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张朕: 作品数：15 被引量：68H指数：5; 供职机构：中国航天员科研训练中心更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划中国航天医学工程预先研究项目更多>>; 相关领域：机械工程理学自动化与计算机技术医药卫生更多>>

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利用功能性近红外光谱法研究大脑皮层血氧情况随任务特征变化规律被引量：12: 2015年; 功能性近红外光谱(f NIRS)成像是一种新兴的光学脑成像技术。已有大量基于f NIRS简单任务脑力负荷评估方面的研究,但当实验任务从单一简单任务变化为复杂综合任务时,相应方法不能直接简单套用。借助于f NIRS技术,通过复杂任务特征分解的思路进行尝试,研究大脑皮层血氧情况随复杂任务各任务特征的变化规律,为f NIRS评估复杂任务脑力负荷等研究提供思路和基础。结果发现:前额叶大脑皮层(PFC)区域的含氧血红蛋白(Hb O)对复杂度、时间压力和有无控制三种任务特征的变化均有较高的激活程度响应;视觉皮层(VC)区域的Hb O对不同时间压力任务特征导致的任务难度变化有较高的激活程度响应,但对不同复杂度和有无控制特征的激活程度响应较低;运动皮层(MC)区域Hb O对有无控制输出特征有较高的激活程度响应,对不同时间压力特征的激活程度响应较弱。; 潘津津焦学军焦典王春慧徐凤刚姜劲张朕曹勇; 关键词：医用光学血氧变化

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

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

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

基于功能近红外光谱的多生理脑力疲劳检测被引量：16: 2017年; 脑力疲劳会引起人机系统绩效下降甚至引起安全事故,因此实时检测疲劳状态具有重要意义。虽然关于脑力疲劳检测的研究较多,但仍未有统一生理标准。由于疲劳的复杂性,多生理检测法已经成为一种趋势,但是会增大设备复杂度。功能近红外光谱能够通过测量人大脑皮层的血氧活动而间接反映脑认知功能,近红外信号中的心动和呼吸信号属于生理活动的敏感信息,但是常被作为干扰去除,因此造成了信息丢失。为增强近红外的生理信息含量并建立多生理疲劳检测模型,从近红外信号中提取出心动和呼吸作为新的敏感特征,并结合均值斜率等常规特征构建基于支持向量机的脑力疲劳检测模型。研究采用60 min 2-back任务诱导疲劳状态,利用近红外测量了15名被试包括前额(PFC)共计10个通道的脑皮层近红外信号。研究结果证实了提取出的心动和呼吸特征对疲劳敏感,且增大了疲劳识别的准确性(84%→90%)。因此,所建立的模型能够有效地检测脑力疲劳并且降低了多生理脑力疲劳检测设备的复杂度。; 张朕姜劲傅嘉豪曹勇焦学军; 关键词：近红外光谱脑力疲劳心动支持向量机

基于功能性近红外光谱的脑力负荷评估被引量：2: 2015年; 实验目的是在N—back任务中利用功能性近红外光谱（fNIRS）进行脑力负荷的分级和测量研究。对18名被试者进行了图片N—back工作记忆任务，利用fNIRS采集了被试者大脑皮层前额叶的血氧变化，同时记录了绩效与主观问卷数据。结果发现不同难度任务下绩效结果、主观问卷结果及fNIRS参数均有显著差异；背外侧前额叶区（DLPFC）对fNIRS的响应比较敏感；利用支持向量机（SVM）可以较为准确地识别4个难度N—back任务的脑力负荷；SVM判决值的一种变换形式能够作为评估和预测脑力负荷的指标。; 潘津津焦学军王春慧陈善广焦典姜劲张朕; 关键词：光谱学血液动力学

航天噪声环境对脑机接口的影响研究被引量：1: 2017年; 针对目前研究较薄弱的脑机接口在舱内噪声环境下的适应性问题,通过调整天宫一号舱内噪声录音至60dB以完全模拟太空舱内环境噪声,探究了P300、SSVEP和运动想象三种脑机接口在模拟天宫一号舱内噪声环境下分类正确率和特征的变化。结果显示:模拟天宫一号噪声环境与安静环境(20~40dB)相比,P300靶刺激幅值发生了较显著提高,但是分类正确率无显著性改变;SSVEP的各频率信噪比和分类正确率无显著性改变;运动想象正确率下降且显著,但仍在适用范围。表明脑机接口在载人航天噪声环境下具有较强适用性。; 张朕焦学军杨涵钧徐凤刚姜劲曹勇潘津津; 关键词：脑机接口载人航天噪声 P300 SSVEP

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

基于功能性近红外光谱技术的脑机接口被引量：6: 2017年; 为了探究功能性近红外光谱技术(fNIRS)对相同动作的运动想象和运动执行区分可行性以及前额皮层对运动想象和运动执行分类准确率的影响,研究测量了15位受试者手臂伸展和手指敲击的运动想象过程和运动执行过程的前额皮层和运动功能皮层的血氧变化信号.提取均值,斜率,二次项系数和近似熵特征建立基于支持向量机的四分类模型.对应于手臂伸展和手指敲击的四分类模型,分别实现了87.65%和87.58%的分类准确率.相对于单独运动功能皮层区域建立的运动功能皮层-fNIRS-脑机接口,引入前额皮层血氧变化信息能显著提高脑机接口分类性能,且对手指敲击动作的提高效果大于手臂伸展动作.因此,前额皮层区域的血氧响应生理特征能提高fNIRS-脑机接口的分辨性能,同时验证了fNIRS-脑机接口应用于多种肢体动作脑功能活动提取的可行性.; 焦学军张朕姜劲王春慧杨涵钧徐凤刚曹勇傅嘉豪; 关键词：脑机接口支持向量机

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