【摘要】：21世紀(jì)是腦神經(jīng)科學(xué)飛速發(fā)展的時(shí)代,腦機(jī)接口(BCI)借助著飛速發(fā)展的腦神經(jīng)學(xué)科已經(jīng)成為有一個(gè)越來(lái)越熱門(mén)的研究領(lǐng)域。而生活中一些刺激能夠改變?nèi)说木駹顟B(tài)。經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)是神經(jīng)刺激的一種形式,是一種非侵入性的,利用恒定,低強(qiáng)度直流電調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)。所以本文將研究經(jīng)顱直流電刺激對(duì)BCI的影響。本文研究主要內(nèi)容包括:(1)本文使用時(shí)頻分析處理方法來(lái)研究腦電信號(hào),使用Hilbert-Huang變換來(lái)處理腦電信號(hào)這類(lèi)非平穩(wěn)信號(hào)。首先根據(jù)眼電信號(hào)特征來(lái)去除眼電信號(hào),然后根據(jù)Hilbert-Huang變換來(lái)完成對(duì)腦電信號(hào)的能量特征提取,并根據(jù)不同狀態(tài)下的人的特征值作為深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)于人的不同狀態(tài)下的特征進(jìn)行訓(xùn)練,以便能夠根據(jù)這些特征來(lái)區(qū)分不同的精神狀態(tài)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采集了12個(gè)受試者,采用實(shí)驗(yàn)收集到了疲勞和非疲勞腦電數(shù)據(jù)。對(duì)比使用決策樹(shù)算法,支持向量機(jī)算法以及深度學(xué)習(xí)算法在對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)的時(shí)候的正確率。訓(xùn)練集共有三組,分別是非疲勞狀態(tài),疲勞狀態(tài),嚴(yán)重疲勞狀態(tài),每一組有1000個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本,總共3000個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本。決策樹(shù)和支持向量機(jī)訓(xùn)練的結(jié)果分別為92.1%,94.5%,而深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練結(jié)果為99%。(2)研究經(jīng)顱直流電刺激是否能夠?qū)τ诰駹顟B(tài)或者認(rèn)知能力有作用以及效果是否明顯。這一研究在日常生活中有著極大的作用,例如是否可以使用經(jīng)顱直流電刺激來(lái)改善司機(jī)駕駛過(guò)程中產(chǎn)生的疲勞狀態(tài)。對(duì)于認(rèn)知能力的研究可以明確經(jīng)顱直流電刺激在日常生活領(lǐng)域中的作用,例如可以研究是否可以改善認(rèn)知能力中的記憶力,從而可以明確是否可以在日常學(xué)習(xí)中輔助學(xué)生的作用。所以本文結(jié)合BCI以及經(jīng)顱直流電刺激,研究是否可以改善認(rèn)知能力,以及根據(jù)腦電特征自動(dòng)分類(lèi)的應(yīng)用來(lái)重點(diǎn)研究經(jīng)顱直流電刺激在腦機(jī)接口領(lǐng)域?qū)τ诰駹顟B(tài)的作用,研究經(jīng)顱直流電刺激對(duì)于精神狀態(tài)作用是否明顯。本文對(duì)比了經(jīng)顱直流電刺激前后人的精神狀態(tài),使用單因素協(xié)方差分析發(fā)現(xiàn)刺激前后精神狀態(tài)的顯著性差異大于0.05,所以根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理表明:沒(méi)有足夠證據(jù)表明經(jīng)顱直流電刺激對(duì)精神狀態(tài)有明顯的影響。綜上所述,本文在研究頭皮腦電特征的基礎(chǔ)上,使用Hilbert-Huang變換提取腦電特征,并根據(jù)提取的特征使用深度學(xué)習(xí)算法能夠自動(dòng)識(shí)別疲勞特征對(duì)用戶(hù)精神狀態(tài)進(jìn)行分類(lèi),在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)顱直流電刺激對(duì)BCI用戶(hù)的認(rèn)知能力以及精神狀態(tài)的影響。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,使用單因素協(xié)方差分析法,經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)顯著性差異大于閾值,所以可以得到結(jié)論:經(jīng)顱直流電刺激對(duì)于BCI用戶(hù)的精神狀態(tài)沒(méi)有明顯的影響。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R318;TN911.7
【圖文】：

使用腦電機(jī)對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行收集，電極安放位置如圖所示：圖2.1 腦電機(jī)電極安放示位置示意圖 10-20 系統(tǒng)電極法根據(jù)國(guó)際腦電圖學(xué)會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電極放置法，即 10-20 系統(tǒng)電極法，有以下幾條該規(guī)定：左半球?yàn)槠鏀?shù)，右半球?yàn)榕紨?shù) A1 和 A2 代表左右耳垂(參考電極) 位置名根據(jù)部位名稱(chēng)的第一個(gè)英文字母大寫(xiě)表示如額(F)，顳(T)，頂(P)，枕(O) 一般左右各側(cè)取 8 個(gè)電極，加上前后位上的額中點(diǎn)(Fz)

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文期間則會(huì)出現(xiàn) 在一些患有腦部疾病的患者的腦電波形圖中，Delta 波2 頭皮腦電信號(hào)的采集組織中除了在末梢神經(jīng)中存在動(dòng)作電位之外，還有其波形近似正弦波的發(fā)的節(jié)律性電位活動(dòng) 經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)那個(gè)的研究，不同學(xué)者對(duì)于這些節(jié)律的的觀點(diǎn)[1] 在醫(yī)學(xué)上，使用腦電機(jī)對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行收集，電極安放位置

圖2.2腦電信號(hào)采設(shè)備預(yù)處理采集到的頭皮腦電信號(hào)是一種弱生理電信號(hào)(uV)，所以會(huì)而眼球里大腦皮層距離很近，頭皮腦電信號(hào)極易受到眼電眼或者眼球活動(dòng)而產(chǎn)生的眼電信號(hào)干擾 在采集頭皮腦電出發(fā)，擴(kuò)散到整個(gè)大腦皮層，導(dǎo)致所采集到的腦電信號(hào)受號(hào)嚴(yán)重變形，形成偽跡 如果要采集得到較純的腦電信號(hào)動(dòng)，而受試者在長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)任務(wù)中很難做到 所以通常偽跡 號(hào)的方法很多，本文使用獨(dú)立成分分析法(ICA)來(lái)去除眼立成分分析

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2745575