腦電波在人類視覺神經(jīng)疲勞中的作用研究

鄭曉紅 呂芙蓉

【摘 要】目的：探討腦電波在人類視覺疲勞中的作用研究。方法：以50例眼科視覺疲勞所致病的患者為調(diào)查對象，研究其腦電波在患病前后的差異，以其在住院期間的視腦電波作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀測其在視覺神經(jīng)活躍至疲勞過程中的腦電波變化，通過分析兩種狀態(tài)下腦電信號的四種特征波段的能量差異、AB值及疲勞因子R值的大??；結(jié)果：視覺神經(jīng)活躍狀態(tài)和視覺疲勞狀態(tài)下相比，測試人員的α波段要明顯高于疲勞狀態(tài)下，并且其他波段的腦電波相對能量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.03）；結(jié)論：腦電波對于人體視覺神經(jīng)疲勞具有促進(jìn)作用，可以幫助醫(yī)生更好地治愈視覺疲勞患者，使其視覺在大腦中的表現(xiàn)變得更加正常，從而促進(jìn)我國視覺醫(yī)學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

【關(guān)鍵詞】腦電波；視覺神經(jīng)疲勞；作用研究

【中圖分類號】R821.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-3783（2018）02-03-0-01

腦電波與人體內(nèi)部的大腦具有緊密的聯(lián)系，當(dāng)大腦進(jìn)行思考或觀看事物時(shí)，腦中的皮質(zhì)細(xì)胞群會產(chǎn)生電位間的差異，進(jìn)而將大腦皮質(zhì)細(xì)胞中發(fā)生電流。腦電波作為腦神經(jīng)細(xì)胞中的生理活動(dòng)反映，其局部的電位表現(xiàn)出神經(jīng)元在網(wǎng)絡(luò)布局中的狀態(tài)，也是神經(jīng)集合的協(xié)同反映。對于腦電波在人類視覺神經(jīng)疲勞中的作用研究會為醫(yī)生治療眼科病人做出卓越的貢獻(xiàn)，從而極大地幫助患有眼科疾病的患者實(shí)現(xiàn)痊愈。但由于人類的腦電波是由多種神經(jīng)系統(tǒng)共同作用，共同協(xié)調(diào)，因而研究測試人員的腦電波會有一定的難度，必須要進(jìn)行謹(jǐn)慎地處理。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年10月1日至10月20內(nèi)的眼科視覺疲勞所致病的患者50例，對其住院期間的腦電波的情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，了解其在患病前后的差異，得出腦電波對于其視覺神經(jīng)疲勞的作用。

1.2 方法 研究過程中所使用的腦電分析儀為Neuroscan導(dǎo)腦電儀，使用在國際上通用的10-20導(dǎo)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，采樣頻率大致為1000Hz左右?；颊邞?yīng)當(dāng)對實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)進(jìn)行謹(jǐn)慎的遵守，并依據(jù)醫(yī)生的囑托進(jìn)行測試。腦電參數(shù)大約可以通過兩種方法進(jìn)行處理，一是計(jì)算每分鐘的腦電數(shù)據(jù)，觀察其腦電參數(shù)在每小時(shí)的變化情況；方法二是計(jì)算每十分鐘左右的腦電參數(shù)均 值記錄所形成的腦地形圖。腦地形圖是由腦電波參數(shù)通過傅里葉轉(zhuǎn)換，使腦電信號依次轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，處理成為腦電功率譜，并且需要依據(jù)不同頻帶進(jìn)行處理，依功率的多少分級，最終使腦電信號轉(zhuǎn)換成一種能夠定量的二維腦波圖像。腦地形圖是腦電波各頻段內(nèi)功率值以不同顏色表示的球面頭皮展成 的圖形，其定量標(biāo)志可以用數(shù)字或顏色表示，能客 觀地反映各部電位變化的空間分布狀態(tài)。

