創(chuàng)新研修課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告new

創(chuàng)新研修課基于大腦不同活動(dòng)的腦電復(fù)雜度的研究專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)號(hào)：1110310105姓名：寧丹丹指導(dǎo)老師：李海峰

介紹（一）、研究工作背景及意義根據(jù)有關(guān)資料，大腦前額葉區(qū)與記憶這個(gè)大腦活動(dòng)有密切的關(guān)系，記憶是我們大腦每天都要進(jìn)行的活動(dòng)，研究在大腦進(jìn)行記憶時(shí)前額葉區(qū)的活動(dòng)，可以尋找出提高記憶的方法，從而有助于提高我們的學(xué)習(xí)和工作的效率。（二）、相關(guān)的已有研究工作1.左前額葉(LPF)參與詞的語(yǔ)義加工的功能成像，研究表明，左前額葉在產(chǎn)生詞時(shí)的腦血流量比被動(dòng)看詞時(shí)多。LPF可能是復(fù)雜的支持記憶功能的皮質(zhì)及皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的一部分;2.當(dāng)實(shí)驗(yàn)采用精細(xì)復(fù)述提取范式時(shí)，即實(shí)驗(yàn)只提供提取環(huán)境,被試須經(jīng)過(guò)主動(dòng)回憶才能完成任務(wù),類似于外顯記憶的提取，發(fā)現(xiàn)大腦右側(cè)PF激活。3.前額葉更多地參與記憶過(guò)程。并且它的不同部位與不同的信息加工有關(guān),與空間信息有關(guān)的加工過(guò)程更多地激活dPFc,而顏色及物體等信息的加工則與前額葉的腹外側(cè)部有關(guān)。4.目前仍不能直接地解釋大腦活動(dòng)和腦電LZC之間的聯(lián)系，但是它對(duì)不同的被試是個(gè)敏感的參數(shù)，而且對(duì)不同的大腦認(rèn)知狀態(tài)也是有所反映的。5.研究者發(fā)現(xiàn)，正常人在不同的狀態(tài)下腦電復(fù)雜度的變化表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。如在睜眼狀態(tài)下復(fù)雜度高于閉眼狀態(tài)下的復(fù)雜度，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)額葉大腦活動(dòng)區(qū)域復(fù)雜度降低，而對(duì)帕金森、精神分裂癥病人的研究表明其腦電復(fù)雜度的變化趨勢(shì)與正常人相反。另有研究模擬了高空飛行不同程度的缺氧條件，發(fā)現(xiàn)腦電復(fù)雜度對(duì)腦缺氧十分敏感。（三）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯看竽X前額葉區(qū)在進(jìn)行不同回憶過(guò)程中的活動(dòng)有什么不同，測(cè)出十名被試者在進(jìn)行不同回憶過(guò)程的腦電數(shù)據(jù)，算出不同回憶過(guò)程的腦電復(fù)雜度，比較它們的不同。實(shí)驗(yàn)假設(shè)：在進(jìn)行不同回憶過(guò)程時(shí)，大腦前額葉區(qū)的活動(dòng)程度不同，相應(yīng)的腦電復(fù)雜度也不同。二．實(shí)驗(yàn)方法（一）、被試信息被試平均年齡為20歲，有本科生，有研究生，來(lái)自不同的專業(yè)，男生女生各占一半，都是右手為利手，其中有一人之前做過(guò)腦部手術(shù)。（二）、刺激材料回憶質(zhì)數(shù)過(guò)程：屏幕上出現(xiàn)提示，提示為不同的數(shù)字區(qū)間，讓被試者回憶相應(yīng)區(qū)間里的質(zhì)數(shù)；心算過(guò)程：屏幕上出現(xiàn)計(jì)算式子及四個(gè)結(jié)果選項(xiàng)，讓被試者經(jīng)過(guò)心算后選出相應(yīng)的結(jié)果；回憶詩(shī)句過(guò)程：屏幕上出現(xiàn)需要回憶的詩(shī)詞的題目，讓被試者盡自己最大的努力回憶詩(shī)句，開(kāi)始時(shí)給被試者一些提示。（三）、實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄被試者的信息，用發(fā)帶記錄被試者在進(jìn)行上述過(guò)程時(shí)大腦前額葉的腦電數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波等一系列處理后，計(jì)算不同回憶過(guò)程的腦電復(fù)雜度，計(jì)算每個(gè)過(guò)程的復(fù)雜度時(shí)，應(yīng)該選取一定的時(shí)間段，本實(shí)驗(yàn)選每秒為一時(shí)間段，去除一些無(wú)效的數(shù)據(jù)，計(jì)算出每秒的復(fù)雜度后，求其平均值，則該平均值為該過(guò)程的復(fù)雜度。（四）、分析方法1.用Lempel-Ziv算法算出大腦在進(jìn)行各個(gè)活動(dòng)時(shí)的復(fù)雜度，下面介紹Lempel-Ziv復(fù)雜度（LZC）（1）介紹與歸一化：Lempel—Ziv復(fù)雜度算法是由Lempel和Ziv提出的一種用于度量隨著序列長(zhǎng)度的增加而新模式也增加的算法，表現(xiàn)了有限序列和隨機(jī)序列的近似程度，序列的Lempel—Ziv復(fù)雜度越大，就越趨近于隨機(jī)序列。