基于ar模型的暴風(fēng)雨后不害理論電生理監(jiān)測

基于ar模型的暴風(fēng)雨后不害理論電生理監(jiān)測

根據(jù)人格心理學(xué)理論，羞愧是心理的特征，主要反映在習(xí)慣和他人面前的感到不舒服和抑制。很多人都有過害羞的體驗(yàn),幾乎所有兒童、甚至部分成年人都會經(jīng)歷害羞的時期。因此,在人的青春期和成年早期,與其說害羞是一種異常,還不如說是一條成長的必經(jīng)之路,其影響力通常隨年齡的增長而逐漸減弱。害羞的主要特征體現(xiàn)在自我意識加強(qiáng)、警覺性增高,易產(chǎn)生恐懼、焦慮、沮喪、不安、自卑等不良情緒,或者伴隨臉紅、心跳加速等生理反應(yīng)。特質(zhì)心理學(xué)家高爾頓·奧爾波特認(rèn)為:人的特質(zhì)在神經(jīng)系統(tǒng)中具有物質(zhì)結(jié)構(gòu)。隨著技術(shù)的發(fā)展,未來的科學(xué)家們或許可以僅通過分析人腦神經(jīng)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)就能識別不同的人格特質(zhì)。由此可知,害羞這種心理特質(zhì)必然對應(yīng)一定的生理基礎(chǔ),因而可通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法來進(jìn)行測量。自20世紀(jì)70年代以來,許多人格心理學(xué)家開始在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用多種生理測量方法來研究各種人格特質(zhì)的生理機(jī)制,最初的測量手段主要是心律、皮電反應(yīng)等。但是害羞這種心理特質(zhì)是大腦神經(jīng)系統(tǒng)功能的體現(xiàn),而人腦是由100億以上的神經(jīng)細(xì)胞和1000億以上的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成,每個神經(jīng)細(xì)胞又可能與其他神經(jīng)細(xì)胞存在一千個以上的聯(lián)系,交互形成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜。由于心律和皮電都不能直接反映大腦的活動過程,隨著腦電記錄技術(shù)的發(fā)展,人們逐漸認(rèn)識到腦電與大腦活動有更密切的關(guān)系,因此EEG成為研究人格差異的主要生理測量手段。本文從害羞與不害羞被試的EEG信號分析入手,研究了具有害羞這種心理特質(zhì)的人在腦電上是否有相應(yīng)的顯著特征,并初步探討了害羞的神經(jīng)生理機(jī)制。1邊緣系統(tǒng)對情緒的控制由于害羞涉及行為抑制和焦慮不安等情緒,有必要首先了解情緒的神經(jīng)通路。文獻(xiàn)關(guān)于“情緒腦”的研究表明:人的情緒過程依賴于大腦內(nèi)的“古哺乳類腦”區(qū)域,即邊緣系統(tǒng)。該區(qū)域是早期哺乳動物在進(jìn)化過程中發(fā)展起來的,位于腦的古老運(yùn)動區(qū)及新進(jìn)化思想腦的新皮質(zhì)之間。邊緣系統(tǒng)又可分為三個功能亞區(qū),分別調(diào)節(jié)不同類型的情緒反應(yīng)。如古運(yùn)動腦的下意識機(jī)械運(yùn)動行為可受到來自邊緣系統(tǒng)的情緒性輸入控制,而思想腦和情緒腦通過扣帶回聯(lián)系,使認(rèn)知產(chǎn)物得以引發(fā)情緒反應(yīng),又使情緒得以影響認(rèn)知過程;另外,情緒過程還可傳入下丘腦,影響機(jī)體的生理功能,如心律、血壓等。最后,所有的感覺傳入最終都傳向海馬,即邊緣系統(tǒng)的整合部位,在此得以誘發(fā)情感。