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(guān)注的不同而產(chǎn)生的腦電信號的差異。本實(shí)驗(yàn)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(yùn)用單因素方差分析 法計(jì)算是否有顯著性，并繪制圖形來比較模型差異。結(jié)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(jī)信號的建模最近在生物醫(yī)學(xué)處理的應(yīng)用相當(dāng)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(yīng)用模型法進(jìn)行研究。應(yīng)用較多的是 AR(自回歸

2、模型Auto-Regression)模型，因?yàn)榻⑦@種模型的計(jì)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(xué)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(shí)驗(yàn)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(guān)的參考文獻(xiàn)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(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)。三、建模建模和模型分析是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。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(yàn)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(yù)測的估計(jì)量。每一采樣中， 預(yù)測系數(shù)a(x)從自適應(yīng)AR模型中提取出來，每一調(diào)整計(jì)算出a(x)，也得到AR 模型的極點(diǎn)。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(guān)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?yàn)檫x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(jì)學(xué)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(xué)研究中分析試 驗(yàn)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(shè) 計(jì)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(chǔ)（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(biāo)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(yīng)的關(guān)系，下面圖形表示需要比較的兩種狀態(tài)的估計(jì)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo) 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(dǎo) 刺激左邊，注意左邊與圖6 60導(dǎo) 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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo) 刺激右邊，注意右邊與刺 圖10 86導(dǎo) 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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo) 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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo) 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(dǎo) 刺激右邊，注意右邊與刺 圖22 86導(dǎo) 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(dǎo) 刺激左邊，注意左邊與圖24 86導(dǎo) 刺激左邊，注意左邊與刺激左邊，注意右邊第3列比