近年来,随着生活节奏的加快,社会竞争日趋激烈残酷,人们的负面情绪与日俱增。负面情绪过多会对人的身体及心理造成极大的影响,容易使人出现易怒易躁、失眠、记忆力衰退、注意力无法集中等异常情况。长期处于负面情绪当中会严重影响日常生活与工作学习,甚至会导致人体出现免疫力降低和内分泌紊乱等症状,严重者甚至罹患抑郁症。日常生活中一些消极情景是不可控制的,加强对负面情绪的调节是可以通过运动做到的。目前,运动已经被用作抑郁症的辅助治疗手段,许多抑郁病人通过运动病情好转,这说明运动具备调节情绪的作用。目前关于运动治疗抑郁症大多局限在量表检测,使用量表判断患者的情绪变化的主观性太强且观察周期较长,不能实时检测被试情绪以便对症下药。本课题将从脑电(Electroencephalogram,EEG)层面上就有氧运动对情绪调节能力的影响展开分析,旨在从脑电信号层面分析有氧运动对情绪调节的影响。为此,本研究将通过两组实验分析无运动习惯人群、急性有氧运动人群和长期有氧运动人群在面对不同情景时的脑电差异,从脑电信号层面分析了有氧运动对情绪调节的影响,为有氧运动防治负面情绪提出新的检测方法。具体工作如下:(1)急性有氧运动对比实验。这一实验的设计任务是让两组被试在活动前后分别观看情绪诱发图片,并全程记录脑电。实验通过国际体力量表(The International Physical Activity Questionnaire,IPAQ)招募了80名无运动人群作为实验被试,并且随机平分为运动组与对照组。实验流程如下:首先,被试静坐1分钟获取其EEG作为基线。随后被试观看刺激图片诱发其情绪,每张图片播放完成后被试将填写愉悦度情感模型量表(Pleasure-displeasure,PAD-P),对图片进行主观评分;活动过程中,运动组将会进行20分钟的中等强度的脚踏车运动同时佩戴运动手环测量实时心率对运动强度进行监测;在心率恢复之后重复第一环节再次收集图片刺激下的EEG。原始的EEG经过预处理后首先使用傅里叶变换进行频域转换,然后通过能量谱计算EEG的前额不对称性,分析两组被试情绪变化的异同。(2)长期有氧运动习惯对比实验。本实验通过体育锻炼等级量表分别招募具有40名长期有氧运动习惯被试与40名无运动习惯被试,其中长期有氧运动习惯组被试均为西南大学体育学院的在校学生,全部保持着三年以上的有氧运动习惯。在实验过程中,两组被试将观看3种愉悦度的图片以此诱发其情绪,并全程记录其脑电信号。通过预处理后首先选择位于前额叶区通道的脑电信号;其次使用小波变换进行去噪及频段的截取,并且根据之前的相关研究在各频段上分别提取特征;然后通过后向特征选择(Sequential backward selection,SBS)、十折交叉验证构建出最佳的情绪识别模型,并用以区分两组被试在情绪识别上的差异。主要研究结果和结论如下:(1)两个实验结果证实,有氧运动对情绪调节具有显著的正面影响。急性有氧运动实验中,运动组被试的前额不对称性在急性有氧运动后相对于前测实验有明显增加,而对照组被试没有明显增加,说明急性有氧运动具有调节被试情绪的作用;而长期有氧运动实验中,长期有氧运动习惯组被试的情绪识别率均高于无运动习惯组被试,运动习惯组被试的情绪感知能力显著高于无运动组,因此认为长期有氧运动有利于增加情绪调节能力。(2)对于急性有氧运动对比实验,发现在不同的情景刺激下,急性有氧运动调节情绪的途径是不同的。在负性刺激下,运动组左脑的能量值降低,而右脑的能量值增加,运动刺激了积极情绪的产生,抑制了负性情绪的产生,以此来调节情绪;对于中性刺激,被试左右脑的能量值均降低,运动激发了两种情绪的产生。(3)对于长期有氧运动习惯对比实验,发现支持向量机算法(Support Vector Machine,SVM)的分类效果优于近邻算法(k-nearest neighbor,KNN)。通过后向特征选择和十折交叉验证后发现SVM算法的识别率、受试者工作特征曲线(Receiver Operating Characteristic,ROC)及曲线下面积(Area Under ROC Curve,AUC)均优于KNN算法。(4)对于实验选取的频段(alpha,beta),alpha与beta波对情绪识别都具有一定贡献,且beta波优于alpha波。因为SVM算法下总频段的正性情绪识别率为73.54%,beta频段的正性情绪识别率为69%,alpha频段的正性情绪识别率为64.42%。