情緒的神經(jīng)通路如圖1所示。當(dāng)一個害羞的人面對陌生的人或環(huán)境時,來自眼睛的信息首先抵達(dá)丘腦,然后傳送至位于腦后半部枕葉的視皮質(zhì)。最終所有感覺信息將傳入到海馬,經(jīng)過整合后,在顳葉下傳入到杏仁體,引發(fā)恐懼反應(yīng),并經(jīng)由杏仁體傳入到額葉,由新皮質(zhì)腦推理判斷后,做出行為反應(yīng),如退縮、逃避或在交流中避免目光對視等。同時,杏仁體投射到下丘腦,還會引發(fā)相應(yīng)的生理反應(yīng),如臉紅、心律加快、出汗等。2數(shù)據(jù)收集從eg數(shù)據(jù)采集開始本文首先選用恰當(dāng)?shù)暮π吡勘?對大樣本量的志愿者進(jìn)行害羞程度的測驗(yàn),從中篩率出害羞與不害羞兩組被試,再進(jìn)行EEG實(shí)驗(yàn)。2.1信度效度本文采用國際廣泛應(yīng)用的13條目害羞量表來測驗(yàn)一個人是否具有害羞的心理特質(zhì),主要包括“我和陌生人會面時很難表現(xiàn)得自然”、“面對新環(huán)境,我很快就能克服羞怯”等條目,具有較好的信度和效度。文獻(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)具體情況作了適當(dāng)修正,主要采用5級評分制,所有評分之和即為量表的總分,分值范圍在13~65(極度不害羞~極度害羞)。2.2大學(xué)生腦電實(shí)驗(yàn)得分情況本文共針對400名在校大學(xué)生用13條目害羞量表進(jìn)行了心理測驗(yàn),回收問卷318份。其中男生有229人,女生有89人,平均年齡為20.48±1.67歲。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。根據(jù)每份問卷的評分,從高分段(≥40分)和低分段(≤29分)中各選出27%,共有80名學(xué)生志愿者作為腦電實(shí)驗(yàn)的候選人。在表1中,A為害羞與否(得分越高表示越不害羞);Ea為情緒性中容易悲傷的傾向(得分越高表示越容易悲傷);Eb為情緒性中恐懼的傾向;Ec為情緒性中容易生氣的傾向;a為活動性(得分越高表示越好動);S為交際性(得分越高表示越喜歡社會交往)。2.3實(shí)驗(yàn)材料和方法實(shí)驗(yàn)儀器為美國NeuroScan公司生產(chǎn)的32導(dǎo)腦電采集系統(tǒng)。EEG記錄電極采用盤狀熔結(jié)式乏極化電極,位置安放采用國際10-20標(biāo)準(zhǔn),以聯(lián)接的雙側(cè)乳突為參考電極,所用直流放大增益為15000倍,電極阻抗<5k?,帶通濾波范圍為0.1~40Hz,采樣頻率100Hz。實(shí)驗(yàn)過程中要求被試身體保持端坐、靜止不動的姿勢,首先采集5min閉眼時的腦電數(shù)據(jù),然后再采集5min睜眼時的腦電數(shù)據(jù)。參加腦電實(shí)驗(yàn)的被試共有32人,剔除眨眼、體動等偽跡后,實(shí)際用于計(jì)算的有28例腦電數(shù)據(jù)。其中心理測試評分高于40分的有12人,低于29分的有16人。3ar模型參數(shù)估計(jì)參數(shù)模型譜估計(jì)方法有自回歸(AR)模型譜估計(jì)法、滑動平均(MA)模型譜估計(jì)法、自回歸滑動平均(ARMA)模型譜估計(jì)法以及普羅尼復(fù)數(shù)指數(shù)模型譜估計(jì)法。MA模型的參數(shù)估計(jì)一般需要求解非線性方程組;ARMA模型不僅要確定AR、MA的階數(shù),還需要AR、MA的參數(shù)估計(jì);而AR模型僅涉及AR參數(shù)估計(jì),計(jì)算相對簡化,所以最常用。