本文關(guān)鍵詞：因果關(guān)系在探求大腦效應(yīng)連接中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大腦是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，多個神經(jīng)元、神經(jīng)元集群或者多個腦區(qū)相互連接成龐雜的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，并通過相互作用完成腦的各種功能。大腦是神經(jīng)系統(tǒng)的中心。神經(jīng)系統(tǒng)復(fù)雜性的一個主要方面是涉及到系統(tǒng)的復(fù)雜形態(tài)，特別是神經(jīng)元素的相互連接性。神經(jīng)的連接模式長時間吸引著神經(jīng)解剖學(xué)家的注意，在決定神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)系統(tǒng)的功能特性方面起著至關(guān)重要的作用。腦連接模式可以分為結(jié)構(gòu)連接（解剖連接）、功能連接和效應(yīng)連接。結(jié)構(gòu)連接指的是物理或結(jié)構(gòu)上神經(jīng)細(xì)胞或神經(jīng)元素的連接；功能連接是指相對空間較遠(yuǎn)的神經(jīng)單元之間的相互關(guān)系，體現(xiàn)了不同腦區(qū)域之間的統(tǒng)計依賴關(guān)系，不具有方向性；效應(yīng)連接描述的是一個神經(jīng)元素對另一個神經(jīng)元素方向性影響的網(wǎng)絡(luò)，具有方向性。為了探究大腦的效應(yīng)連接，本文以運(yùn)動想象過程為研究對象，利用因果關(guān)系方法主要分析大腦三個區(qū)域（C3，Cz和C4所在的區(qū)域）的相互影響。 本文分別從時域和頻域，深入研究了兩個變量的格蘭杰因果（GC）關(guān)系和新型因果（NC）關(guān)系理論，同時將兩種因果關(guān)系進(jìn)行比較，區(qū)分它們的不同，發(fā)現(xiàn)格蘭杰因果關(guān)系的不足與新型因果關(guān)系具有的優(yōu)點。并且通過具體的例子模型，形象地表現(xiàn)出因果關(guān)系方法的應(yīng)用，以及兩種因果關(guān)系的不同之處。 運(yùn)動想象任務(wù)作為本文的研究對象，我們需要深入了解有關(guān)它的相關(guān)知識。因此，本文研究了腦電信號（EEG）和腦-機(jī)接口（BCI）基礎(chǔ)、運(yùn)動想象機(jī)制與特點。運(yùn)動想象的Mu節(jié)律特點是本文關(guān)注一個重要內(nèi)容，因為因果關(guān)系需要在Mu節(jié)律上體現(xiàn)出來。研究的數(shù)據(jù)來自國際BCI競賽公開的運(yùn)動想象數(shù)據(jù)集，以體現(xiàn)出本文研究的真實性與可靠性。 本文研究的重點內(nèi)容是將因果關(guān)系方法運(yùn)用于運(yùn)動想象數(shù)據(jù)集的分析，發(fā)現(xiàn)C3，Cz和C4三個通道兩兩之間的因果影響。首先，通過功率譜分析，展現(xiàn)運(yùn)動想象的Mu節(jié)律特點。然后，對于通道之間的因果關(guān)系，，我們重點關(guān)注Mu節(jié)律上體現(xiàn)出的特征，比如因果關(guān)系值的大小比較，是否有峰值出現(xiàn)。通過對9位試驗者的27組數(shù)據(jù)的分析，我們得出以下結(jié)論： 1)想象左右手運(yùn)動過程，Cz到C3/C4的因果關(guān)系大于C3/C4到Cz的因果關(guān)系，即Cz區(qū)域?qū)3/C4區(qū)域有因果影響。 2)想象左手運(yùn)動，C4到C3的因果關(guān)系大于C3到C4的因果關(guān)系，即C4區(qū)域?qū)3區(qū)域有因果影響。 3)想象右手運(yùn)動，C3到C4的因果關(guān)系大于C4到C3的因果關(guān)系，即C3區(qū)域?qū)4區(qū)域有因果影響。 將GC的結(jié)果與NC的結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)NC方法比GC方法能更準(zhǔn)確地表現(xiàn)出兩個時間變量的因果關(guān)系。 本文的因果關(guān)系應(yīng)用于運(yùn)動想象腦電數(shù)據(jù)的分析研究提供了新的證據(jù)：證實了新的因果關(guān)系法比格蘭杰因果關(guān)系法更準(zhǔn)確的反應(yīng)真實的因果關(guān)系的大小。新的因果關(guān)系法必將取代格蘭杰因果關(guān)系法在各個領(lǐng)域得到大量的普及應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：腦效應(yīng)連接 格蘭杰因果關(guān)系 新型因果關(guān)系 腦-機(jī)接口 運(yùn)功想象 Mu節(jié)律
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R338;TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 腦連接的分類12-14
