基于ar模型的暴風雨后不害理論電生理監測

根據人格心理學理論，羞愧是心理的特征，主要反映在習慣和他人面前的感到不舒服和抑制。很多人都有過害羞的體驗,幾乎所有兒童、甚至部分成年人都會經歷害羞的時期。因此,在人的青春期和成年早期,與其說害羞是一種異常,還不如說是一條成長的必經之路,其影響力通常隨年齡的增長而逐漸減弱。害羞的主要特征體現在自我意識加強、警覺性增高,易產生恐懼、焦慮、沮喪、不安、自卑等不良情緒,或者伴隨臉紅、心跳加速等生理反應。特質心理學家高爾頓·奧爾波特認為:人的特質在神經系統中具有物質結構。隨著技術的發展,未來的科學家們或許可以僅通過分析人腦神經系統的組織結構就能識別不同的人格特質。由此可知,害羞這種心理特質必然對應一定的生理基礎,因而可通過適當的技術方法來進行測量。自20世紀70年代以來,許多人格心理學家開始在實驗中運用多種生理測量方法來研究各種人格特質的生理機制,最初的測量手段主要是心律、皮電反應等。但是害羞這種心理特質是大腦神經系統功能的體現,而人腦是由100億以上的神經細胞和1000億以上的神經膠質細胞組成,每個神經細胞又可能與其他神經細胞存在一千個以上的聯系,交互形成的神經網絡極其復雜。由于心律和皮電都不能直接反映大腦的活動過程,隨著腦電記錄技術的發展,人們逐漸認識到腦電與大腦活動有更密切的關系,因此EEG成為研究人格差異的主要生理測量手段。本文從害羞與不害羞被試的EEG信號分析入手,研究了具有害羞這種心理特質的人在腦電上是否有相應的顯著特征,并初步探討了害羞的神經生理機制。1邊緣系統對情緒的控制由于害羞涉及行為抑制和焦慮不安等情緒,有必要首先了解情緒的神經通路。文獻關于“情緒腦”的研究表明:人的情緒過程依賴于大腦內的“古哺乳類腦”區域,即邊緣系統。該區域是早期哺乳動物在進化過程中發展起來的,位于腦的古老運動區及新進化思想腦的新皮質之間。邊緣系統又可分為三個功能亞區,分別調節不同類型的情緒反應。如古運動腦的下意識機械運動行為可受到來自邊緣系統的情緒性輸入控制,而思想腦和情緒腦通過扣帶回聯系,使認知產物得以引發情緒反應,又使情緒得以影響認知過程;另外,情緒過程還可傳入下丘腦,影響機體的生理功能,如心律、血壓等。最后,所有的感覺傳入最終都傳向海馬,即邊緣系統的整合部位,在此得以誘發情感。情緒的神經通路如圖1所示。當一個害羞的人面對陌生的人或環境時,來自眼睛的信息首先抵達丘腦,然后傳送至位于腦后半部枕葉的視皮質。最終所有感覺信息將傳入到海馬,經過整合后,在顳葉下傳入到杏仁體,引發恐懼反應,并經由杏仁體傳入到額葉,由新皮質腦推理判斷后,做出行為反應,如退縮、逃避或在交流中避免目光對視等。同時,杏仁體投射到下丘腦,還會引發相應的生理反應,如臉紅、心律加快、出汗等。2數據收集從eg數據采集開始本文首先選用恰當的害羞量表,對大樣本量的志愿者進行害羞程度的測驗,從中篩率出害羞與不害羞兩組被試,再進行EEG實驗。2.1信度效度本文采用國際廣泛應用的13條目害羞量表來測驗一個人是否具有害羞的心理特質,主要包括“我和陌生人會面時很難表現得自然”、“面對新環境,我很快就能克服羞怯”等條目,具有較好的信度和效度。文獻在實際應用中根據具體情況作了適當修正,主要采用5級評分制,所有評分之和即為量表的總分,分值范圍在13~65(極度不害羞~極度害羞)。2.2大學生腦電實驗得分情況本文共針對400名在校大學生用13條目害羞量表進行了心理測驗,回收問卷318份。其中男生有229人,女生有89人,平均年齡為20.48±1.67歲。統計結果如表1所示。根據每份問卷的評分,從高分段(≥40分)和低分段(≤29分)中各選出27%,共有80名學生志愿者作為腦電實驗的候選人。在表1中,A為害羞與否(得分越高表示越不害羞);Ea為情緒性中容易悲傷的傾向(得分越高表示越容易悲傷);Eb為情緒性中恐懼的傾向;Ec為情緒性中容易生氣的傾向;a為活動性(得分越高表示越好動);S為交際性(得分越高表示越喜歡社會交往)。