[發明專利]一種情感EEG的腦功能網絡分析方法

有效

• 申請號: 202110281415.0
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113017651B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王啟松;曹天傲;劉丹;張美妍;李鴻飛;郭煥煥;孫金瑋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B5/372
• 分類號: A61B5/372;A61B5/16
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種情感EEG的腦功能網絡分析方法，涉及一種情感EEG的腦功能網絡分析技術，為了解決目前EEG情感腦功能網絡分析中網絡節點不一致導致通用性差的問題。本發明基于腦電信號的相關性和同步性，構建32節點小尺度腦功能網絡，并將其分為二值網絡和加權網絡；對比分析二值和加權網絡在不同情感下的全局和局部屬性；利用定義腦區作為第二節點，研究該10個節點的局部屬性；構建10節點大尺度腦功能網絡，并對不同情感腦網絡屬性進行分析，得出10節點腦功能網絡的局部屬性；最后對比32節點與10節點腦功能網絡的局部屬性，得出局部屬性變化的共同性及差異性，實現對不同情感腦電信號的網絡分析。有益效果為通用性強。

技術領域

本發明涉及一種情感EEG的腦功能網絡分析技術。

背景技術

網絡不僅是一種數據的表現形式，還是一種科學研究的方法；網絡分析是研究個體通過互相連接產生結構而涌現出的個體在整體中的性質；網絡是一種圖，研究圖的數學叫做“圖論”；網絡由節點和邊組成，EEG腦功能網絡中節點是某塊大腦區域(大多數是頭皮電極所在區域)，邊是腦功能信號間的某種關系比如相關性或同步性；網絡分析法主要是對網絡拓撲結構的一些統計性指標的分析，如通過圖中某點的邊的個數或者圖中任意兩點間連接所需要的邊的個數。

目前EEG情感腦功能網絡分析的指標選取大都是最基本的網絡屬性，包括平均聚類系數、特征路徑長度等全局屬性以及節點的度、中介中心性等局部屬性。利用這些網絡屬性能夠發現情感的影響，但是全局屬性(如平均聚類系數等)變化較為單一；而節點屬性由于EEG腦功能網絡節點不一致，通用性不好。

綜上所述，目前的情感EEG腦功能網絡構建方法得到的結果，對網絡的節點屬性分析不充分。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前EEG情感腦功能網絡分析中網絡節點不一致導致通用性差的問題，提出了一種情感EEG的腦功能網絡分析方法。

本發明所述的一種情感EEG的腦功能網絡分析方法包括以下步驟：

步驟一、基于腦電信號間的相關性和同步性，構建32節點腦功能網絡；

步驟二、將步驟一構建的32節點腦功能網絡分為二值網絡和加權網絡；

步驟三、對比步驟二中二值網絡和加權網絡在不同情感腦網絡全局和局部屬性差異的表現，先得出32節點腦功能網絡的全局屬性，并進行分析對比；后得出32節點腦功能網絡的全局屬性；

步驟四、利用定義腦區作為第二節點，構建10節點腦功能網絡；得出該10個節點的局部屬性；步驟五、利用步驟四構建的10節點腦功能網絡對不同情感腦網絡全局屬性進行分析，得出10節點腦功能網絡的局部屬性，并進行分析對比；

步驟六、將步驟三得出的32節點腦功能網絡的局部屬性與步驟五得出的10節點腦功能網絡的局部屬性進行對比，得出局部屬性變化的共同性以及局部屬性變化的差異性，實現對不同情感腦電信號的網絡分析。

本發明的有益效果是：通過頭皮電極腦區EEG信號間的相關性和同步性，利用皮爾森相關系數和相位滯后指數構建了不同情感的32節點(小尺度)腦功能網絡，同時對比了二值網絡和加權網絡在不同情感腦網絡全局屬性差異的表現，并分析了32節點腦功能網絡的局部屬性；直接定義腦區(電極組)為節點，分析了腦區的局部屬性；構建了10節點(大尺度)腦功能網絡，并分析了10節點腦功能網絡的局部屬性；通過不同情感大尺度腦功能網絡與小尺度腦功能網絡屬性變化的不同；將不同網絡構建方法得到的結果進行比對，發現不同定義的功能連接網絡在全局屬性變化具有共同的特點，在區域局部屬性變化差別更大。在局部屬性的研究中，觀察到了更多不同情感網絡拓撲結構的差異；相比于大尺度腦功能網絡，小尺度腦功能網絡的局部屬性如度、中介中心性和局部效率更能夠反映情感的變化；使網絡節點具有一致性，即通用性更強；本發明的研究結果為腦網絡分析法研究情感提供了線索。

附圖說明