。CHF患者血中脑钠肽水平可敏感反映VD情况。

心算实验中事件相关去同步化脑电变化初探

目的：探讨事件刺激处理时心理活动的脑电生理改变。方法：应用脑电地形图的检测技术对３０例正常人安静状态及在两种作业难度下脑电功率值的变化进行观察。结果：①事件刺激后α２频带功率值降低，β、α１频带功率值增高，变化以枕区、顶区、后颞区的功率值最为显著；②随作业难度的增加α２频带功率呈梯度降低，β频带功率则呈梯度增高；③在心算过程中，安静状态下呈现的两侧半球电位值差异消失。结论：心算期间大脑皮层出现事件相关去同步化，并存在区域性差异。

有参数失配的双层网络的实用同步

针对一类具有参数失配的双层网络同步问题以及控制过程中的资源浪费问题,设计了动态事件触发牵制控制器,根据Lyapunov稳定性理论,推导出了双层网络实现有层间误差界同步的矩阵形式充分判据与层间同步误差界的估计式,证明了动态事件触发机制不存在芝诺现象。使用2个数值例子,验证了理论的正确性,并分别讨论了参数失配和控制增益对控制器的触发次数以及多种误差界的影响。得到了控制器可减少更新次数、节约资源且具有鲁棒性的结论。

基于溯源分析的脑电信号事件相关去同步化研究

本文初步探讨了运动想象、实际运动时诱发的事件相关区同步化现象。使用s LORETA软件,分别计算33位受试者休息、运动想象、实际运动时,Mu、Beta频段对应的大脑电流源密度分布,并对该结果进行归一化。对休息和运动想象、休息和实际运动、运动想象和实际运动时,两频段电流源密度的归一化结果进行配对t检验。发现:在Mu、Beta频段下,受试者运动想象时,突显网络、辅助运动区、主运动区、运动前区、初级次级运动感觉皮层和顶额镜像神经元系统感觉出现了显著的去同步化现象(P<0.01);在Mu、Beta频段下,受试者实际运动时,初级次级运动感觉皮层、主运动区和顶额镜像神经元系统出现了显著的去同步化现象(P<0.05)。在Mu、Beta频段,相比于实际运动,受试者运动想象时,初级次级感觉运动皮层和顶额镜像神经元系统的电流源密度更大,但无统计学差异(P>0.05)。

心理意识真实性的事件相关同步研究

为揭示"说谎"与"说真话"时脑电信号的差异,该文对测谎实验中自发脑电信号的事件相关同步(ERS)进行了深入研究。分别对脑电的delta、theta节律的事件相关同步进行了详细分析,发现delta和theta节律的ERS可以反映说谎相关的心理状态,其中delta节律的ERS与P300高度相关,而theta节律的ERS效应与经典的P300效应尽管在时间上有一定的重叠,但具有不同的头皮分布特性。通过对比Fz、Cz和Pz3个电极的主效应,发现theta同步的最大主效应位于前额中线的Fz电极,而P300的最大主效应在枕区中线的Pz电极。这说明theta节律的ERS与P300成分可能从不同角度反映了说谎心理的认知加工过程。

基于事件相关间歇控制的时滞复杂网络有限时间同步

研究基于事件相关间歇控制机制的时滞复杂网络的有限时间同步问题.设计一种有限时间事件相关的间歇控制机制,引入两个有限时间收敛的边界函数,构建三个非负实数域(工作区域、休息区域、缓冲区域),间歇控制的工作与休息区间取决于Lyapunov函数轨迹与预设区域的关系.相比于现有的事件相关间歇控制,所提出的控制机制具有更快的收敛速度.基于有限时间稳定性理论,给出实现网络有限时间同步的充分条件,并对停息时间进行准确估计.最后通过数值仿真验证理论结果的有效性.

无线脑电采集中事件时点精密同步记录系统的设计

事件相关诱发电位是一种大脑因外界刺激施加而产生的脑电诱发电位。该电位与刺激之间存在严格的锁时关系,在记录脑电数据的同时还需要精准的记录下刺激发生的时点。目前的无线脑电采集系统中,事件传输过程的延时和延时抖动问题难以解决,导致系统事件同步记录的时间精度无法得到保证,阻碍了相关临床研究和脑机接口工程实现的效果。本文提出了一种基于低成本通用微处理器的方案:先将刺激事件通道从脑电数据采集通道中独立出来以不同信道传输并设计底层低延时的通信协议,再通过采集器软硬件联合保障系统固定延时,最终以无线接收端时钟为基准,通过延时回溯标记事件对应时点以获得高精度事件时点同步。软硬件在环测试表明,该方案能够达到±10μs的事件同步精度,满足科研级无线脑电采集的事件同步精度要求。

在单一模式和双模式刺激下gamma节律与ERP的同步效应

探讨视觉单一刺激、听觉单一刺激和视听双模式刺激的情况下,诱发脑电中的gamma节律的活动与刺激和ERP成分的同步效应.利用小波变换提取EEG诱发电位中的gamma节律成分,并用Gabor变换对其进行时频分析,结果发现gamma节律的活动不仅与外源性的刺激信号有关,而且与ERP的内源性成分(如N2b、P300)也具有明显的同步关系.同时,通过gamma节律在视听交叉模式下的活动规律也体现了人脑在多感觉模式下感觉的交叉与综合.根据在听力信号刺激后100～200 ms左右出现的gamma活动增强,认为gamma波活动可能与大脑对声音信号的感知有关.