2.3實驗材料和方法實驗儀器為美國NeuroScan公司生產的32導腦電采集系統。EEG記錄電極采用盤狀熔結式乏極化電極,位置安放采用國際10-20標準,以聯接的雙側乳突為參考電極,所用直流放大增益為15000倍,電極阻抗<5k?,帶通濾波范圍為0.1~40Hz,采樣頻率100Hz。實驗過程中要求被試身體保持端坐、靜止不動的姿勢,首先采集5min閉眼時的腦電數據,然后再采集5min睜眼時的腦電數據。參加腦電實驗的被試共有32人,剔除眨眼、體動等偽跡后,實際用于計算的有28例腦電數據。其中心理測試評分高于40分的有12人,低于29分的有16人。3ar模型參數估計參數模型譜估計方法有自回歸(AR)模型譜估計法、滑動平均(MA)模型譜估計法、自回歸滑動平均(ARMA)模型譜估計法以及普羅尼復數指數模型譜估計法。MA模型的參數估計一般需要求解非線性方程組;ARMA模型不僅要確定AR、MA的階數,還需要AR、MA的參數估計;而AR模型僅涉及AR參數估計,計算相對簡化,所以最常用。AR模型是一個全極點模型,即有:式中u(n)為白噪聲序列;p為AR模型的階數;ai(i=1,2,…,p)為p階AR模型的參數。根據隨機信號功率譜密度的定義可以得到x(n)的功率譜密度為:式中σ2為白噪聲序列的方差。因此要進行功率譜估計,只要求出AR模型的參數a1,a2,…,aP及σ2即可。本文采用Burg遞歸算法求解AR模型參數,以前、后向線性預測誤差功率的平方和最小為準則,從低階開始,利用前、后向線性預測系數之間的遞推關系,直接求出反射系數,然后根據Levinson-Durbin遞推公式來計算自回歸模型的參數。4不害狂工t測試本文首先從每個被試的腦電記錄中,選取長度為15s的數據(共1500點);再采用11階AR模型譜方法,計算每個被試的每導腦電在不同波段的能量;然后統計大腦不同功能區域(額葉、顳葉、頂葉、枕葉)在不同波段的能量,所選的波段包括:θ1(4~6Hz),θ2(6~8Hz),α1(8~10Hz),α2(10~13Hz),β1(13~20Hz),β2(20~30Hz);最后采用SPSS10.0統計分析軟件進行獨立樣本t檢驗。一組是害羞被試的某一電極(或某一腦區)在某一波段的能量值;另一組則是不害羞被試對應的能量值。結果顯示:在顳葉區(T7,T8,TP7,TP8),β2波段能量均值雙尾t檢驗的顯著性概率p=0.029<0.05,表明害羞被試的β2波段能量均值在顳葉區(T7,T8,TP7,TP8)顯著小于不害羞被試。進一步分析顳葉區的四導電極T7、T8、TP7、TP8可知,β2波段的能量均值差異主要出現在T8電極處(對應大腦右顳葉靠近右耳部分),其均值雙尾t檢驗的顯著性概率p=0.010<0.05,表明害羞被試的β2波段能量均值在T8電極上顯著低于不害羞被試,如圖2所示。5不害狂性的比較根據文獻的研究報道,β2波段的能量與大腦皮層神經元的發放率相關,即β2波段的能量越低,對應的皮層神經元發放率也越低,因而皮層活動性和智力主動性都會降低。兩組被試的EEG數據分析結果顯示,害羞被試的β2波段能量均值在顳葉區(T8)電極上顯著低于不害羞被試,表明害羞被試在顳葉的活動水平比不害羞被試低。由陌生環境刺激而產生的所有感覺將經由海馬—顳葉—杏仁體等神經通路產生一系列的情緒反應。假設害羞者安靜時的神經元活動水平為每秒發放300個神經沖動,不害羞者安靜時的神經元活動水平為每秒發放500個神經沖動,當其同時置身相同的陌生環境時,如陌生環境所產生的外加刺激使皮層神經元發放率每秒增加200個,由于害羞者的皮層發放率顯著低于不害羞者,則害羞者的皮層神經元發放率將增高67%,而不害羞者的皮層神經元發放率僅增高40%。因此同樣大小的外加刺激更容易觸發害羞者的海馬—顳葉—杏仁體神經通路,從而誘導產生恐懼、不安、沮喪等不良情緒,最終表現出害羞的特質。由于害羞者在顳葉的初始神經元活動水平較低,因而在相同的