【摘要】：抑郁癥作為一種發(fā)病率高、危害大、治愈困難的精神障礙類疾病,總是伴隨著明顯的大腦活動(dòng)異常和情緒轉(zhuǎn)換障礙等癥狀。腦電信號(hào)作為一種能夠記錄大腦活動(dòng)及情緒狀態(tài)信息的生理電信號(hào),常被應(yīng)用于各類有關(guān)于情緒轉(zhuǎn)換障礙疾病的相關(guān)研究中。睡眠腦電信號(hào)作為腦電信號(hào)的一種,相比于清醒時(shí)的腦電信號(hào),具有信號(hào)穩(wěn)定不易受干擾、真實(shí)不可偽裝和易采集等特點(diǎn),更利于抑郁癥等相關(guān)疾病的研究。因此,本文基于睡眠腦電信號(hào),提出了“抑郁人群與正常人群在睡眠腦電信號(hào)上具有差異性”的假設(shè),通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析等方法對(duì)抑郁人群與正常人群的睡眠腦電信號(hào)差異性進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了假設(shè)。主要的研究?jī)?nèi)容與研究成果如下:1.本文基于睡眠腦電信號(hào)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)及公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)腦電數(shù)據(jù)的采集方法,設(shè)計(jì)了睡眠腦電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。針對(duì)抑郁癥人群的腦電數(shù)據(jù)特點(diǎn),采集了36名被試者(18名抑郁患者和18名正常人群)6個(gè)電極位(F3、F4、C3、C4、O1和O2)的睡眠腦電數(shù)據(jù),建立了基于抑郁癥的睡眠腦電數(shù)據(jù)庫(kù)。為抑郁人群睡眠腦電特征差異性研究奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.本文處理并應(yīng)用了抑郁人群睡眠腦電數(shù)據(jù)集。將采集到的睡眠腦電數(shù)據(jù)按照AASM睡眠分期模型分為清醒期、REM期和NREM期,并尋找合適的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)樣本的選擇;參考睡眠腦電數(shù)據(jù)的采集方法及數(shù)據(jù)模型的時(shí)間復(fù)雜度,實(shí)現(xiàn)了基于FIR濾波器及卡爾曼濾波器對(duì)原始睡眠腦電信號(hào)的去噪和基于時(shí)間窗口方法對(duì)數(shù)據(jù)樣本的分割;根據(jù)分割后數(shù)據(jù)樣本的大小及睡眠腦電信號(hào)的數(shù)據(jù)特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)特征的提取和基于特征選擇算法對(duì)數(shù)據(jù)特征的選擇;最后,根據(jù)特征樣本的數(shù)據(jù)特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)均衡化的數(shù)據(jù)處理。通過(guò)該數(shù)據(jù)處理流程,可實(shí)現(xiàn)對(duì)抑郁人群睡眠腦電信號(hào)的處理與應(yīng)用。3.本文基于特征選擇算法和數(shù)據(jù)分析方法對(duì)假設(shè)“抑郁人群與正常人群在睡眠腦電信號(hào)上具有差異性”進(jìn)行了驗(yàn)證,并對(duì)特征相關(guān)性對(duì)差異性表現(xiàn)的影響進(jìn)行分析與研究。特征選擇算法驗(yàn)證差異性的結(jié)果表明,抑郁人群睡眠腦電信號(hào)的某個(gè)或某些特征組與正常人群可能具有差異性。數(shù)據(jù)分析方法驗(yàn)證差異性的結(jié)果表明,睡眠腦電信號(hào)的導(dǎo)聯(lián)、頻段以及特征種類均能夠影響數(shù)據(jù)模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,不同特征間的相關(guān)性也會(huì)影響模型的分類準(zhǔn)確率。換句話講,抑郁人群與正常人群的睡眠腦電信號(hào)在不同維度上均具有較大差異,這與本文假設(shè)“抑郁癥人群與正常人群在睡眠腦電數(shù)據(jù)上具有差異”相符,進(jìn)一步驗(yàn)證了假設(shè)。綜上所述,本文對(duì)抑郁人群睡眠腦電數(shù)據(jù)集的處理與應(yīng)用進(jìn)行了探索,并通過(guò)該數(shù)據(jù)集對(duì)抑郁人群與正常人群的睡眠腦電信號(hào)差異性進(jìn)行了分析與研究,完成了對(duì)假設(shè)的有效驗(yàn)證,豐富了基于睡眠腦電信號(hào)的抑郁癥分類模型的理論基礎(chǔ),進(jìn)一步推動(dòng)了基于睡眠腦電信號(hào)的抑郁癥等精神障礙類疾病相關(guān)研究的發(fā)展與應(yīng)用。
【圖文】：

