基于ar模型的暴风雨后不害理论电生理监测

基于ar模型的暴风雨后不害理论电生理监测

根据人格心理学理论，羞愧是心理的特征，主要反映在习惯和他人面前的感到不舒服和抑制。很多人都有过害羞的体验,几乎所有儿童、甚至部分成年人都会经历害羞的时期。因此,在人的青春期和成年早期,与其说害羞是一种异常,还不如说是一条成长的必经之路,其影响力通常随年龄的增长而逐渐减弱。害羞的主要特征体现在自我意识加强、警觉性增高,易产生恐惧、焦虑、沮丧、不安、自卑等不良情绪,或者伴随脸红、心跳加速等生理反应。特质心理学家高尔顿·奥尔波特认为:人的特质在神经系统中具有物质结构。随着技术的发展,未来的科学家们或许可以仅通过分析人脑神经系统的组织结构就能识别不同的人格特质。由此可知,害羞这种心理特质必然对应一定的生理基础,因而可通过适当的技术方法来进行测量。自20世纪70年代以来,许多人格心理学家开始在实验中运用多种生理测量方法来研究各种人格特质的生理机制,最初的测量手段主要是心律、皮电反应等。但是害羞这种心理特质是大脑神经系统功能的体现,而人脑是由100亿以上的神经细胞和1000亿以上的神经胶质细胞组成,每个神经细胞又可能与其他神经细胞存在一千个以上的联系,交互形成的神经网络极其复杂。由于心律和皮电都不能直接反映大脑的活动过程,随着脑电记录技术的发展,人们逐渐认识到脑电与大脑活动有更密切的关系,因此EEG成为研究人格差异的主要生理测量手段。本文从害羞与不害羞被试的EEG信号分析入手,研究了具有害羞这种心理特质的人在脑电上是否有相应的显著特征,并初步探讨了害羞的神经生理机制。1边缘系统对情绪的控制由于害羞涉及行为抑制和焦虑不安等情绪,有必要首先了解情绪的神经通路。文献关于“情绪脑”的研究表明:人的情绪过程依赖于大脑内的“古哺乳类脑”区域,即边缘系统。该区域是早期哺乳动物在进化过程中发展起来的,位于脑的古老运动区及新进化思想脑的新皮质之间。边缘系统又可分为三个功能亚区,分别调节不同类型的情绪反应。如古运动脑的下意识机械运动行为可受到来自边缘系统的情绪性输入控制,而思想脑和情绪脑通过扣带回联系,使认知产物得以引发情绪反应,又使情绪得以影响认知过程;另外,情绪过程还可传入下丘脑,影响机体的生理功能,如心律、血压等。最后,所有的感觉传入最终都传向海马,即边缘系统的整合部位,在此得以诱发情感。情绪的神经通路如图1所示。当一个害羞的人面对陌生的人或环境时,来自眼睛的信息首先抵达丘脑,然后传送至位于脑后半部枕叶的视皮质。最终所有感觉信息将传入到海马,经过整合后,在颞叶下传入到杏仁体,引发恐惧反应,并经由杏仁体传入到额叶,由新皮质脑推理判断后,做出行为反应,如退缩、逃避或在交流中避免目光对视等。同时,杏仁体投射到下丘脑,还会引发相应的生理反应,如脸红、心律加快、出汗等。2数据收集从eg数据采集开始本文首先选用恰当的害羞量表,对大样本量的志愿者进行害羞程度的测验,从中筛率出害羞与不害羞两组被试,再进行EEG实验。2.1信度效度本文采用国际广泛应用的13条目害羞量表来测验一个人是否具有害羞的心理特质,主要包括“我和陌生人会面时很难表现得自然”、“面对新环境,我很快就能克服羞怯”等条目,具有较好的信度和效度。文献在实际应用中根据具体情况作了适当修正,主要采用5级评分制,所有评分之和即为量表的总分,分值范围在13~65(极度不害羞~极度害羞)。2.2大学生脑电实验得分情况本文共针对400名在校大学生用13条目害羞量表进行了心理测验,回收问卷318份。其中男生有229人,女生有89人,平均年龄为20.48±1.67岁。统计结果如表1所示。根据每份问卷的评分,从高分段(≥40分)和低分段(≤29分)中各选出27%,共有80名学生志愿者作为脑电实验的候选人。在表1中,A为害羞与否(得分越高表示越不害羞);Ea为情绪性中容易悲伤的倾向(得分越高表示越容易悲伤);Eb为情绪性中恐惧的倾向;Ec为情绪性中容易生气的倾向;a为活动性(得分越高表示越好动);S为交际性(得分越高表示越喜欢社会交往)。