【摘要】：人在復雜環(huán)境下往往會造成較高的腦力負荷,過高的腦力負荷會使人快速疲勞,腦的靈活性降低,工作績效降低等。施加在人思維意識中的腦力負荷會導致交感神經(jīng)系統(tǒng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)電活動的變化以及與神經(jīng)系統(tǒng)活動相關(guān)代謝的變化,體現(xiàn)在心跳、心電、腦電等活動的變化。因此,對腦力負荷的檢測識別就具有很重要的意義。由于心電信號具有便于采集的優(yōu)點,越來越多的學者將它用于腦力負荷檢測識別的研究。而目前大多數(shù)的研究都是采用單一無干預的腦力負荷任務(wù)進行研究,對于有干預的腦力負荷的研究相對較少。因此,本文基于前人研究的基礎(chǔ),使用心電RR間期對音樂干預腦力負荷的生理模式進行研究。內(nèi)容如下:(1)本文設(shè)計的腦力負荷任務(wù)為五位數(shù)加減法和兩位數(shù)加減法算術(shù)任務(wù),分別設(shè)計了有音樂干預和無音樂干預狀態(tài)下做算術(shù)任務(wù)的心電信號采集實驗。首先通過放松靜坐、無音樂干預狀態(tài)下做不同算術(shù)任務(wù),并獲取無音樂干預狀態(tài)下不同腦力負荷生理反應數(shù)據(jù)樣本。另外,通過放松靜坐、有音樂干預狀態(tài)下做不同算術(shù)任務(wù)來獲得有音樂干預狀態(tài)下不同腦力負荷的生理反應數(shù)據(jù)樣本。最后,對被試自評量表得分進行T檢驗分析的方式確定五位數(shù)加減法為高腦力負荷,兩位數(shù)加減法為低腦力負荷。(2)使用MATLAB軟件對采集到的心電數(shù)據(jù)進行去噪處理,通過編寫程序準確定位和手動校正心電信號的R波波峰,即可計算得到RR間期序列。接著對RR間期序列進行特征提取,提取的特征包括統(tǒng)計特征、非線性特征、Krawtchouk矩特征、小波包分解能量特征。使用T檢驗分析發(fā)現(xiàn)對于不同干預狀態(tài)和不同腦力負荷下生理參數(shù)的變化有所不同,但在一定程度上反映了心臟的自主神經(jīng)活動。同一腦力負荷下有音樂干預狀態(tài)RR間期均值、RR間期相鄰差均方根等七個生理參數(shù)均較無音樂干預有所減小,說明有音樂干預腦力負荷使交感神經(jīng)激活,副交感神經(jīng)受到抑制。而在同一干預狀態(tài)下高腦力負荷的RR間期均值、間隔一次差等五個生理參數(shù)均較低腦力負荷的值有所減小,反映腦力負荷的增高使得心跳間隔減小,交感神經(jīng)被激活。(3)隨后采用后向選擇算法對提取的特征進行特征選擇,使用極限學習機和留一被試法交叉驗證、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和留一被試法交叉驗證這兩種方法對不同干預狀態(tài)不同腦力負荷程度的生理模式進行區(qū)分度分析,并得到對應生理模式下的最簡特征組合。其中使用兩種算法對相同腦力負荷下有或無音樂干預生理模式進行識別分類,同時,對同一干預狀態(tài)下高腦力負荷和低腦力負荷生理模式也進行識別分類。最后,探討了高腦力負荷下任務(wù)正確和任務(wù)錯誤兩個數(shù)據(jù)集在生理模式上的可區(qū)分性,結(jié)果表明這兩個數(shù)據(jù)集的可區(qū)分度較差。本文通過研究音樂干預腦力負荷的生理模式,結(jié)果發(fā)現(xiàn)生理參數(shù)在一定程度上能反映不同干預下不同腦力負荷的心臟自主神經(jīng)活動。分析了不同干預下不同腦力負荷生理模式的可區(qū)分度,還探討了高腦力負荷下任務(wù)正確和任務(wù)錯誤生理模式的區(qū)分性。為遠程教學任務(wù)中腦力負荷檢測提供一定的參考價值。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R318;TN911.7
【圖文】：

集到最優(yōu)的心電信號。為了方便數(shù)據(jù)的采集和處理，實驗用到的兩個設(shè)備的信號逡逑采樣頻率都設(shè)置為５１２Ｈｚ。ＭＰ１５０多通道生理信號記錄儀和Ｓｈｉｍｍｅｒ心電采集設(shè)逡逑備如圖２．２所示．逡逑生ｉＭ號邐Ｉ逡逑Ｂ邐電腦邐ｇ逡逑＿無線連接逡逑服務(wù)器邐ｓ邐逡逑？希丁邋—逡逑圖２．１實驗環(huán)境設(shè)置逡逑１１＾逡逑圖２．２邋ＭＰ１５０設(shè)備（左）和Ｓｈｉ＿ｅｒ設(shè)備（右）逡逑在實驗所用的桌子上擺放著可以定時的鬧鐘，定時鬧鐘主要用于被試做任務(wù)逡逑時時間的監(jiān)控，時間設(shè)置為２０分鐘，被試在規(guī)定的時間內(nèi)做算術(shù)任務(wù)，時間倒計逡逑時結(jié)束后鬧鐘發(fā)出響聲被試立即停止任務(wù)。任務(wù)結(jié)束后，被試要填寫被試自評量逡逑表。對自己本次任務(wù)的表現(xiàn)進行打分。逡逑８逡逑

集到最優(yōu)的心電信號。為了方便數(shù)據(jù)的采集和處理，實驗用到的兩個設(shè)備的信號逡逑采樣頻率都設(shè)置為５１２Ｈｚ。ＭＰ１５０多通道生理信號記錄儀和Ｓｈｉｍｍｅｒ心電采集設(shè)逡逑備如圖２．２所示．逡逑生ｉＭ號邐Ｉ逡逑Ｂ邐電腦邐ｇ逡逑＿無線連接逡逑服務(wù)器邐ｓ邐逡逑？希丁邋—逡逑圖２．１實驗環(huán)境設(shè)置逡逑１１＾逡逑圖２．２邋ＭＰ１５０設(shè)備（左）和Ｓｈｉ＿ｅｒ設(shè)備（右）逡逑在實驗所用的桌子上擺放著可以定時的鬧鐘，定時鬧鐘主要用于被試做任務(wù)逡逑時時間的監(jiān)控，時間設(shè)置為２０分鐘，被試在規(guī)定的時間內(nèi)做算術(shù)任務(wù)，時間倒計逡逑時結(jié)束后鬧鐘發(fā)出響聲被試立即停止任務(wù)。任務(wù)結(jié)束后，被試要填寫被試自評量逡逑表。對自己本次任務(wù)的表現(xiàn)進行打分。逡逑８逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2718818