基于前额脑电多尺度小波对数能量熵的驾驶疲劳检测分析

为研究脑机接口（BCI）在交通运输中的应用，减少因疲劳驾驶导致的交通安全事故，提出基于前额脑电（EEG）信号多尺度小波对数能量熵的驾驶疲劳检测方法。首先，设计驾驶仿真模拟试验，利用脑电帽采集26名被试清醒驾驶和疲劳驾驶的前额EEG信号，试验过程中，使用主观检测方法每隔20 min对被试进行问询；其次，应用MATLAB对采集到的EEG数据进行预处理，基于2种驾驶状态形成被试初始样本数据集；进而，在该数据集基础上，利用多尺度熵的概念，提取EEG信号小波对数能量熵（WLE）特征，同时提取经典模糊熵（FE）特征进行比较分析；然后，运用极限学习机（ELM）对提取的特征数据集进行快速有效的精准分类，并使用留一交叉验证法进行验证评估；最后，对比经典FE分类表现，并结合多种性能指标对驾驶疲劳检测结果进行综合比较。研究结果表明：在本文试验条件下，基于多尺度WLE（MWLE）的前额EEG疲劳识别率显著高于基于多尺度FE（MFE）的识别率，其理论平均正确率达91.8%；基于多尺度熵的EEG信号特征提取方法能有效提高驾驶疲劳识别效果和算法效率；多种性能指标表明前额EEG的WLE可以作为衡量驾驶疲劳的有效生理指标；结果验证了采用基于ELM对MWLE的前额EEG信号进行驾驶疲劳检测方法的有效性和实用性，有助于促进可穿戴BCI在疲劳驾驶预警中的应用。     

驾驶人对潜在危险性事件的心理预期识别研究

为准确识别驾驶人对潜在危险事件的心理预期，提出一种通过脑电信号对驾驶人心理预期进行识别的方法。参照心理学预期行为研究常用的标准S1-S2范式，改进设计了路侧停靠公交车造成视觉遮挡的人车碰撞事故模拟驾驶试验。模拟任务中以路侧停靠的公交车为线索刺激，公交车头的行人为目标刺激，诱发驾驶人的心理预期。为有效识别驾驶人心理预期，首先采用释放油门的避险行为对每个试次标定是否产生心理预期，然后通过快速傅里叶变换提取相关的脑电特征数据，并通过差异性分析及主成分分析算法对脑电特征指标进行筛选和压缩，最后基于支持向量机建立驾驶人心理预期识别模型。研究获取36名驾驶人数据，共计1 440个样本。结果表明：当驾驶人产生心理预期活动时，枕区和额区的α波能量值显著降低，而β波能量值则显著增加；差异性分析显示共有31项脑电指标对驾驶人心理预期敏感，所有脑电特征指标通过PCA算法进行降维，抽取出5个主成分作为识别模型输入；选择径向基核函数构建SVM识别模型，通过粒子群寻优算法对模型进行优化，模型对驾驶人心理预期水平的平均识别正确率为82.02%，平均AUC面积为0.82，结果表明模型具有良好的识别能力和稳定性，可为驾驶辅助系统的研发提供技术理论支撑。     

乌司他丁对大鼠蛛网膜下腔出血后迟发性脑血管痉挛的影响及其脑保护作用

目的通过乌司他丁(UTI)对雄性SD大鼠枕大池二次注血建造的蛛网膜下腔出血(SAH)模型的干预,观察其对迟发性脑血管痉挛(delayed cerebral vasospasm,DCVS)的防治及脑保护作用。方法将30只雄性SD大鼠随机分为空白对照组(Normal组)、假注血组(sham组)、注血组(SAH组)和乌司他丁治疗组(SAH+UTI组)。通过枕大池二次注血法建立SAH模型,光镜下观察基底动脉组织学变化和海马CA1区神经元的形态变化,计算血管舒张度(D/T)及海马CA1区神经元密度;应用免疫组化方法检测基底动脉NF-κB的表达。结果神经功能缺损评分:SAH+UTI组评分较SAH组明显改善(P<0.05);基底动脉测量发现,SAH组较Sham组血管周径及D/T值明显减低(P<0.05),SAH+UTI组较SAH组血管周径及D/T值增大(P<0.05);海马CA1区HE染色:与Normal及Sham组比较,SAH组神经元密度明显减少(P<0.05);SAH+UTI组与SAH组比较神经元密度增大(P<0.05);基底动脉NF-κB的表达:SAH组及SAH+UTI组基底动脉NF-κB的表达均较Sham组及Normal组增多(P<0.05);应用乌司他丁可以减轻SAH后NF-κB的表达(P<0.05)。结论乌司他丁可以减轻SAH后DCVS,并减轻神经细胞损伤,改善大鼠SAH后神经功能缺损症状。     

基于小波变换的脑电信号特征提取及分类

在脑机接口中,基于小波变换法和AR模型法结合线性判别准则对两类思维任务进行特征提取及分类,提出以小波系数均值经K-L变换作为特征,用Fisher判别准则进行分类.结果表明,这种方法可以利用少量的数据提取脑电信号的特征,具有比较好的分类效果.     