2.3实验材料和方法实验仪器为美国NeuroScan公司生产的32导脑电采集系统。EEG记录电极采用盘状熔结式乏极化电极,位置安放采用国际10-20标准,以联接的双侧乳突为参考电极,所用直流放大增益为15000倍,电极阻抗<5kΩ,带通滤波范围为0.1~40Hz,采样频率100Hz。实验过程中要求被试身体保持端坐、静止不动的姿势,首先采集5min闭眼时的脑电数据,然后再采集5min睁眼时的脑电数据。参加脑电实验的被试共有32人,剔除眨眼、体动等伪迹后,实际用于计算的有28例脑电数据。其中心理测试评分高于40分的有12人,低于29分的有16人。3ar模型参数估计参数模型谱估计方法有自回归(AR)模型谱估计法、滑动平均(MA)模型谱估计法、自回归滑动平均(ARMA)模型谱估计法以及普罗尼复数指数模型谱估计法。MA模型的参数估计一般需要求解非线性方程组;ARMA模型不仅要确定AR、MA的阶数,还需要AR、MA的参数估计;而AR模型仅涉及AR参数估计,计算相对简化,所以最常用。AR模型是一个全极点模型,即有:式中u(n)为白噪声序列;p为AR模型的阶数;ai(i=1,2,…,p)为p阶AR模型的参数。根据随机信号功率谱密度的定义可以得到x(n)的功率谱密度为:式中σ2为白噪声序列的方差。因此要进行功率谱估计,只要求出AR模型的参数a1,a2,…,aP及σ2即可。本文采用Burg递归算法求解AR模型参数,以前、后向线性预测误差功率的平方和最小为准则,从低阶开始,利用前、后向线性预测系数之间的递推关系,直接求出反射系数,然后根据Levinson-Durbin递推公式来计算自回归模型的参数。4不害狂工t测试本文首先从每个被试的脑电记录中,选取长度为15s的数据(共1500点);再采用11阶AR模型谱方法,计算每个被试的每导脑电在不同波段的能量;然后统计大脑不同功能区域(额叶、颞叶、顶叶、枕叶)在不同波段的能量,所选的波段包括:θ1(4~6Hz),θ2(6~8Hz),α1(8~10Hz),α2(10~13Hz),β1(13~20Hz),β2(20~30Hz);最后采用SPSS10.0统计分析软件进行独立样本t检验。一组是害羞被试的某一电极(或某一脑区)在某一波段的能量值;另一组则是不害羞被试对应的能量值。结果显示:在颞叶区(T7,T8,TP7,TP8),β2波段能量均值双尾t检验的显著性概率p=0.029<0.05,表明害羞被试的β2波段能量均值在颞叶区(T7,T8,TP7,TP8)显著小于不害羞被试。进一步分析颞叶区的四导电极T7、T8、TP7、TP8可知,β2波段的能量均值差异主要出现在T8电极处(对应大脑右颞叶靠近右耳部分),其均值双尾t检验的显著性概率p=0.010<0.05,表明害羞被试的β2波段能量均值在T8电极上显著低于不害羞被试,如图2所示。5不害狂性的比较根据文献的研究报道,β2波段的能量与大脑皮层神经元的发放率相关,即β2波段的能量越低,对应的皮层神经元发放率也越低,因而皮层活动性和智力主动性都会降低。两组被试的EEG数据分析结果显示,害羞被试的β2波段能量均值在颞叶区(T8)电极上显著低于不害羞被试,表明害羞被试在颞叶的活动水平比不害羞被试低。由陌生环境刺激而产生的所有感觉将经由海马—颞叶—杏仁体等神经通路产生一系列的情绪反应。假设害羞者安静时的神经元活动水平为每秒发放300个神经冲动,不害羞者安静时的神经元活动水平为每秒发放500个神经冲动,当其同时置身相同的陌生环境时,如陌生环境所产生的外加刺激使皮层神经元发放率每秒增加200个,由于害羞者的皮层发放率显著低于不害羞者,则害羞者的皮层神经元发放率将增高67%,而不害羞者的皮层神经元发放率仅增高40%。因此同样大小的外加刺激更容易触发害羞者的海马—颞叶—杏仁体神经通路,从而诱导产生恐惧、不安、沮丧等不良情绪,最终表现出害羞的特质。由于害羞者在颞叶的初始神经元活动水平较低,因而在相同的