国家自然科学基金(71201148)
- 作品数：11 被引量：40H指数：4
- 相关作者：姜劲焦学军张朕肖毅潘津津更多>>
- 相关机构：中国航天员科研训练中心天津大学北京航空航天大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国航天医学工程预先研究项目国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术理学医药卫生机械工程更多>>
- 立体信息不同缺失水平下基本认知能力在遥操作任务中的作用研究被引量：3
- 2017年
- 针对具体的遥操作任务中与遥操作相关的认知功能在不同立体信息缺失水平下对操作绩效、情境意识水平的影响,对24名受试者开展机械臂遥操作模拟任务实验和6项基本认知能力测试,采用相关性分析方法分析了各项认知能力在遥操作任务中的作用。试验结果表明,空间能力、运动控制能力和持续注意水平与任务的完成率以及操作的安全性、高效性紧密相关;注意分配能力、心理旋转能力在局部立体信息缺失的情境下,对保持机械臂遥对接任务的各项绩效指标的稳定、保障任务的顺利完成作用显著。因此,根据任务要求以及航天员自身特点有针对性地开展认知能力训练,合理分配在轨任务,有利于提高训练效果、保障在轨任务的顺利完成。
- 唐伟财陈善广肖毅姜国华田志强
- 关键词：遥操作情境意识绩效指标
- 影响机械臂遥操作的认知功能分析被引量：3
- 2016年
- 研究遥操作过程涉及到的认知行为,识别影响遥操作任务绩效的认知功能,有助于建立空间遥操作的人因可靠性分析体系,并保障在轨遥操作任务顺利完成。结合国内外研究,着重分析遥操作与情境意识、空间转换、感知觉三者之间的关系,并结合具体遥操作任务剖析各项认知功能在操作过程各个阶段的影响作用;针对情境意识、空间转换、感知觉等认知功能对NASA的机械臂遥操作训练指标进行分类梳理;最后提出了未来从认知层面开展空间遥操作研究时应该注意的问题,并从视觉信息呈现、认知功能变化和人为失误预测等方向对未来遥操作研究进行展望。
- 唐伟财陈善广肖毅
- 关键词：遥操作感知觉情景意识
- 利用fNIRS研究情绪状态下的脑力负荷评估被引量：4
- 2016年
- 为研究采用功能性近红外光谱(fNIRS)技术评估不同情绪状态下操作者脑力负荷(MWL)的可行性,为开展以MWL评估为基础的操作者功能状态(OFS)评估提供技术支持,进行了多种情绪刺激下的图片n-back任务实验,包括负性、积极和中性三组情绪.采用任务绩效、主观量表和fNIRS生理测量等方法采集16名参试者的实验数据.任务绩效和主观状态评分均表明参试者MWL在外部因素影响下发生变化.从fNIRS信息中提取了时域、频域和非线性域共380个生理特征作为OFS评估模型输入,采用支持向量机作为分类器,建立了MWL评估模型.评估模型采用中性情绪刺激下的任务数据作为训练数据,积极情绪和负性情绪刺激下的实验数据作为测试数据,分别取得了92.49%、75.90%和79.99%的平均分类正确率.通过实验数据分析,验证了任务负荷和情绪刺激能够有效影响操作者MWL的实验假设,证明了采用fNIRS技术建立多种情绪状态下MWL评估模型的可行性,为开展复杂任务情况下以MWL为基础的OFS评估提供依据.
- 姜劲焦学军潘津津王春慧张朕曹勇杨涵钧徐凤刚
- 关键词：医用光学情绪状态
- 脑电信号多重粗粒化复杂度分析方法研究被引量：3
- 2013年
- 为了准确地描述脑电信号的精细结构和复杂成分,提出了基于多重粗粒化的脑电信号复杂度方法。根据脑电信号幅值微弱,幅值跨越大,一定幅值范围的脑电具有特定认知和生理意义的脑电特性,采用多重赋值,可尽量保留对信号复杂结构的描述;基于统计学特点(以百分比为阈值)对已经归一化的信号划分幅值域,进行粗粒化,基于传统方法计算复杂度。该方法有效地克服了经典LZC复杂度不能描述脑电精细结构的不足。提出了当脑电信号在粗粒化后出现局部周期,且达到一定阈值后(如beta波或具有相似幅值特性的脑电信号达到一定阈值),4重复杂度值小于10重复杂度值的假设,初步建立了脑电节律与多重LZC的联系。仿真计算和实际数据验证表明,多重LZC方法结果更准确、合理,而且能反映脑电节律成分特性。
- 肖毅陈善广韩东旭王春慧
- 功能性近红外技术的运动伪迹和生理干扰处理方法综述（英文）被引量：3
- 2015年
- 功能性近红外技术是一种新型无损检测人脑功能性活动的探测技术,该技术监测到的脑功能信号易受到生理活动和人的相对运动的干扰,分别称为生理干扰和运动伪迹,这些干扰的存在严重影响信号质量,因此需要开发消除生理干扰和运动伪迹的信号处理方法。介绍了目前功能性近红外信号的主要干扰源、相应的生理干扰与运动伪迹的去除方法,分析了当前功能性近红外技术存在的问题和可能的发展方向,并重点讨论了功能性核磁共振技术与功能性近红外技术的优劣。最后总结了功能性近红外数据处理方面的发展前景。
- 姜劲焦学军潘津津肖毅焦典
- 关键词：医用光学生理干扰
- 基于fNIRS的情绪对工作记忆负荷影响规律研究被引量：4
- 2017年
