鄭曉紅 呂芙蓉

【摘 要】目的：探討腦電波在人類視覺(jué)疲勞中的作用研究。方法：以50例眼科視覺(jué)疲勞所致病的患者為調(diào)查對(duì)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(cè)其在視覺(jué)神經(jīng)活躍至疲勞過(guò)程中的腦電波變化，通過(guò)分析兩種狀態(tài)下腦電信號(hào)的四種特征波段的能量差異、AB值及疲勞因子R值的大小；結(jié)果：視覺(jué)神經(jīng)活躍狀態(tài)和視覺(jué)疲勞狀態(tài)下相比，測(cè)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(duì)能量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.03）；結(jié)論：腦電波對(duì)于人體視覺(jué)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(jué)疲勞患者，使其視覺(jué)在大腦中的表現(xiàn)變得更加正常，從而促進(jìn)我國(guó)視覺(jué)醫(yī)學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

【關(guān)鍵詞】腦電波；視覺(jué)神經(jīng)疲勞；作用研究

【中圖分類號(hào)】R821.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】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(huì)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(duì)于腦電波在人類視覺(jué)神經(jīng)疲勞中的作用研究會(huì)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(cè)試人員的腦電波會(huì)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(jué)疲勞所致病的患者50例，對(duì)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(duì)于其視覺(jué)神經(jīng)疲勞的作用。

1.2 方法 研究過(guò)程中所使用的腦電分析儀為Neuroscan導(dǎo)腦電儀，使用在國(guó)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(duì)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(cè)試。腦電參數(shù)大約可以通過(guò)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(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換，使腦電信號(hào)依次轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，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(jí)，最終使腦電信號(hào)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(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于痊愈時(shí)，并且這種參數(shù)與人體的視覺(jué)疲勞具有較大的聯(lián)系。另外，R值在 患病時(shí)也會(huì)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(zhǎng)，病人會(huì)逐漸變得痊愈，這種差異也會(huì)變得逐漸縮小，這就極為明顯地說(shuō)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(jué)的狀態(tài)之中。對(duì)人體原始腦電波信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)域?qū)R，可以促進(jìn)其觀察視覺(jué)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(jué)刺激對(duì)于腦電波所產(chǎn)生的 深遠(yuǎn)影響，應(yīng)當(dāng)對(duì)50例因視覺(jué)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(jué)刺激對(duì)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(huì)變得更為明顯。時(shí)間因素主要影響大腦中樞的信號(hào)和個(gè)別區(qū)的信號(hào)，隨著患病時(shí)間的增加，各個(gè)通道內(nèi)的α波段的相對(duì)能量會(huì)逐漸降低，其中T3通道β波段的相對(duì)能量會(huì)呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)。在不同狀態(tài)下，視覺(jué)神經(jīng)疲勞所表現(xiàn)出的主要影響區(qū)的通道會(huì)具有顯著的差異，并且在T3及TP7通道下的β波段中的相對(duì)能量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于患病狀態(tài)的β波段的相對(duì)能量。

小波包分析能夠?yàn)長(zhǎng)FP信號(hào)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(duì)多分辨分析沒(méi)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(hào)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(jué)刺激等。對(duì)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(duì)一個(gè)物品或需要拿起一個(gè)物品時(shí)，希望知道對(duì)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(duì)大腦疾病的診斷及腦中風(fēng)病人的生活自理。與腦電波對(duì)顱內(nèi)病變?cè)\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(guò)來(lái)通過(guò)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(hào)是無(wú)數(shù)神經(jīng)放電的混合，不可能也沒(méi)有必要將單個(gè)神經(jīng)放電分離出來(lái)。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(cè)量所得到的腦電波信號(hào)又由許許多多構(gòu)成不同想法和控制行為的腦信號(hào)合成的。研究表明這些信號(hào)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(duì)應(yīng)的腦電波可能很弱。這在信號(hào)處理領(lǐng)域，相當(dāng)于弱信號(hào)檢測(cè)。在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，這可能屬于不適定的反問(wèn)題。顯然只有將腦電波信號(hào)很好地分離才能從中確定某種腦電波與某種行為相對(duì)應(yīng)。這也可以理解為盲源分離或半盲信號(hào)分離問(wèn)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(hào)是由尺度差異很大的信號(hào)所構(gòu)成的。對(duì)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(wú)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(zhǎng)，時(shí)間因素對(duì)O1、O2、Oz、TP8、 T5 通道α波段的相對(duì)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(duì)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(zhǎng)差異會(huì)逐漸縮小，直至消失；而β 波段的相對(duì)能量在患病模式下會(huì)低于痊愈時(shí)。此外，患病時(shí)的AB值、R值會(huì)高于痊愈模式時(shí)，并且這種差異也會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)逐漸縮小的情況。同痊愈時(shí)相比，患病時(shí)期對(duì)腦電信號(hào)α波段的相對(duì)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(duì)于視覺(jué)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(duì)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(huì)處于緊張、警覺(jué)的狀態(tài)，并且伴隨著患病時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，大腦會(huì)出現(xiàn)逐漸產(chǎn)生疲勞的情況。另外，通過(guò)對(duì)大腦枕區(qū)三個(gè)通道的分析可以得出因處理視覺(jué)信息所帶來(lái)的大腦認(rèn)知方面的疲勞特征。

參考文獻(xiàn)

張莉，徐亮，王笑，張運(yùn)紅，李建軍 應(yīng)用腦電波評(píng)價(jià)觀看3D視頻對(duì)人視覺(jué)健康與疲勞影響的研究[J]中國(guó)學(xué)術(shù) 2015

楊靜，項(xiàng)磊，王冠皓，鄧健康，呂紅，劉青山 小鼠視覺(jué)刺激相關(guān)的腦電波分離研究[J]2015