【摘 要】
:
情绪是在生理和心理的共同作用下产生的,在思维决策、社会认知和社会交往等方面,情绪都发挥着非常重要的作用。情绪的产生与大脑密切相关,大脑皮层和皮层下神经元的协同作用促进了情绪的产生。由于脑电信号具有较高的时间分辨率、较好的节律性、不易伪装且蕴含人体重要的生理信息等优势,在情绪识别过程中被广泛使用。现在越来越多的学者使用复杂网络来构建脑网络进行情绪识别,大脑区域间的连通性为复杂网络的构建提供了基础。使
论文部分内容阅读
情绪是在生理和心理的共同作用下产生的,在思维决策、社会认知和社会交往等方面,情绪都发挥着非常重要的作用。情绪的产生与大脑密切相关,大脑皮层和皮层下神经元的协同作用促进了情绪的产生。由于脑电信号具有较高的时间分辨率、较好的节律性、不易伪装且蕴含人体重要的生理信息等优势,在情绪识别过程中被广泛使用。现在越来越多的学者使用复杂网络来构建脑网络进行情绪识别,大脑区域间的连通性为复杂网络的构建提供了基础。使用图论的方法对大脑的功能连接进行研究,可以很好地反映大脑各区域之间的耦合关系。但是,脑网络的分析需要新的方法。因此,本文对基于情绪的脑网络构建进行研究,具体内容如下:(1)本文将动态模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)应用到脑电数据中,将高维动态数据转换为基于时空相干结构的简单表示,即DMs。每个DM都对应一个特征值,其相位和振幅分别决定DM的振荡频率和稳定性,根据特征值λi的大小对稳定性进行划分,将|λi|<0.95的部分称为“相对稳定DMs”,将0.95<|λi|<1的部分称为“非常稳定DMs”。在alpha,beta,delta,theta四个波段下,将特征值、特征向量和每个模式下的初始幅值结合起来生成“相对稳定成分”和“非常稳定成分”。(2)本文利用从DMD中提取的相对稳定成分、非常稳定成分以及原始脑电数据,基于Pearson相关、锁相位和偏相关构建了脑网络。非常稳定成分构建的脑网络为脑网络1(brain network1,BN1),相对稳定成分构建的脑网络为脑网络2(brain network2,BN2),原始脑电数据构建的脑网络为传统脑网络(traditional brain network,TBN)。经阈值化处理后,在alpha,beta,delta,theta四个波段下,对BN1、BN2和TBN三种脑网络进行网络拓扑特征提取,提取的网络拓扑特征有:特征路径长度、全局效率、局部效率、聚类系数和富人俱乐部系数。通过双样本T检验,对四个波段下的网络拓扑特征进行统计分析,结果表明BN1、BN2和TBN的大部分拓扑属性在high Valence/high Arousal和low Valence/low Arousal之间有显著性差异(p值<0.05),并且在各个波段下,与high Valence/high Arousal相比,low Valence/low Arousal下绝大多数节点的聚类系数和网络的局部效率都有所增加,特征路径长度有所减小,由此推测,当个体处于消极情绪下时,其大脑的信息交互比积极情绪下更加复杂,脑网络的功能连接更为紧密,网络中含有更多的稳定结构,信息传输速度更快,从而可以实现高效的信息交流。(3)采用四种分类器基于全频段的网络拓扑特征进行分类,由于BN2的分类性能并不显著高于TBN,所以只对BN1和TBN的分类效果进行比较,结果表明在四种分类器下,BN1的分类效果普遍比TBN高3%-8%左右。分类结果差异性最大的是基于PLV构建的BN1和TBN的拓扑特征对high Valence和low Valence的分类,其中BN1和TBN的准确率平均值为66.01%和62.73%,精确率平均值为65.94%和61.81%,召回率平均值为71.46%和68.25%,F1-Score平均值为65.14%和62.76%。BN1的准确率、精确率、召回率和F1-Score绝大部分显著高于TBN,这说明从DMD中提取的非常稳定成分对于脑电情绪的分类是有帮助的。本文提出了使用DMD从脑电情绪信号中提取非常稳定成分和相对稳定成分来构建脑网络的新方法,为脑电信号的情绪识别提供了新的想法,对于更好地理解情绪机制,识别情绪状态有很大的帮助。
其他文献
