雙間三模態(tài)神經(jīng)肌肉活動(dòng)范式下的腦—肌電信號(hào)處理與相干性分析.pdf

1、人體的神經(jīng)肌肉活動(dòng)伴隨著相應(yīng)電生理信號(hào)的釋放。近年來(lái)，運(yùn)用腦電與肌電信號(hào)的協(xié)同分析考察神經(jīng)肌肉活動(dòng)狀態(tài)成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、康復(fù)工程等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。典型的神經(jīng)肌肉活動(dòng)范式包括自主動(dòng)作模態(tài)、刺激動(dòng)作模態(tài)以及想象動(dòng)作模態(tài)等，這些動(dòng)作因腦肌控制機(jī)理的不同，其誘發(fā)出的腦電與肌電信號(hào)也存在著模式上的差異，通過(guò)比較分析多動(dòng)作模態(tài)下腦電與肌電信號(hào)的內(nèi)在聯(lián)系規(guī)律，可以更深入地理解運(yùn)動(dòng)與大腦間的關(guān)系。
　　 本文以屈指這一神經(jīng)肌肉活動(dòng)范式為例，設(shè)計(jì)了自

2、主、正中神經(jīng)刺激和想象三種動(dòng)作模態(tài)，并根據(jù)動(dòng)作的時(shí)間間隔設(shè)定長(zhǎng)間(相鄰動(dòng)作時(shí)間間隔10s)和短間(相鄰動(dòng)作時(shí)間間隔2s)兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)方案，同步采集C3/C4導(dǎo)聯(lián)處的頭皮腦電和指淺屈肌處的表面肌電信號(hào)，經(jīng)兩點(diǎn)波峰閾值檢測(cè)等預(yù)處理后，使用基于Morlet小波的時(shí)頻分析方法初步研究了各模態(tài)肌電與腦電的獨(dú)立變化規(guī)律。研究中利用偏定向相干算法、改進(jìn)互相關(guān)系數(shù)極值點(diǎn)及時(shí)頻特征分析對(duì)腦-肌電信號(hào)在不同動(dòng)作模態(tài)和不同時(shí)間間隔下的相干性進(jìn)行了比較與分析。

3、r>　　 文中研究結(jié)果表明：自主動(dòng)作模態(tài)下，對(duì)側(cè)腦電對(duì)肌電信號(hào)存在明顯的支配作用，并與同側(cè)腦電存在信息交互的現(xiàn)象；刺激動(dòng)作模態(tài)下，肌電則成為同側(cè)和對(duì)側(cè)腦電的共同信源，且對(duì)對(duì)側(cè)腦電的影響高于同側(cè)；想象動(dòng)作模態(tài)下，腦電和肌電信號(hào)無(wú)明顯的因果性，但同側(cè)與對(duì)側(cè)腦電存在信息交互。同樣的動(dòng)作模態(tài)下，短間的偏定向相干要顯著高于長(zhǎng)間，而在同樣的時(shí)間間隔下，刺激動(dòng)作的因果性要顯著高于自主動(dòng)作，而想象動(dòng)作為最低。短間和長(zhǎng)間兩大類(lèi)動(dòng)作中均會(huì)發(fā)生β段腦-肌電

4、相干性極值點(diǎn)集中的現(xiàn)象，且短間相干性極值點(diǎn)數(shù)顯著高于長(zhǎng)間。時(shí)頻特征分析結(jié)果也表明短間和長(zhǎng)間存在一定差異，初步揭示了時(shí)間間隔對(duì)相干性的影響。
　　 本文通過(guò)不同時(shí)間間隔和不同動(dòng)作模態(tài)下的腦肌電信號(hào)的聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)短間和刺激模態(tài)下的腦肌電存在高因果性，可能與短間動(dòng)作下腦電信息產(chǎn)生交疊、刺激模態(tài)下大腦神經(jīng)元更活躍且對(duì)肢體動(dòng)作有較強(qiáng)的支配性有關(guān)。研究成果有助于更深刻的認(rèn)識(shí)人體神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)能力和協(xié)調(diào)能力，未來(lái)有望為臨床康復(fù)治療方案制