事件相关振荡与振荡脑网络

事件相关振荡是伴随认知、情感和行为过程的脑电磁振荡活动,观察到其各类调频、调幅和调相现象,这种介观和宏观尺度上大量神经元的集体活动与微观尺度上神经元平均发放率和发放定时相互影响,共同参与神经信息的编码、表征、通讯和调控。动态细胞集群假说认为大脑认知功能是神经网络通过同步振荡相互作用的结果,在基于振荡的大脑理论指引下,多尺度、跨脑区和跨频率事件相关振荡研究为揭开振荡脑网络的工作原理带来了希望。

基于Morlet小波的事件相关脑磁图ERD/ERS分析方法

目的:验证基于Morlet小波的ERD/ERS计算方法在事件诱发脑磁图中的应用效果。方法:采用Morlet小波对事件相关脑磁图数据和静息状态下采集到的脑磁图数据进行小波变换,根据变换后的结果计算ERD/ERS值,分析alpha,beta,gamma频段的ERD/ERS值变化趋势。结果:通过对一段运动诱发脑磁图数据的分析,采用该方法得到的左、右运动皮层的ERD/ERS结果和文献中报道的结果相一致。结论:基于Morlet小波的事件相关脑磁图ERD/ERS分析方法能够有效分析事件诱发脑磁图的锁时但不锁相的变化。

视觉刺激情感变化β波同步分析

针对由视觉刺激产生情感变化问题,运用事件相关去同步化和同步化方法分析不同情感的视觉刺激下左右脑前额和中央区域的活动状态和活动强度.通过去同步化和同步系数零一法标记特定时间段来判断受刺激阶段的活动状态,并在此基础上通过左右脑功率谱差值绝对值判断活动区域的强烈程度.结果表明视觉刺激为高兴时,男性和女性大脑活动区域相同但前额区域左右脑活动强度有区别;视觉刺激为不高兴时,男性两区域均为活动状态但强度有区别,女性两区域均为惰性状态.进而推断出:男性对高兴和不高兴的视觉刺激反应均比较明显而女性只对高兴的视觉刺激明显.

事件相关电位在脑卒中偏瘫病人上肢运动时脑电特征研究中的应用

目的应用脑电事件相关电位(ERP)技术,研究脑卒中偏瘫病人运动过程中脑电活动时域和时频域方面的特征性表现。方法17例脑卒中病人参加脑电ERP试验,试验范式为上肢伸腕运动的指令运动和提示下指令运动。选择初级运动皮层代表区C3、Cz和C4位置,进行两侧及不同ERP范式下运动相关脑电信号的时域和时频域分析。结果患侧指令运动较健侧运动电位(MP)波幅在对侧运动皮层及Cz位置显著增高(P<0.05)。提示后指令运动双侧运动皮层代表区MP波幅差异无统计学意义。患肢提示后指令运动时Cz及损伤对侧皮层MP潜伏期缩短,波幅增高(P<0.05)。事件相关去同步(ERD)平均反应值在不同ERP范式间C3、Cz、C4位置间及两侧运动间比较差异均无统计学意义。结论脑卒中病人患侧上肢运动时受损皮层表现出更大程度的能耗及更广范围的激活,视觉提示可通过激活损伤对侧运动皮层的代偿作用易化运动,ERP技术可应用于脑卒中病人的运动相关脑电活动研究并展示其特征性改变。

基于扰动传播时空相关性的电网扰动事件快速定位方法

广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)为快速准确地定位扰动事件提供了量测信息和数据基础。然而,由于电网中有限的同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)布点以及通讯堵塞、硬件故障、GPS信号丢失和网络攻击等原因带来的数据质量问题,使得量测信息呈现不冗余性,给定位带来额外的挑战。该文提出一种适用于PMU量测信息不冗余场景下的电网扰动事件快速定位方法。利用主站电压相角量测数据生成Hankel矩阵,提出一种基于奇异值分解的扰动响应时间检测方法。基于电网子拓扑中的PMU测点以及网络拓扑连接关系,分别从时间和空间维度提取了表征扰动传播的时间差特征和空间距离差特征。进而,通过扰动传播的波速,耦合扰动传播空间距离差特征,提出基于时空相关性的自适应电网扰动事件定位方法。通过扰动传播过程的时空约束特性,实现了电网量测信息在时间维度不冗余的情况下,快速定位扰动事件的功能。基于IEEE 10机39节点系统和中国某西部实际电网,验证了所提方法的有效性和鲁棒性。

基于圆环空间相关性的无线传感网事件监测算法

事件监测是无线传感器网络的一项重要应用.传感器节点易受监测环境和其自身特点的影响,时常报告错误信息.为了准确地监测事件,提出了基于圆环空间相关性的无线传感网事件监测算法.由于与事件源距离相同的节点之间观测到数据的空间相关性和数据变化同步性,通过认证消息判断事件是否发生,并利用移动代理降低网络能量消耗.仿真结果表明,该监测算法提高了事件监测的准确性和延长了网络生命周期.