AR模型是一個全極點(diǎn)模型,即有:式中u(n)為白噪聲序列;p為AR模型的階數(shù);ai(i=1,2,…,p)為p階AR模型的參數(shù)。根據(jù)隨機(jī)信號功率譜密度的定義可以得到x(n)的功率譜密度為:式中σ2為白噪聲序列的方差。因此要進(jìn)行功率譜估計(jì),只要求出AR模型的參數(shù)a1,a2,…,aP及σ2即可。本文采用Burg遞歸算法求解AR模型參數(shù),以前、后向線性預(yù)測誤差功率的平方和最小為準(zhǔn)則,從低階開始,利用前、后向線性預(yù)測系數(shù)之間的遞推關(guān)系,直接求出反射系數(shù),然后根據(jù)Levinson-Durbin遞推公式來計(jì)算自回歸模型的參數(shù)。4不害狂工t測試本文首先從每個被試的腦電記錄中,選取長度為15s的數(shù)據(jù)(共1500點(diǎn));再采用11階AR模型譜方法,計(jì)算每個被試的每導(dǎo)腦電在不同波段的能量;然后統(tǒng)計(jì)大腦不同功能區(qū)域(額葉、顳葉、頂葉、枕葉)在不同波段的能量,所選的波段包括:θ1(4~6Hz),θ2(6~8Hz),α1(8~10Hz),α2(10~13Hz),β1(13~20Hz),β2(20~30Hz);最后采用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。一組是害羞被試的某一電極(或某一腦區(qū))在某一波段的能量值;另一組則是不害羞被試對應(yīng)的能量值。結(jié)果顯示:在顳葉區(qū)(T7,T8,TP7,TP8),β2波段能量均值雙尾t檢驗(yàn)的顯著性概率p=0.029<0.05,表明害羞被試的β2波段能量均值在顳葉區(qū)(T7,T8,TP7,TP8)顯著小于不害羞被試。進(jìn)一步分析顳葉區(qū)的四導(dǎo)電極T7、T8、TP7、TP8可知,β2波段的能量均值差異主要出現(xiàn)在T8電極處(對應(yīng)大腦右顳葉靠近右耳部分),其均值雙尾t檢驗(yàn)的顯著性概率p=0.010<0.05,表明害羞被試的β2波段能量均值在T8電極上顯著低于不害羞被試,如圖2所示。5不害狂性的比較根據(jù)文獻(xiàn)的研究報(bào)道,β2波段的能量與大腦皮層神經(jīng)元的發(fā)放率相關(guān),即β2波段的能量越低,對應(yīng)的皮層神經(jīng)元發(fā)放率也越低,因而皮層活動性和智力主動性都會降低。兩組被試的EEG數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示,害羞被試的β2波段能量均值在顳葉區(qū)(T8)電極上顯著低于不害羞被試,表明害羞被試在顳葉的活動水平比不害羞被試低。由陌生環(huán)境刺激而產(chǎn)生的所有感覺將經(jīng)由海馬—顳葉—杏仁體等神經(jīng)通路產(chǎn)生一系列的情緒反應(yīng)。假設(shè)害羞者安靜時的神經(jīng)元活動水平為每秒發(fā)放300個神經(jīng)沖動,不害羞者安靜時的神經(jīng)元活動水平為每秒發(fā)放500個神經(jīng)沖動,當(dāng)其同時置身相同的陌生環(huán)境時,如陌生環(huán)境所產(chǎn)生的外加刺激使皮層神經(jīng)元發(fā)放率每秒增加200個,由于害羞者的皮層發(fā)放率顯著低于不害羞者,則害羞者的皮層神經(jīng)元發(fā)放率將增高67%,而不害羞者的皮層神經(jīng)元發(fā)放率僅增高40%。因此同樣大小的外加刺激更容易觸發(fā)害羞者的海馬—顳葉—杏仁體神經(jīng)通路,從而誘導(dǎo)產(chǎn)生恐懼、不安、沮喪等不良情緒,最終表現(xiàn)出害羞的特質(zhì)。由于害羞者在顳葉的初始神經(jīng)元活動水平較低,因而在相同的