基于脑疲劳的脑网络研究与分析

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1、分类号：TM密级：UDC：621.3编号：201221401070河北工业大学硕士学位论文基于脑疲劳的脑网络研究与分析论文作者：陈玲学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：徐桂芝职称：教授杨硕副教授资助基金项目：国家自然科学基金项目（31300818，51377045）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHONBRAINNETWORKSBASEDONMENTALFATIGUEbyChenLingSu

2、pervisor:Prof.XuGuizhiAssociateProf.YangShuoNovember2014ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.31300818,No.51377045.摘要脑功能网络在深入认识大脑功能、了解研究脑疾病病发机理的方面是一种有效的途径。本文选用脑电图（EEG）数据，运用脑功能网络研究分析脑疲劳状态，并且加入磁刺激来探究对脑疲劳状态的影响。本文先设计了脑疲劳自发脑电实验，采取选用计算互相关系数来定量量化不同导联脑电信号之间相关性的脑功能网络构建方法。

3、采集被试在安静、持续阅读英语两小时、持续阅读英语四小时和磁刺激穴位后状态的64导脑电信号，运用小波包分解方法提取特定节律alpha、beta波段，按照选用的脑功能网络构建方法来构建这四种状态的脑网络。之后，再计算上述四种状态下的网络特征参数和复杂性测度（基本尺度熵和近似熵），并进一步比较实验中两部分的互相关系数差值，分析不同疲劳程度的差异。本文还设计了脑疲劳诱发脑电实验，该实验在脑疲劳自发脑电实验的基础上加入P300诱发实验。分别从P300幅值、潜伏期和脑网络角度分析脑疲劳的影响。结果表明，利用脑功能网络能够达到分析脑疲劳状况的效果，并且穴位磁刺激在一定程度上能改善脑疲劳。

4、关键词：脑功能网络脑疲劳互相关磁刺激IAbstractItisaneffectivewaythatbrainfunctionalnetworkcanbeusedtomakeindepthstudyofbrainfunctionandthemechanismofbraindiseases.Thebrainfunctionalnetworkischosentoanalysethementalfatigue.Meanwhile,themagneticstimulationisaddedtoresearchifitdoesanyeffectstothementalfatigueby

5、electroencephalogram(EEG)datas.TheexperimentofmentalfatigueonspontaneousEEGshouldbedesigned.Itpresentstheconstructionmethodwhichshouldgetmutualcorrelationcoefficientstomeasuretherelationbetweeneachsignal.TheexperimentcollectedtheEEGsignalsunderthepre-teststate,theaccomplishedstateafterread

6、ingEnglishfortwohours,thesecondaccomplishedstateafterreadingEnglishforfourhoursandthestateaftermagneticstimulationby64channels.Thenthespecificrhythm(alphaandbetarhythm)ofeachsignalwasextractedbyawaveletpacketfilter.ThemutualcorrelationcoefficientsofdifferentEEGchannelswerecalculated.Andthe

7、nbrainnetworksshouldbeconstructedinthefourstates.Afterwardsitshouldcalculatefeatureparametersofeachnetworkandthecomplexities(basescaleentropyandapproximateentropy).Italsocomparedtherelationshipofmutualcorrelationcoefficientsbetweenthetwopartsoftheexperimenttoa