2 結(jié)果：

腦電參數(shù)在患病狀態(tài)下會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于痊愈時(shí)，并且這種參數(shù)與人體的視覺疲勞具有較大的聯(lián)系。另外，R值在 患病時(shí)也會高于痊愈狀態(tài)下，但同腦電參數(shù)具有一些差異：在患病前期，這種差異十分明顯，但隨著患病時(shí)間的延長，病人會逐漸變得痊愈，這種差異也會變得逐漸縮小，這就極為明顯地說明在患病模式下，人體內(nèi)的大腦始終處于活躍、緊張、與警覺的狀態(tài)之中。對人體原始腦電波信號實(shí)現(xiàn)時(shí)域?qū)R，可以促進(jìn)其觀察視覺上的刺激所造成的 影響，可以打破腦電波原所有的節(jié)律。為能夠更加清晰地觀察視覺刺激對于腦電波所產(chǎn)生的 深遠(yuǎn)影響，應(yīng)當(dāng)對50例因視覺疲勞所致病眼科患者的腦電波進(jìn)行統(tǒng)一化平均，從而有力地放大視覺刺激對于人體腦電波的影響，變得更為顯著。此外，五個(gè)區(qū)域受腦電波的影響會變得更為明顯。時(shí)間因素主要影響大腦中樞的信號和個(gè)別區(qū)的信號，隨著患病時(shí)間的增加，各個(gè)通道內(nèi)的α波段的相對能量會逐漸降低，其中T3通道β波段的相對能量會呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢。在不同狀態(tài)下，視覺神經(jīng)疲勞所表現(xiàn)出的主要影響區(qū)的通道會具有顯著的差異，并且在T3及TP7通道下的β波段中的相對能量會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于患病狀態(tài)的β波段的相對能量。

小波包分析能夠?yàn)長FP信號提供一種更加精 細(xì)的分解方法，它將LFP頻帶進(jìn)行多層劃分，對多分辨分析沒有細(xì)分的高頻部分進(jìn)一步分解，并能夠根據(jù)被分解的信號的特征，自適應(yīng)地選擇相應(yīng)頻帶，LFP在人體大腦中與行為的控制有關(guān)，如呼吸和視覺刺激等。對應(yīng)于不同行為或思維的腦電波，稱之為腦電波成份。事實(shí)上，當(dāng)一個(gè)人面對一個(gè)物品或需要拿起一個(gè)物品時(shí)，希望知道對應(yīng)腦電波的反應(yīng)，即該腦電波成份。該工作具有深遠(yuǎn)意義，如果能分離出與行為相關(guān)聯(lián)的腦電波，將有助于對大腦疾病的診斷及腦中風(fēng)病人的生活自理。與腦電波對顱內(nèi)病變診斷不同的是，利用腦電波分析人（動(dòng)物）的行為與腦電波之間的關(guān)系，并反過來通過腦電波確定或引導(dǎo)人的行為，具有更大的挑戰(zhàn)性。腦電波信號是無數(shù)神經(jīng)放電的混合，不可能也沒有必要將單個(gè)神經(jīng)放電分離出來。宏觀意義上，控制某個(gè)特定行為或想法的腦電波是一系列眾多神經(jīng)放電的疊加。而測量所得到的腦電波信號又由許許多多構(gòu)成不同想法和控制行為的腦信號合成的。研究表明這些信號的強(qiáng)弱差別很大。在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互時(shí)，若只關(guān)注若干個(gè)行為或思想，對應(yīng)的腦電波可能很弱。這在信號處理領(lǐng)域，相當(dāng)于弱信號檢測。在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，這可能屬于不適定的反問題。顯然只有將腦電波信號很好地分離才能從中確定某種腦電波與某種行為相對應(yīng)。這也可以理解為盲源分離或半盲信號分離問題。但通常的盲源分離技術(shù)這里很難奏效，或誤差太大，因?yàn)槟X電波這一混合信號是由尺度差異很大的信號所構(gòu)成的。對腦電參數(shù)有變化的通道進(jìn)行協(xié)方差分析，發(fā)現(xiàn)在時(shí)間與模式同時(shí)作用下其差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。方差分析顯示，隨著觀看時(shí)間的延長，時(shí)間因素對O1、O2、Oz、TP8、 T5 通道α波段的相對能量影響差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。（P<0.05）

3 討論：

在患病時(shí)的α波段的相對能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于痊愈時(shí)，并且伴隨著患病時(shí)間的延長差異會逐漸縮小，直至消失；而β 波段的相對能量在患病模式下會低于痊愈時(shí)。此外，患病時(shí)的AB值、R值會高于痊愈模式時(shí)，并且這種差異也會隨著時(shí)間的延長出現(xiàn)逐漸縮小的情況。同痊愈時(shí)相比，患病時(shí)期對腦電信號α波段的相對能量與β波段的能量變化具有顯著的影響，這主要表現(xiàn)在TP7通道。腦電波對于視覺神經(jīng)疲勞的作用研究可以得出：腦電波中α波和β波的相對能量和疲勞因子的反應(yīng)都表現(xiàn)出明顯的差異。在患病時(shí)大腦會處于緊張、警覺的狀態(tài)，并且伴隨著患病時(shí)間的逐漸延長，大腦會出現(xiàn)逐漸產(chǎn)生疲勞的情況。另外，通過對大腦枕區(qū)三個(gè)通道的分析可以得出因處理視覺信息所帶來的大腦認(rèn)知方面的疲勞特征。

參考文獻(xiàn)

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