【摘 要】
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脑电图(Electroencephalography,EEG)是一种测量大脑电活动的技术。它通过在头皮上放置电极来记录大脑中神经元的电活动,通常可以测量多个频率范围的脑电信号,如Delta、Theta、Alpha、Beta和Gamma节律等。EEG可以帮助研究人员研究大脑的认/感知功能,作为最基本感觉系统的味觉系统,当味觉刺激溶液呈递到口腔中,经神经传导至大脑会产生味觉相关的生理反应,该反应可通过
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脑电图(Electroencephalography,EEG)是一种测量大脑电活动的技术。它通过在头皮上放置电极来记录大脑中神经元的电活动,通常可以测量多个频率范围的脑电信号,如Delta、Theta、Alpha、Beta和Gamma节律等。EEG可以帮助研究人员研究大脑的认/感知功能,作为最基本感觉系统的味觉系统,当味觉刺激溶液呈递到口腔中,经神经传导至大脑会产生味觉相关的生理反应,该反应可通过脑电图进行记录。本论文旨在利用脑电图信号对味觉系统进行探究,并提出一种捕获脑电起始响应时刻的方法提取脑电有效味觉响应数据,小波包变换分析脑电节律和咸味强度等级的相关性的分析框架。最初,本文构建由控制软件和硬件系统两部分组成的刺激溶液呈递装置,该装置可以自动控制刺激溶液的呈递,以方便获取受试者接受不同浓度NaCl溶液刺激的脑电信号。该装置的控制软件是由Qt Creator(Qt)编写的可视化操作界面,硬件系统的微控制器(STM32F103)毫秒级硬件定时器可保证精准控制,实验人员在控制软件上将自定义的刺激序列填入并下发给硬件系统,硬件系统负责解码执行,设备构建后进行了装置标定,该装置为后续脑电信号的获取提供了设备支持。其次本文分析大脑响应机理,并使用自制的味觉刺激呈递装置呈递刺激溶液,利用高时间分辨率的脑电图获取味觉刺激时的大脑响应,本文采集了五种不同浓度NaCl溶液刺激的脑电信号,并对脑电信号中可能存在的噪声进行了分析和剔除,使用50Hz的自适应陷波滤波器、截止频率为50Hz的低通滤波器、去趋势化等方式对脑电信号进行预处理。然后,对于大脑响应存在响应潜伏期时长不确定差异,本文提出了一种从高时间分辨率的脑电信号中捕获脑电起始响应时刻的统计学方法,利用脑电信号离散度作为描述大脑响应的主要特征,通过调整捕获因子,可以更加准确地定位到脑电起始响应时刻,并且基于预处理后的脑电信号的GFP、平均脑电地形图分析和味觉感知识别均验证了捕获脑电起始响应时刻方法的有效性。之后,本文采用捕获脑电起始响应时刻的方法从预处理后的脑电信号中提取脑电有效味觉响应数据,并使用小波包变换获得五种脑电节律数据,采用随机森林构建咸味强度等级识别模型,分析脑电节律和咸味强度等级的相关性,最终发现Delta节律的咸味强度等级识别精度显著优于其他节律,并且Delta节律几乎携带了所有的咸味味觉信息。最后总结了研究结果并提供了对未来研究的见解。本文提出一种捕获脑电起始响应时刻和小波包变换的分析框架,有助于了解脑电信号对咸味的反应,为味觉感知和脑机制研究提供了有益的探索思路。
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