睡眠期間最容易產(chǎn)生夢(mèng)境的時(shí)期，也更容易被喚醒。在該階段，眼球快速大幅度運(yùn)動(dòng)，體溫及心血管調(diào)節(jié)功能減弱，心率及呼吸頻率明顯增加，腦電信號(hào)較 N2期和 N3 期也更為活躍。與此同時(shí)，REM 期睡眠常伴隨著肌肉麻痹或肌肉萎縮等現(xiàn)象，例如：打鼾和阻塞性睡眠呼吸暫停。研究認(rèn)為，這種肌肉麻痹或肌肉萎縮或與 REM 期常做夢(mèng)這一現(xiàn)象有關(guān)。睡眠周期指睡眠經(jīng)過(guò) NREM 期的各個(gè)階段進(jìn)入到 REM 期，又從 REM 期返回到 NREM 期的過(guò)程。如圖 2-1 所示，睡眠周期從短暫的 N1 期開(kāi)始。在此階段，身體開(kāi)始放松并且伴隨著緩慢的眼球運(yùn)動(dòng)，雖然會(huì)經(jīng)常發(fā)生驚醒，但卻促使睡眠周期進(jìn)入到 N2 期。N2 期的總體睡眠時(shí)長(zhǎng)大于 N1 期，占總睡眠時(shí)長(zhǎng)的 40~60%。緊接著，，睡眠周期通過(guò) NREM 期的淺睡眠進(jìn)入到深度睡眠。對(duì)于大多數(shù)成年人來(lái)說(shuō)，N3 期的睡眠時(shí)長(zhǎng)大概占總睡眠時(shí)長(zhǎng)的 5~15%，對(duì)于兒童或青少年來(lái)說(shuō)，該比率要大得多。最終，睡眠從深度睡眠返回到輕睡眠，以 REM 期結(jié)束該睡眠周期并從輕睡眠開(kāi)始新一輪的睡眠周期。對(duì)于 REM 期而言，首次出現(xiàn)于睡眠開(kāi)始后 90 分鐘內(nèi)且持續(xù)時(shí)間較短。隨著睡眠時(shí)間的推移，睡眠周期由 NREM期的輕睡眠開(kāi)始再次進(jìn)入到 REM 期睡眠，REM 期的睡眠時(shí)長(zhǎng)也隨之延長(zhǎng)。

學(xué)碩士學(xué)位論文 抑郁人群睡眠腦電特方面取得了較大的進(jìn)展[42]。Beta 波（ ），頻率范圍：14 ~ 30Hz，與正常清醒狀態(tài)下的意識(shí)及注。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 波活動(dòng)也與等滲收縮（保持肌肉張力不變的同時(shí)短肌肉的長(zhǎng)度）中發(fā)生的肌肉活動(dòng)變化有關(guān)，并在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化前及被抑制[44]。Gamma 波（ ），頻率范圍：30~50Hz。研究表明， 波活動(dòng)與注意力意識(shí)反應(yīng)有關(guān)[45]，在冥想狀態(tài)下也具有較高的出現(xiàn)概率[46]。在 REM 醉期階段， 波活動(dòng)也會(huì)受到一定影響[47]。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN911.7

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本文編號(hào)：2658445