头表脑电信号是脑神经电活动在头皮表面的综合反映,包含了丰富的生理和心理信息,在认知科学研究中,脑电分析方法已经成为一个重要的研究手段。总体来说,时间和空间是进行大脑分析的两个基本角度,在时间上,脑电信号具有很高的分辨率,可以达到毫秒级的速度,然而在空间分辨率上差强人意。尽管如此,却可以通过源定位的方法对脑电信号的空间分辨率进行适当提高。因此,本文利用脑电源定位和效应连接的方法,以模式识别为辅助手段,对任务态(视觉、听觉)和静息态的头表脑电信号构建了脑电皮层网络,进而探索其反映的认知机制。研究内容主要包括以下三个方面:第一,基于人脸情绪辨别任务,探索了N170(面孔刺激呈现后在150~200ms左右达到峰值的一种脑电负成分)产生的认知机制。首先构建了头表N170的时变网络,对脑电预处理中重参考技术(平均参考和参考电极标准化技术)在N170上的影响进行了研究,结果表明,相比于平均参考,基于参考电极标准化技术获得的N170网络具有更好的稳定性和更接近于源水平的时间特性。然后对正、中、负三种情绪面孔诱发的N170做了皮层时变网络的比较分析,发现了不同情绪面孔诱发的N170源在时间上的差异,揭示了N170受面孔情绪的影响。第二,基于听觉鸡尾酒效应实验,探索了被试追踪错误和正确两种状态下的认知差异。首先发展了一种节律熵的脑电信号特征提取方法,有效区分了被试这两种认知状态,然后以分类贡献率大小重构脑区,以获取差异最大化区域作为节点,建立皮层时变效应连接,并分析其差异,发现内侧额叶皮层,左侧辅助运动区域和右侧辅助运动区域是两种认知状态差异最大的三个脑区,揭示了错误状态下大脑的左侧优势和正确状态下大脑的右侧优势。第三,基于静息态脑电数据,探索了音乐辅助治疗对具有留守经历大学生的认知影响。首先对不同频段下的静息态脑电数据进行了功率谱分析,发现音乐辅助治疗对theta频段下的脑电功率谱有显著性影响,并通过支持向量机分类,获得了谱能量从额区向枕区的变化趋势。然后基于theta频段进行频域格兰杰因果分析,发现了由音乐辅助治疗引起的网络核心节点和效应连接差异,揭示了音乐辅助治疗前后具有留守经历大学生的脑网络可塑性变化。