腦電信號(hào)的Lempel—Ziv復(fù)雜度反映了腦電信號(hào)的信息量的大小，可以揭示大腦活動(dòng)的相關(guān)規(guī)律。設(shè)長(zhǎng)度為n的某時(shí)間序列按Lempel-Ziv算法得出{S（i）}中互異的子串個(gè)數(shù)為c（n），當(dāng)n→∞，c（n）會(huì)趨向于定值n/logLn，則歸一化復(fù)雜度的計(jì)算公式為：C=c（n）logLn/n。（2）物理意義：從復(fù)雜度的算法上可以看出，若序列段按時(shí)間順序較多次的重復(fù)在其以前的序列段，該序列的復(fù)雜度較低；若序列段按時(shí)間順序較少次的重復(fù)在其以前的序列段，該序列的復(fù)雜度較高。就是說(shuō)，序列的復(fù)雜度越大，序列中的周期成分越少，序列越無(wú)規(guī)律，趨近于隨機(jī)狀態(tài)，序列包含的頻率成分越豐富，說(shuō)明系統(tǒng)的復(fù)雜性也越大；序列的復(fù)雜度越小，序列中周期成分越明顯，越趨于周期狀態(tài)，序列包含的頻率成分較少，說(shuō)明系統(tǒng)的復(fù)雜性越低。（3）算法流程圖：開(kāi)始開(kāi)始將x(i)序列（0,1）二值化，如果x(i)>=mx;則si=1,否則sj=0初始化C(n)=1,i=1構(gòu)造S、Q、SQπ，i=i+1Q屬于SQπ，中的子串嗎?Q是新串，相應(yīng)c(n)=c(n)+1i>n嗎？結(jié)束NNYY用b(n)歸一化c(n)2.再用spss對(duì)各個(gè)復(fù)雜度進(jìn)行比較，看其中的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果算出每個(gè)過(guò)程的腦電復(fù)雜度，用SPSS分析數(shù)據(jù)?；貞浽?shī)詞回憶質(zhì)數(shù)心算過(guò)程閉眼放松看風(fēng)景圖放松注意圓的過(guò)程看風(fēng)景圖放松過(guò)程2平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差guyuan0.28680.31350.32710.25580.26950.32970.29270.29640.02834783liuxun0.29170.26980.24610.29660.30840.33700.29750.29240.02870464ningdandan0.40910.39830.38580.39990.38010.40110.39170.39510.00990216qinyinxue0.29970.31730.30030.28580.28430.28580.30410.29680.01219588zhangxiaokun0.26230.24190.26870.28440.26880.29530.24480.26660.01938040zhangxiaopeng0.31510.27750.25850.26200.28690.26370.30270.28090.02178397zhongshangkun0.33040.35480.24730.25070.26950.27660.27380.28620.04073871zhouxiaomei0.42190.41260.40870.43070.40070.38800.22850.38440.07014166平均值0.32710.32320.30530.30820.30850.32220.29200.31240.01244015標(biāo)準(zhǔn)變差0.0581780.0613070.0633250.0684570.0525053670.0512421420.049023398SourceTypeIIISumofSquaresdfMeanSquareFSig.PartialEtaSquaredNoncent.ParameterObservedPowerafactor1SphericityAssumed.0061.0061.779.219.1821.779.218Greenhouse-Geisser.0061.000.0061.779.219.1821.779.218Huynh-Feldt.0061.000.0061.779.219.1821.779.218Lower-bound.0061.000.0061.779.219.1821.779.218Error(factor1)SphericityAssumed.0258.003Greenhouse-Geisser.0258.000.003Huynh-Feldt.0258.000.003Lower-bound.0258.000.003a.Computedusingalpha=.05注意非注意0.29880.22850.22850.22850.26370.31640.26370.35160.22850.17580.28130.15820.29880.14060.28130.22850.22850.22850.2636777780.228511討論及結(jié)果（一）、分析結(jié)果分析數(shù)據(jù)得出，人在回憶詩(shī)詞和回憶質(zhì)數(shù)時(shí)的腦電復(fù)雜度要比放松時(shí)的大。而在做計(jì)算題時(shí)的復(fù)雜度比回憶過(guò)程的復(fù)雜度要??；被試處在注意的情況下時(shí)，腦電復(fù)雜度更高一點(diǎn)。由于存在數(shù)據(jù)比較少等原因，每個(gè)被試在進(jìn)行每個(gè)過(guò)程