- 目的研究情绪刺激和任务负荷共同影响下的大脑皮层血氧特性响应规律。方法 20名年轻男性分别进行了负性、中性与积极3种情绪图片刺激下1~3-back认知记忆负荷任务实验,采用功能近红外谱(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)监测参试者脑前额叶皮层(prefrontal cortex,PFC)功能区和左右运动区的含氧血红蛋白(Hb O_2)与脱氧血红蛋白(Hbr)信号均值、斜率及近似熵(approximate entropy,ApEn)3种生理特征指标来描述其脑功能活动。结果随着任务负荷增加,均值表征的脑功能活动强度增强,PFC区域血氧供应和脑功能活动强度变化率降低且趋于稳定。近似熵用于表征的脑功能活动复杂度指标,随着任务负荷增加,中性情绪状态下复杂度降低,而在负性和积极情绪状态下复杂度上升。结论背外侧PFC区域为任务负荷敏感区域脑区;运动区域脑功能活动会受情绪状态影响。近似熵能有效地表征脑区fNIRS信号的复杂度变化,并适合描述情绪状态下大脑皮层功能活动多样性。
- 姜劲焦学军潘津津王春慧张朕曹勇杨涵钧
- 关键词：近似熵
- 基于fNIRS技术的脑机接口研究被引量：5
- 2017年
- 功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)作为一种无损光学脑成像技术,可用于构建脑机接口(brain-computer interface,BCI)以识别操作者肢体控制意图.利用fNIRS技术测量11位参试者的手臂伸展、腿部伸展和手指敲击的前额皮层(prefrontal cortex,PFC)和运动功能皮层(motor cortex,MC)的血氧变化信号,并利用fNIRS的生理特征和支持向量机建立fNIRS-BCI分类器.结果表明手臂伸展、手指敲击和腿部伸展的四分类fNIRS-BCI平均正确率分别为89.32%,、88.66%,和91.35%,;fNIRS-BCI的运动想象动作的分类正确率不低于运动执行动作;3种任务范式的混淆矩阵分析结果表明:运动想象诱发的脑功能活动与同侧肢体的运动执行、对侧肢体的运动想象活动产生混淆,3种任务范式的同侧运动想象和运动执行的血氧数据检验结果存在显著差异.因此,fNIRS-BCI能有效识别运动想象和运动执行活动,且运动想象和运动执行活动的血氧数据变化具有可分性.
- 焦学军姜劲潘津津王春慧张朕杨涵钧徐凤刚
- 关键词：脑机接口
- 基于功能性近红外光谱技术识别情绪状态被引量：8
- 2016年
- 利用功能性近红外光谱(f NIRs)技术实现了对不同情绪状态的识别。采集了15名受试者在6种情绪种类图片刺激下的f NIRs信号以及唤醒度、愉悦度评价数据。为了实现对受试者情绪状态的分类评估,采用支持向量机(SVM)和基于支持向量机的递归特征筛选(SVM-RFE)算法来筛选参数并设计情绪状态的分类器。结果表明在多种情绪种类图片刺激下,受试者出现了显著的功能响应曲线,并且在唤醒度、愉悦度和情绪种类三个分类目标上分别实现了81%、78.78%和68%的平均分类正确率。同时发现唤醒度和愉悦度的敏感特征主要出现在眶额叶皮层和背外侧皮层,且近似熵是反映情绪状态变化的有效指标。因此采用f NIRs能够基本实现对人体情绪状态的识别。
- 姜劲焦学军潘津津张朕曹勇肖毅
- 关键词：医用光学支持向量机模式识别
- 追踪任务下脑波频率特征的变化特点研究被引量：2
- 2017年
- 目的考察静态与不同难度追踪任务下脑波功率谱及优势频率涨落特征间的差异和变化特点。方法记录5名青中年男性静态(闭眼)和执行追踪任务过程中的EEG数据,应用脑波频率涨落分析技术分析相关的α段频率涨落特征及变化特点。结果静态与追踪任务态优势频率概率分布特征差异显著,追踪任务态优势频率概率分布曲线峰值向低频方向偏移,优势频率涨落熵显著增加,熵值的脑区分布特征显著改变,优势频率的不稳定性明显增强。不同难度追踪任务状态下优势频率序列均值及离散程度的变化与任务难度有关,优势频率涨落熵随追踪任务难度加大呈上升趋势。结论脑波α段频率涨落特征指标的变化反映了不同难度追踪任务下相关脑区活动的显著变化,表明该技术可应用于追踪任务负荷的研究。
- 徐凤刚韩东旭肖毅王春慧黄伟芬周前祥
- 关键词：脑电图
- 模拟航天任务的操作者功能状态研究被引量：2
- 2017年
- 为研究情绪状态、疲劳状态下模拟航天任务的操作者功能状态变化规律,使用MATB模拟航天任务平台,设计包含了任务负荷、情绪视频刺激和疲劳积累因素的实验。招募15名参试者,通过行为学绩效和脑力负荷评价来研究操作者任务过程中的功能状态变化。发现在同一任务负荷状态下,负性情绪刺激下的脑力负荷评分上升、任务正确率下降和任务反应时上升,积极情绪刺激下的脑力负荷评分和任务绩效较中性情绪刺激有改善。高疲劳刺激下的任务绩效和脑力负荷评分均较低疲劳状态恶化,负性情绪恶化程度远高于积极情绪。表明航天任务需尽量避免航天员陷入负性情绪状态,防止功能状态下降;积极情绪状态和适宜任务负荷状态下的操作者易于实现较高绩效和中等脑力负荷水平,通过施加积极情绪刺激,能够改善高疲劳状态下脑力负荷和任务绩效的恶化程度。
- 姜劲焦学军张朕曹勇杨涵钧
- 关键词：情绪状态
