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1、创新研修课 基于大脑不同活动的脑电复杂度的研究,专业：计算机科学与技术 学号：1110310105 姓名：宁丹丹 指导教师：李海峰,Content,1,2,1,2,3,研究工作背景及意义,4,相关的已有研究工作,被试信息,刺激材料,实验过程,分析方法,3,实验目的及实验假设,一、介绍,（一） 研究工作背景及意义 （二） 相关的已有研究工作 （三） 实验目的及实验假设,（一）、研究工作背景及意义 根据有关资料，大脑前额叶区与记忆这个大脑活动有密切的关系，记忆是我们大脑每天都要进行的活动，研究在大脑进行记忆时前额叶区的活动，可以寻找出提高记忆的方法，从而有助于提高我们的学习和工作的效率。,一、介绍
2、,（二）、相关的已有研究工作 1. 左前额叶(LPF) 参与词的语义加工的功能成像，研究表明，左前额叶在产生词时的脑血流量比被动看词时多。LPF可能是复杂的支持记忆功能的皮质及 皮质下结构网络的一部分; 2. 当实验采用精细复述提取范式时，即实验只提供提取环境, 被试须经过主动回忆才能完成任务, 类似于外显记忆的提取，发现大脑右侧PF 激活。 3. 前额叶更多地参与记忆过程。并且它的不同部位与不同的信息加工有关, 与空间信息有关的加工过程更多地激活dPFc, 而颜色及物体等信息的加工则与前额叶的腹外侧部有关。,一、介绍,（二）、相关的已有研究工作 4.目前仍不能直接地解释大脑活动和脑电LZC之
3、间的联系，但是它对不同的被试是个敏感的参数，而且对不同的大脑认知状态也是有所反映的。 5. 研究者发现，正常人在不同的状态下脑电复杂度的变化表现出一定的规律性。如在睁眼状态下复杂度高于闭眼状态下的复杂度，在执行任务时额叶大脑活动区域复杂度降低，而对帕金森、精神分裂症病人的研究表明其脑电复杂度的变化趋势与正常人相反。另有研究模拟了高空飞行不同程度的缺氧条件，发现脑电复杂度对脑缺氧十分敏感。,（三）、实验目的及实验假设 实验目的：研究大脑前额叶区在进行不同过程中的活动有什么不同，测出十名被试者在进行不同过程的脑电数据，算出不同回忆过程的脑电复杂度，比较它们的不同。 实验假设：在进行不同过程时，大脑
4、前额叶区的活动程度不同，相应的脑电复杂度也不同。,一、介绍,（一） 被试信息 （二） 刺激材料 （三） 实验过程 （四） 分析方法,二、实验方法,（一） 被试信息 被试平均年龄为20岁，有本科生，有研究生，来自不同的专业，男生女生各占一半，都是右手为利手，其中有一人之前做过脑部手术。,二、实验方法,（二）、刺激材料 回忆质数过程：屏幕上出现提示，提示为不同的数字区间，让被试者回忆相应区间里的质数； 心算过程：屏幕上出现计算式子及四个结果选项，让被试者经过心算后选出相应的结果； 回忆诗句过程：屏幕上出现需要回忆的诗词的题目，让被试者尽自己最大的努力回忆诗句，开始时给被试者一些提示； 注意的过程：
5、屏幕上出现一个圆，让被试注意圆的变化。 每个过程之间让被试休息一段时间，期间屏幕上出现一组风景图；,二、实验方法,（三） 实验过程 记录被试者的信息，用发带记录被试者在进行上述过程时大脑前额叶的脑电数据，将数据进行滤波等一系列处理后，计算每个过程的脑电复杂度，计算每个过程的复杂度时，应该选取一定的时间段，本实验选每秒为一时间段，去除一些无效的数据，然后计算出每秒的复杂度后，求其平均值，则该平均值为该过程的复杂度。 将各个过程的脑电复杂度用SPSS进行分析，比较其中的差异。,二、实验方法,（四） 分析方法 用Lempel-Ziv分析数据，下面介绍Lempel-Ziv 复杂度（LZC） （1）介绍
6、与归一化： LempelZiv复杂度算法是由Lempel和Ziv提出的一种用于度量随着序列长度的增加而新模式也增加的算法，表现了有限序列和随机序列的近似程度，序列的LempelZiv复杂度越大，就越趋近于随机序列。脑电信号的LempelZiv复杂度反映了脑电信号的信息量的大小，可以揭示大脑活动的相关规律。 设长度为n的某时间序列按Lempel-Ziv 算法得出S（i）中互异的子串个数为c（n），当n，c（n） 会趋向于定值n/logLn，则归一化复杂度的计算公式为：C = c（n）logLn/n。,二、实验方法,（2）物理意义： 从复杂度的算法上可以看出，若序列段按时间顺序较多次的重复在其以前
7、的序列段，该序列的复杂度较低；若序列段按时间顺序较少次的重复在其以前的序列段，该序列的复杂度较高。就是说，序列的复杂度越大，序列中的周期成分越少，序列越无规律，趋近于随机状态，序列包含的频率成分越丰富，说明系统的复杂性也越大；序列的复杂度越小，序列中周期成分越明显，越趋于周期状态，序列包含的频率成分较少，说明系统的复杂性越低。,二、实验方法,Content,1,2,三、实验结果,四、讨论及结果,分析结果,总结主要结论,三、实验结果,三、实验结果,（一） 分析结果 （二） 总结主要结论,四、讨论及结果,（一） 分析结果 分析数据得出，人在回忆诗词和回忆质数时的脑电复杂度要比放松时的大。而在做计算题时的复杂度比回忆过程的复杂度要小,被试处在注意的情况下时，脑电复杂度更高一点。 由于存在数据比较少等原因，每个被试在进行每个过程的脑电复杂度虽有差异，但是不够明显。,四、讨论及结果,（二） 总结主要结论 1. 脑电复杂度对不同的大脑认知状态是有所反映的，即不同的被试的脑电复杂度差异明显； 2被试在进行不同的过程的脑电复杂度有差异，但是差异不太明显。 3. 在做计算题时，与其他回忆过程相比较，复杂度降低，尤其是在前额区，这可能是由于人在进行心算是会增加同步电活动导致所谓的“内部集中”的激活状态，从而导致复杂度的降低。,四、讨论及结果,
