情緒圖片刺激相關(guān)腦磁圖信號處理研究.pdf

1、情緒是個體的一種適應(yīng)功能，能夠使個體及時的處理外界環(huán)境中的信息從而做出行為反應(yīng)，并且與生存相關(guān)的威脅性信息首先被提取和處理，大腦對情緒刺激反應(yīng)與控制調(diào)節(jié)機(jī)制異常復(fù)雜。腦磁圖(MEG)作為一種最新能夠無創(chuàng)性探測大腦電磁生理信號的腦功能檢測技術(shù)，具有毫米級時間分辨率和較高空間分辨率的優(yōu)點(diǎn)，能夠以較好的時間空間分辨率精確研究皮層對情緒圖片刺激反應(yīng)與控制機(jī)理。利用腦磁圖研究對比正常人和抑郁癥患者在情緒喚醒度所涉及腦區(qū)激活以及調(diào)控差異在臨床診斷、

2、康復(fù)治療以及評價等方面具有重要的應(yīng)用價值和前景。
　　為了探討情緒圖片刺激事件相關(guān)腦磁信號的處理方法，系統(tǒng)地探討抑郁癥相關(guān)發(fā)病機(jī)制及神經(jīng)控制機(jī)理，本文首先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并運(yùn)用腦磁圖儀記錄了受試者負(fù)性，中性圖片刺激相關(guān)MEG信號。然后結(jié)合MEG信號的特點(diǎn)以及課題研究目的，從下面幾個角度展開分析討論并得到相應(yīng)結(jié)果。
　　在MEG信號處理方法方面，本文首先探討了MEG信號預(yù)處理的方法，核心是腦磁信號偽跡的自動識別與去除。文中通過在ICA

3、模型中加入獨(dú)立分量篩選模塊對傳統(tǒng)Fast-ICA去除偽跡法進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)造獨(dú)立分量的高階統(tǒng)計(jì)量、仙農(nóng)熵、頻譜相關(guān)性幾個方面對各分量進(jìn)行計(jì)算，設(shè)定閾值篩選出偽跡分量，最終實(shí)現(xiàn)MEG偽跡的有效自動去除。其次在信號的時頻功率譜特征分析方面，本文通過對信號時頻功率譜表示(TFRs)理論的深入研究，利用Morlet小波變換實(shí)現(xiàn)了時頻功率譜估計(jì)，并特別地對情緒圖片刺激相關(guān)磁場的mu節(jié)律的時頻功率譜特征及其空間通道分布特征進(jìn)行了分析。
　　通過對

4、其中某例正常人進(jìn)行負(fù)性、中性情緒圖片刺激相關(guān)磁場信號的時頻功率譜分析，本文得到了以下結(jié)果：(1)情緒圖片刺激相關(guān)磁場M170在刺激后170ms，30Hz以下的低頻段，尤其mu節(jié)律波(5-15Hz)活性達(dá)到極大值，mu節(jié)律活性能夠反應(yīng)出大腦的激活水平，之后隨著時間活性逐漸消失。(2)對于mu節(jié)律波活動的位置：激活的腦區(qū)為雙側(cè)C區(qū)通道和大部分P區(qū)，P區(qū)的活性要略大于C區(qū)。同一個刺激信號角度來看，又體現(xiàn)出激活區(qū)域的不對稱行，具體表現(xiàn)為左側(cè)P區(qū)

5、活性明顯大于右側(cè)P腦區(qū)，右側(cè)活性較弱表現(xiàn)為功率譜較低。
　　(3)喚醒度差異：負(fù)性情緒圖片刺激響應(yīng)平均功率譜強(qiáng)度比中性情緒圖片響應(yīng)幅度大且持續(xù)時間更長，皮層激活范圍方面，負(fù)性情緒圖片刺激表現(xiàn)出比較好的激活對稱性，而中性情緒圖片卻表現(xiàn)出明顯的激活不對稱性。
　　功能分化和功能整合是腦功能的兩個基本組織原則，大腦同時需要激活兩個或者兩個以上空間功能分離獨(dú)立的腦功能區(qū)域來完成其功能。有效連接(effectiveconnectivi

6、ty)能夠在神經(jīng)元水平上建立相關(guān)腦區(qū)交互作用的因果關(guān)系，動態(tài)因果模型(dynamic causal model，DCM)是一種有效連通性的分析方法，研究在特定任務(wù)條件下一個區(qū)域或者多個區(qū)域激活導(dǎo)致其他區(qū)域激活水平的變化，能夠反映出神經(jīng)活動的動態(tài)傳遞過程以及實(shí)驗(yàn)因素對神經(jīng)激活水平的調(diào)節(jié)作用。
　　本文基于DCM模型利用磁源性影像(Magnetic source imaging，MSI)技術(shù)研究負(fù)性，中性情緒刺激下大腦皮層不同區(qū)域之間

7、的有效連通性。并對5例正常受試者和5例抑郁癥患者在外界情緒刺激因素對神經(jīng)激活水平的差別進(jìn)行了比較。具體研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處如下：(1)首次將DCM用于分析MEG-sMRI同步技術(shù)檢查得到的情緒圖片刺激響應(yīng)數(shù)據(jù)，討論了大腦背外側(cè)前額皮質(zhì)，枕葉皮層，視覺皮層等區(qū)域的有效性連接，構(gòu)建了符合生理意義的連接網(wǎng)絡(luò)。通過貝葉斯模型比較準(zhǔn)則得出了后向模型(Backward model，B-Model)要優(yōu)于前向模型(Forward model，F(xiàn)-Mod