大脑极其复杂,不同区域神经元的神经活动之间存在着相互的作用,而静息态功能磁共振成像包含了丰富的动态信息,对脑功能网络的研究有助于脑神经活动机制的探索。阿尔兹海默症是一种神经系统疾病,其发病机制尚不清晰,尤其是其功能性脑网络是否发生变化以及如何变化仍有待阐明,对其频率依赖性也尚不明确。而轻度认知障碍患者作为阿尔兹海默症的高危人群不容忽视,对这部分人群的大脑功能网络研究有助于为阿尔兹海默症早期的预警和
近年来,网络暴力犯罪高发频发,给全网全社会造成的危害日益凸显,成为理论和实践关注的重要问题。深入研究网络暴力行为,并探究刑法治理的可行性方案,紧迫且必要。研究网络暴力犯罪首先应当厘清网络暴力的概念及认定标准,包括不特定群体的参与性、量变到质变的积聚性、危害后果的失控性三个要件。网络暴力犯罪可能侵害个人法益、社会法益或国家法益,并必然对网络空间秩序法益造成侵害。在现行刑法体系内网络暴力行为定性问题存
复杂的大脑功能是由全局多个大脑功能网络之间的交互作用来实现的,其中每一个大脑功能网络具有特定的大脑空间分布,并对应特定的时间活动特性。基于功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)数据对全局大脑功能网络的时间和空间模式进行识别分析有助于深入理解大脑的功能运作机制。为了识别大脑功能网络的时空模式,研究者们最初使用以相关性分析为代表的基础方法,后
人脑最显著的特征之一是其皮层表面高度褶皱,形成凸起的脑回和凹陷的脑沟。以往的研究广泛表明,脑回和脑沟在遗传学、形态学、结构和功能方面均存在显著差异。结合功能磁共振成像技术和深度学习方法的最新进展,一些开创性的研究针对沟回功能差异在时频特征、功能连接、行为认知等方面的特性开展了初步有效的探索,但这些研究仍存在着以下不足:1)已有研究对沟回功能信号时频特性进行探索时仅仅注重了全脑尺度上沟回的神经活动差
在传统写实水彩画时期,画家们往往为追求逼真的画面效果而规避水痕的产生,忽略了水痕这种艺术语言本身的美感。随着时代的发展,在当代水彩画中,这一肌理效果逐步得到了重视。本文主要通过赏析水彩风景画中水痕的运用,深入探讨水痕所富有的美感,了解其内涵,总结其分类与特性,最后在自我创作实践中加以运用。论文第一章简要阐述了水彩画在国内外的发展历程与论文的研究意义。第二章对水痕进行了详细介绍,阐述了水痕的基本内涵
在国家安全体系中,监狱作为刑罚执行机关,肩负着维护国家安全、社会安定、人民安心的时代重任。稳步提高监狱治理能力和构建现代化治理体系,是实现国家现代化治理这一伟大目标的有效途径。监狱警察作为刑罚执行的具体实施者,个人素质能否胜任职业要求便尤为重要。如何建设一支能力过硬、素质过硬的监狱警察队伍,助推监狱高质量发展,成为新时代监狱事业的重要课题。近年来,国内外许多学者从监狱警察队伍现存问题、业务素养、职
帕金森病是一种影响着数百万老年人的神经退行性疾病,严重影响患者的生活质量。帕金森病是一种异质性疾病,在疾病发展的不同阶段有不同的表现。对帕金森病患者的病情进展进行预测,以便为患者定制治疗方案具有十分重要的意义。随着人工智能的发展和机器学习技术的广泛应用,用机器学习对帕金森病进行计算机辅助诊断的研究逐渐受到关注。本研究的目标是探究多种机器学习方法在帕金森病辅助诊断中的应用,具体包括包含关于早期帕金森
疑问代词“怎么”和“怎样”是汉语中两个高频疑问代词,且语义丰富,用法灵活。汉语学习者如何准确掌握“怎么”“怎样”的用法,教师如何针对“怎么”“怎样”进行有效教学,都是当前二语教学中语法教学领域的热点课题。尽管对于疑问代词“怎么”“怎样”的本体研究已经非常完善,但关于“怎么”“怎样”的二语教学策略还须深入探究。因此,本文将在疑问代词“怎么”“怎样”本体研究的基础上,对“怎么”“怎样”的疑问、任指、虚
功能磁共振成像是一种广泛应用于疾病检测的影像技术,其成像基础是血液中的血氧水平依赖(Blood oxygen-level dependent,BOLD),BOLD信号可视为由多个子系统构成的大系统。此外,已有研究表明,生理信号(如呼吸、心率等)的稳定性可以反应人体的健康情况。因此,本文将从BOLD信号子系统稳定性的角度进行分析,并应用于阿尔茨海默症(Alzheimer’s Disease,AD)和