【摘要】：腦機(jī)接口(BCI)是一種不依靠外圍組織的參與直接運(yùn)用大腦活動(dòng)實(shí)現(xiàn)與外界設(shè)備交流的技術(shù)。實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口的一個(gè)重要手段是腦電信號(hào)(EEG),腦電信號(hào)是與大腦活動(dòng)有關(guān)的一種微弱生理電信號(hào),大腦發(fā)生病變時(shí)腦電信號(hào)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。大腦不同區(qū)域受損時(shí)會(huì)表現(xiàn)為一定程度的認(rèn)知與運(yùn)動(dòng)功能障礙,本文圍繞認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能障礙者腦電信號(hào)的檢測(cè)與分析,開(kāi)展了以下研究工作:1.本文設(shè)計(jì)了用于輕度認(rèn)知功能障礙患者(MCI)認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方案。該實(shí)驗(yàn)方案涵蓋多種刺激任務(wù),且刺激內(nèi)容、刺激方式以及操作難度更能適應(yīng)被試,并利用計(jì)算機(jī)化的可視化編程語(yǔ)言平臺(tái)E-Prime開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)程序。2.搭建了用于輕度認(rèn)知功能障礙患者(MCI)患者腦電信號(hào)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)與分析的64導(dǎo)腦電系統(tǒng),對(duì)MCI患者組和健康對(duì)照組(各15人)進(jìn)行了信號(hào)采集實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中每個(gè)被試完成5類(lèi)認(rèn)知任務(wù)和3類(lèi)運(yùn)動(dòng)任務(wù),每次持續(xù)時(shí)間約為2小時(shí)。3.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了干擾源分析、去噪以及濾波等預(yù)處理,同時(shí)對(duì)腦電數(shù)據(jù)做了時(shí)頻域分析,繪制腦電地形圖將腦電信號(hào)能量與位置的關(guān)系進(jìn)一步可視化,從而得出不同被試的腦電信號(hào)與刺激任務(wù)、腦部功能區(qū)之間的關(guān)系。4.研究結(jié)果表明,大腦在處理信息時(shí)會(huì)伴隨腦電強(qiáng)度的增加,信息處理的主要區(qū)域?yàn)轭~葉,同時(shí)隨著刺激任務(wù)的難度的增加,腦電強(qiáng)度也有不同程度的加強(qiáng);同時(shí)發(fā)現(xiàn),MCI患者組在處理相同的刺激任務(wù)時(shí),腦電強(qiáng)度比健康對(duì)照組更強(qiáng),說(shuō)明MCI患者組在處理相同的刺激任務(wù)時(shí)需要消耗更多的腦電能量,以及更多的腦神經(jīng)細(xì)胞的參與。綜上所述,本文采用兩種刺激方式從兩個(gè)維度上對(duì)MCI患者的腦電信號(hào)做了研究,其中兩種刺激方式為視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)刺激,兩個(gè)維度指刺激任務(wù)和腦區(qū)位置。探索出更適合MCI患者的刺激方式、刺激任務(wù)以及腦區(qū)電極布置位置,為搭建應(yīng)用于MCI患者認(rèn)知水平檢測(cè)與訓(xùn)練的系統(tǒng)提供理論上的支持。
[Abstract]:Brain-Computer Interface (BCI) is a technology that uses brain activity directly to communicate with external devices without the participation of peripheral tissues. One of the most important methods to realize the BCI is that the (EEG), EEG is a weak physiological signal related to the brain activity, and the EEG signal will change accordingly when the brain changes. Different regions of the brain damage will show a certain degree of cognitive and motor dysfunction, this paper around cognitive and motor dysfunction EEG signal detection and analysis, carried out the following research work: 1. This paper designed an experimental scheme for (MCI) cognitive and motor function test in patients with mild cognitive impairment. The experiment scheme covers many kinds of stimulation tasks, and the stimulation content, stimulation mode and operation difficulty are more suitable for the subjects, and the experiment program is developed by using the computerized visual programming language platform E-Prime. 2. A 64-lead EEG system was set up for the experimental detection and analysis of EEG in patients with mild cognitive impairment (MCI). The signal acquisition experiments were carried out on 15 patients with MCI and 15 healthy controls. In the experiment, each of the subjects completed 5 cognitive tasks and 3 types of exercise tasks, each lasting about 2.3 hours. The interference source analysis, denoising and filtering are carried out, and the EEG data are analyzed in time-frequency domain. The EEG topographic map is used to visualize the relationship between the energy and the position of the EEG signal. Thus, the relationship between EEG and stimulation task, brain function area of different subjects was obtained. 4. 4. The results show that the brain processing information will be accompanied by an increase in the intensity of EEG, the main area of information processing is the frontal lobe, at the same time, with the increase of the difficulty of the stimulation task, the intensity of EEG will be enhanced in varying degrees. It was also found that the intensity of EEG in the MCI group was stronger than that in the healthy control group, indicating that the MCI patients needed to consume more EEG energy and participate in the same stimulation task. To sum up, two stimuli were used to study the EEG of MCI patients from two dimensions, two of which were visual and auditory stimuli, and two dimensions were the stimulation task and the location of brain area. In order to provide theoretical support for the system of cognitive level detection and training in MCI patients, the stimulation mode, the stimulation task and the location of the electrode in the brain region were explored to be more suitable for the patients with MCI.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：R749.1;TN911.7

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本文編號(hào)：2373963