視覺誘發(fā)腦電的AR建模分析

1、視覺誘發(fā)腦電的AR建模分析(作者：邢東君 班級：2309102004)研究視覺空間選擇性注意腦電中注意與非注意模型的差異，能夠從模型中探 討人對不同刺激或人關注的不同而產(chǎn)生的腦電信號的差異。本實驗是對14位被 試者的注意與非注意腦電數(shù)據(jù)中的枕部位置建立AR模型，運用單因素方差分析 法計算是否有顯著性，并繪制圖形來比較模型差異。結果顯示，注意和非注意的 枕部曲線的模型系數(shù)沒有顯著性的差異，證明了它們之間只有幅度的差異而沒有 形狀的差異。一、模型選取隨機信號的建模最近在生物醫(yī)學處理的應用相當普遍，在自發(fā)腦電、誘發(fā)腦 電、肌電、心電、胃電等方面都有人嘗試應用模型法進行研究。應用較多的是 AR(自回歸

2、模型Auto-Regression)模型，因為建立這種模型的計算工作比較容 易。根據(jù)Wold的證明：任何平穩(wěn)的ARMA(自回歸移動平均)模型或MA模型 均可用無限階或階數(shù)足夠的AR模型去近似。二、數(shù)據(jù)的選取用MATLAB數(shù)學軟件處理14位志愿者(都是在校健康的本科生)參與得到的 腦電實驗數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)中選擇不同的時間段(90ms-120ms，120ms-150ms ；150ms-200ms，180ms-220ms)作為建模的數(shù)據(jù)。MATLAB 命令： x=ra/lu(146:161,60)； y=ra/lu(161:176,86);x=la/ru(161:176,60);y=la/ru(146:

3、161,86)； 二 x=ra/lu(176:201,60);y=ra/lu(191:211,86);x=la/ru(191:211,60);y=la/ru(176:201,86) 由于所選的時間段在有關的參考文獻不同的方法繪制的圖形中能夠看到差異較 為顯著，因此選此時間段作為本次設計的數(shù)據(jù)。三、建模建模和模型分析是設計的重點。腦電采樣信號的提取通過建立AR模型能夠 被辨別出來，腦電試驗得到了 4種狀態(tài)的數(shù)據(jù)，使用MATLAB對4種狀態(tài)下的 數(shù)據(jù)(ra表示刺激在右邊，注意右邊;lu表示刺激在右邊，注意在左邊;la表示刺 激在左邊，注意左邊;ru表示刺激在左邊，注意右邊)建立3階AR模型,得到此

4、 模型的系統(tǒng)函數(shù)H(Z)的系數(shù)A(a0,a1,a2,a3)，即預測的估計量。每一采樣中， 預測系數(shù)a(x)從自適應AR模型中提取出來，每一調(diào)整計算出a(x)，也得到AR 模型的極點。其中H(Z)是分子為1的系統(tǒng)函數(shù)，它的系數(shù)與腦電信號有著相 關的聯(lián)系。四、分類和比較將所有被試者的不同狀態(tài)歸類。（例如，將被試者A和B的ra：刺激在右邊， 注意右邊歸入一類），因為選取了兩個時間段，所以歸類時要分別歸類，得到的 是所有參與者的歸類后的數(shù)據(jù)，即所有（ra,lu,la,ru）模型系數(shù)各為一個表。方差分 析是數(shù)理統(tǒng)計學中常用的數(shù)據(jù)處理方法之一，使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究中分析試 驗數(shù)據(jù)的一種有效的工具，它可以

5、從數(shù)值上反映出要比較系統(tǒng)的差異。在本次設 計中也采用單因子差分anoval方法處理模型系數(shù)相同列的值A（例如ra和lu AR 模型系數(shù)的第2列）得到每組的P值（通過P值可以看出差異），此P值下，將 它們的每列值作為縱坐標繪制在同一圖，將它們畫在同一圖中可以容易比較圖形 的差異。五、圖形分析在前面建立的模型中，得到了的系統(tǒng)函數(shù)H（Z），這些模型信息與腦電差異 有對應的關系，下面圖形表示需要比較的兩種狀態(tài)的估計參數(shù)的比較圖，第一列 表示/1，第二列表示a2,第三列表示a3。2468101214p= 0.717610121468p=0.6844-0.1 L02468101214p= 0.717610

6、121468p=0.6844-0.1 L0圖1 60圖1 60導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第2列比較圖2 60導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第3列比較-1.3-1.3圖3 60圖3 60導刺激右邊，注意右邊與刺 激右邊，注意左邊第4列比較圖4 60導 刺激左邊，注意左邊與 刺激左邊，注意右邊第2列比較圖5 60導 刺激左邊，注意左邊與圖6 60導 刺激左邊，注意左邊與刺激左邊，注意右邊第3列比較刺激左邊，注意右邊第4列比較圖7 86圖7 86導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第2列比較圖8 86導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第3列比較-0.05 L

7、02468101214p= 0.9246241468p= 0.6328-0.05 L02468101214p= 0.9246241468p= 0.6328-1.4l012圖9 86導 刺激右邊，注意右邊與刺 圖10 86導 刺激左邊，注意左邊與 激右邊，注意左邊第4列比較刺激左邊，注意右邊第2列比較圖11 86導刺激左邊，注意左邊與刺 激左邊，注意右邊第3列比較圖12 86導刺激左邊，注意左邊與 刺激左邊，注意右邊第4列比較圖13 60導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第2列比較圖14 60導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第3列比較圖15 60導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊

8、，注意左邊第4列比較圖16 60導刺激左邊，注意左邊與 刺激左邊，注意右邊第2列比較圖17 60導 刺激左邊，注意左邊與 刺激左邊，注意右邊第3列比較圖18 60導刺激左邊，注意左邊與 刺激左邊，注意右邊第4列比較圖19 86導刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第2列比較圖20 86導 刺激右邊，注意右邊與 刺激右邊，注意左邊第3列比較.8-0.9-0.2,3zwgao圖21 86導 刺激右邊，注意右邊與刺 圖22 86導 刺激左邊，注意左邊與激右邊，注意左邊第4列比較刺激左邊，注意右邊第2列比較圖23 86導 刺激左邊，注意左邊與圖24 86導 刺激左邊，注意左邊與刺激左邊，注意右邊第3列比