• 1.3 因果關(guān)系方法14-16
• 1.3.1 格蘭杰因果關(guān)系方法14-15
• 1.3.2 新型因果關(guān)系方法15
• 1.3.3 因果關(guān)系在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用15-16
• 1.4 本文研究的內(nèi)容16
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 格蘭杰以及新型因果關(guān)系理論18-36
• 2.1 引言18
• 2.2 線性回歸模型基礎(chǔ)18-23
• 2.2.1 自回歸（AR）模型19
• 2.2.2 最小二乘法擬合自回歸模型系數(shù)19-20
• 2.2.3 回歸模型階次的選擇20-23
• 2.3 兩個時間變量的格蘭杰因果關(guān)系23-28
• 2.3.1 時域的格蘭杰因果關(guān)系23-25
• 2.3.2 頻域的格蘭杰因果關(guān)系25-28
• 2.4 兩個時間變量的新型因果關(guān)系28-31
• 2.4.1 時域的新型因果關(guān)系28-30
• 2.4.2 頻域的新型因果關(guān)系30-31
• 2.5 通過具體模型比較兩種因果關(guān)系方法31-35
• 2.5.1 GC 方法的缺陷31-32
• 2.5.2 時域中 GC 與 NC 的比較32-34
• 2.5.3 頻域中 GC 與 NC 的比較34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 基于 EEG 的運(yùn)動想象及其數(shù)據(jù)采集36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 腦電信號研究基礎(chǔ)36-41
• 3.2.1 腦電信號的產(chǎn)生及組成36-38
• 3.2.2 腦電信號采集38-40
• 3.2.3 腦電信號的分析方法40-41
• 3.3 腦-機(jī)接口41-44
• 3.3.1 腦-機(jī)接口的定義41-42
• 3.3.2 基于 EEG 的腦-機(jī)接口的研究現(xiàn)狀42-44
• 3.4 運(yùn)動想象介紹44-46
• 3.4.1 運(yùn)動想象概念44
• 3.4.2 運(yùn)動想象 Mu 節(jié)律44-45
• 3.4.3 運(yùn)動想象的研究狀況45-46
• 3.5 數(shù)據(jù)集描述46-49
• 3.5.1 實驗范式46-47
• 3.5.2 數(shù)據(jù)記錄47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 運(yùn)動想象過程的因果關(guān)系分析50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 時域中因果關(guān)系研究50-53
• 4.2.1 Cz 與 C3/C4 之間的因果關(guān)系50-52
• 4.2.2 C3 與 C4 之間的因果關(guān)系52-53
• 4.3 EEG 數(shù)據(jù)的頻域分析方法53-57
• 4.3.1 傅里葉變換53-54
• 4.3.2 功率譜密度54
• 4.3.3 非參數(shù)譜估計法54-56
• 4.3.4 基于 AR 模型的功率譜估計56-57
• 4.3.5 運(yùn)動想象數(shù)據(jù)的頻譜分析57
• 4.4 頻域中因果關(guān)系研究57-62
• 4.4.1 Subject 1 的數(shù)據(jù)分析58-60
• 4.4.2 Subject 2 的數(shù)據(jù)分析60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-69
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 附錄75-76
• 詳細(xì)摘要76-79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李穎潔;樊飛燕;陳興時;;腦電分析在認(rèn)知研究中的進(jìn)展[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2006年03期

2 鐘元;王慧南;焦青;張志強(qiáng);鄭罡;于海燕;盧光明;;基于Granger因果檢驗和PCA的腦網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)連接方法[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李潔;多模態(tài)腦電信號分析及腦機(jī)接口應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：因果關(guān)系在探求大腦效應(yīng)連接中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：267607