基于脑电波时频分析方法的认知决策任务研究

• 作者: 朱明星 李光林 杨子健 汪鑫 王小晨 王程 陈世雄
• 来源期刊: 集成技术
• 学科: 医学
• 关键词: 时频分析 脑电图信号 认知任务
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 生物医药与生物医学工程
• 页码范围: 11-24
• 页数: 14页
• 分类号: R318
• 字数: 7907字
• 语种: 中文
• DOI: 10.12146/j.issn.2095-3135.20200509001

摘要

选择和决策涉及一系列复杂的认知过程,而脑电图(Electroencephalogram,EEG)信号的时频分析方法可以帮助理解不同认知任务中的大脑活动.为对脑认知功能评价标准的设定提供客观量化理论参考,该研究针对正常人在做出一系列完整认知任务时的脑电波活动进行量化分析,作为后续认知障碍研究的前期基础.通过设计了一项与"剪刀、石头、布"游戏相关的决策认知任务,使电脑的3种选择按一定的概率(石头66％、剪刀33％、布1％)随机出现,其中认知决策包含稳妥型、风险型和错误型,每轮决策任务分为3个阶段(计划阶段、确认阶段和反馈阶段).在整个任务期间,使用NeuroscanQuikCap脑电测量系统同时记录64个EEG信号通道数据,通过提取不同受试者脑电频段(δ、θ、α 和 β)的平均频谱功率和相位同步值,研究了不同任务阶段下4种频段脑电波的变化特征.研究发现,在计划阶段,实验对象想要获胜或不想输的判断决策活动与顶叶区 α 波和前额 θ 波的增强活动效应相关,其脑电波出现的先后顺序反映受试者将做出不同类型的决策计划;在确认阶段,α 波的频谱功率抑制效应和 δ 波的相位同步增强活动表明受试者在确认选择后会提高注意力;在反馈阶段,θ 波、β 波功率谱增强效应和 α 波功率谱降低效应与不同的反馈结果有关,其中在受试者发觉输掉游戏的反馈中,该效应最为明显.结果表明,EEG信号的时频特征分析方法可以有效观察大脑对不同认知任务的响应活动.该研究不仅有望为探讨一项完整认知任务的动态过程提供可视化工具,还有助于客观认知评估标准技术的进一步发展.