脑源性神经营养因子融合蛋白真核表达质粒的构建及表达

目的 构建以增强型绿色荧光蛋白(EGFP)为报告基因的脑源性神经营养因子(BDNF)融合蛋白真核表达质粒,并对其表达和定位进行研究.方法 以人血白细胞DNA为模板,利用一对删除终止密码子的引物进行PCR获得BDNF基因片段,并将其与pEGFP-N1质粒载体连接,构建BDNF-EGFP融合蛋白真核表达质粒.以脂质体Lipofectamine2000 转染Hela细胞,提取总RNA,通过RT-PCR方法检测BDNF-EGFP在转录水平的表达,Western blot 及荧光显微镜进一步观察融合蛋白的表达定位.结果 酶切和PCR鉴定证实BDNF基因片段正确克隆入载体质粒中,转染Hela细胞后,RT PCR证实BDNF EGFP融合蛋白在转录水平有表达,荧光显微镜观察显示BDNF EGFP融合蛋白主要分布于细胞质中,Western blot结果显示Hela细胞培养液中有BDNF EGFP融合蛋白存在. 结论成功构建了BDNF EGFP融合蛋白真核细胞表达质粒,BDNF EGFP融合蛋白能够在Hela细胞中表达,主要位于细胞质中并可以分泌到细胞外.     

A water-fat separation imaging method for the brain on low field magnetic resonance imaging

Water-fat separation is a particularly important problem for magnetic resonance imaging. Although many methods have been proposed, the reliability is still challenging. In this work, we have presented a method based on the combination of the branch-cut method and multigrid algorithm to get a more robust performance of water-fat separation. First, the branch-cut method is applied to identify residues, which violates the requirement that the interacting phase gradient around a closed path be zero. Residues and branches are marked to be zeros and filled to the weighting factor array. Then, the unwrapped phase array can be given by the multigrid algorithm. Finally, the Dixon method for water-fat separation is applied to the unwrapped phase array. Experiments for brain scanning on the 0.3T low field MRI system demonstrate the successful application of the proposed method.     

基于ROC曲线的驾驶疲劳脑电样本熵判定阈值研究

为了获得客观而准确的驾驶疲劳判别阈值,采用驾驶模拟实验研究方法,采集驾驶员在清醒及疲劳状态下的脑电信号,对比分析不同状态下脑电信号的时域特征,选取表征信号复杂程度的样本熵作为驾驶疲劳判别指标,并利用受试者工作特性曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)分析方法,确定基于脑电信号样本熵值的驾驶疲劳判别阈值.研究结果表明:脑电信号样本熵值处于区间(0.32,0.71)时,驾驶员处于疲劳过渡时期,可能出现疲劳特征;脑电信号样本熵值小于阈值0.605时,判定驾驶员处于驾驶疲劳状态,准确率为0.95,该值可作为基于脑电信号样本熵的驾驶疲劳判定阈值.      

基于情景感知的驾驶事故致因仿真模型研究

随着智能交通的快速发展,驾驶员较以往所获得的信息量大幅增加,随之加重了其任务转换节奏,增大了脑力负荷,产生了驾驶安全的又1个研究重点.文中研究情景感知的脑力负荷,以期更清楚的了解事故发生的原因.介绍了几种情景感知的应用,建立了驾驶员的情景感知仿真模型,对仿真模型进行了评估,进行了事故致因分析.      

基于脑电信号的高速公路驾驶疲劳检测研究

高速公路驾驶环境单调枯燥,容易使驾驶员产生驾驶疲劳,影响行车安全。通过检测高速公路模拟环境下驾驶员脑电信号特征,验证了采用脑电信号作为驾驶疲劳检测指标的合理性。结果表明,β和(α+θ)β两项指标对驾驶疲劳反应最敏感,可作为表征高速公路驾驶疲劳的脑电指标;在80~100min时间段内,驾驶员驾驶疲劳状态趋势尤为明显,应采取适当措施来减缓疲劳,从而降低由于疲劳驾驶引起的道路交通事故。实验结果可为高速公路驾驶疲劳预警和道路安全设计提供理论支撑。     

模拟运动病Ca^2＋内流机制探讨

目的 探讨模拟运动病的发病机制。方法 采用正交交变加速度旋转刺激制备大鼠运动病模型,用细胞化学、免疫组化、原位杂交及图像分析等技术对运动病大鼠大脑皮质、小脑皮质、脑干前庭区庭细胞的Ｃａ＾２＋、ｃ－ｆｏｓ ｍＲＮＡ、Ｆｏｓ蛋白、Ｎａ＾＋－Ｋ＾＋－ＡＴＰ酶细胞色素氧化酶、碱性磷酸酶等进行检测;对运动病大鼠血浆ＴＸＢ２、６－ｋｅｔｏ－ＰＧＦ１α和心钠素等用放射免疫法测定。结果 旋转刺激后,大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区脑细胞中的Ｃａ＾２＋、ｃ－ｆｏｓ ｍＲＮＡ、Ｆｏｓ蛋白含量及血浆ＴＸＢ２、６－ｋｅｔｏ－ＰＧＦ１α和心钠素含量均有所上升（Ｐ〈０．０１或Ｐ〈０．０５）;大脑皮质、小脑皮质和脑干前庭区脑细胞中的碱性磷酸酶的活性均显著增强（Ｐ〈０．０１）;而Ｎａ＾＋、－Ｋ＾＋－ＡＴＰ酶及细胞色素氧化酶活性则显著降低（Ｐ〈０