纯音刺激下脑电信号的分析与识别

通过MATLAB生成70dB SPL的六种频率的纯音(200Hz、400Hz、 800Hz、1600Hz、3200Hz、6400Hz),使用32导电极帽采集被试在 六种频率纯音刺激产生的脑电数据。(2)对六种频率纯音诱发的 脑电信号进行预处理。
参考认知神经研究下记录的脑电信号的预处理流程。通过 EEGLAB、Analyzer软件去除功能性磁共振伪迹,重参考、降采样、 滤波,由其插件去掉肌电、眼电等伪迹,并配合手动加以完善,进 而获得比较理想的脑电信号数据。
(4)对六种频率纯音诱发的脑电信号进行特征提取、选择。参考 信号分析的理论和听觉诱发电位成分,根据脑电信号的一般信号 基础以及非平稳性、随机性较强、非线性、频域特征明显等特 性,本文提取了脑电信号的数学统计值(峰值、方差)、N1、P1、 功率谱估计、能量以及近似熵特征。
用后向选择算法进行特征选择,并结合统计学T检验选取近似熵 和频带能量作为较好的特征组合。(5)对六种频率纯音诱发的脑 电信号分类识别。
运用支持向量机(SVM)和BP人工神经网络(ANN)这两种典型的分 类器,基于近似熵的平均识别率都在55%以上,最好的为70.83%, 且相比BPANN,SVM的平均识别率有所增加。本文研究发现大脑对 不同频率纯音刺激有反应,且纯音诱发下脑电的delta和theta、 alpha频段明显增强,六种频率在各频段也存在一定的差异。
总体来看,脑电信号对于六种频率的纯音是可区分的,随着频率 差距的增大,平均识别率会呈现上升的趋势。对于BPANN,SVM的 表现更好。
本文的研究成果对纯音测听、人机接口和盲人导行等有一定的 潜在价值。
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(3)对六种频率纯音诱发的脑电信号进行时频分析。参考EEGLAB 教程,对六种频率纯音下的脑电信号分别进行事件相关频谱扰动 (ERSP)分析。
观察纯音诱发下脑电节律随时间的变化规律,探究纯音刺激下脑 活动的机制,并对不同条件下的分析结果予以比较。结果发现与 安静状态下相比,纯音诱发下脑电的delta(1-4Hz)、theta(57Hz)、alpha(8-12Hz)频段有所增强,且频率纯音刺激下个各频 段活动有一定的差异。
纯音刺激下脑电信号的分析与识别
听觉是人和外面世界沟通的重要桥梁,对于有听力障碍的人来说, 检测和评估听力损伤的程度具有现实的临床意义。听觉归根结 底是对声音的行为反应,尤其反映在对声音频率和强度的加工上。
研究不同频率的纯音对听力损伤和听觉认知能力的评估具有临 床价值,其中就包括纯音测听,但它会受到年龄、教育水平和伪 装等因素的影响,导致最后的测试出现偏差。通过对不同频率纯 音诱发的脑电信号的特征提取和分类识别可以对纯音测听有一 定的客观参考价值。
根据前人对视听觉和心理等诱发下脑电信号识别的研究,本文收 集了24名被试在六种频率纯音刺激诱发的脑电信号,对其脑电数 据进行特征提取和选择,进一步对不同频率纯音下脑电信号进行 分类和识别,探究纯音刺激下脑电信号与其频率的相关性。具体 有如下工作:(1)制作实验材料、设计实验方案以及收集六种频 率纯音诱发的脑电信号。