基于变分模态分解-传递熵的脑肌电信号耦合分析

被引：33

作者：

谢平 ^{[1
]}

杨芳梅 ^{[1
]}

李欣欣 ^{[1
]}

杨勇 ^{[1
]}

陈晓玲 ^{[1
]}

张利泰 ^{[2
]}

机构：

[1] 燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室

[2] 中国人民解放军北京军区第医院康复医学科

来源：

物理学报 | 2016年 / 65卷 / 11期

关键词：

脑肌电耦合; 变分模态分解; 传递熵; 时频尺度;

D O I：

暂无

中图分类号：

R338 [神经生理学]; TN911.6 [信号分析];

学科分类号：

0710 ; 071006 ; 080401 ; 080402 ;

摘要：

皮层肌肉功能耦合是大脑皮层和肌肉组织间的相互作用,脑肌电信号的多尺度耦合特征可以体现皮层-肌肉间多时空的功能联系.本文引入变分模态分解并与传递熵结合,构建变分模态分解-传递熵模型应用于脑肌间耦合研究.首先基于变分模态分解将同步采集的脑电(EEG)和肌电(EMG)信号分别进行时频尺度化,然后计算不同时频尺度间的传递熵值,获取不同耦合方向(EEG→EMG及EMG→EEG)上不同尺度间的非线性耦合特征.结果表明,在静态握力输出条件下,皮层与肌肉beta(15—35 Hz)频段间的耦合强度最为显著;EEG→EMG方向上脑电与肌电高gamma(50—72 Hz)频段的耦合强度总体上高于EMG→EEG方向.研究结果揭示皮层-肌肉功能耦合具有双向性,且脑肌间不同耦合方向上、不同频段间的耦合强度有所差异.因此可利用变分模态分解-传递熵方法定量刻画大脑皮层与肌肉各时频段之间的非线性同步特征及功能联系.

引用

页码：285 / 293

页数：9

共 8 条

[1] 基于多尺度传递熵的脑肌电信号耦合分析 [J].

谢平 ;

杨芳梅 ;

陈晓玲 ;

杜义浩 ;

吴晓光 .

物理学报, 2015, 64 (24) :423-432

[2] 基于EEMD-近似熵和储备池的风电功率混沌时间序列预测模型 [J].

张学清 ;

梁军 .

物理学报, 2013, 62 (05) :76-85

[3] 基于最大Lyapunov指数预测的EMD端点延拓 [J].

杨永锋 ;

吴亚锋 ;

任兴民 ;

秦卫阳 ;

支希哲 ;

裘焱 .

物理学报, 2009, 58 (06) :3742-3746

[4] Contributions of descending and ascending pathways to corticomuscular coherence in humans [J].

Witham, Claire L. ;

Riddle, C. Nicholas ;

Baker, Mark R. ;

Baker, Stuart N. .

JOURNAL OF PHYSIOLOGY-LONDON, 2011, 589 (15) :3789-3800

[5] Assessing the strength of directed influences among neural signals using renormalized partial directed coherence [J].

Schelter, Bjoern ;

Timmer, Jens ;

Eichler, Michael .

JOURNAL OF NEUROSCIENCE METHODS, 2009, 179 (01) :121-130

[6] Beta-range cortical motor spectral power and corticomuscular coherence as a mechanism for effective corticospinal interaction during steady-state motor output [J].

Kristeva, Rumyana ;

Patino, Luis ;

Omlor, Wolfgang .

NEUROIMAGE, 2007, 36 (03) :785-792

[7]

Corrective movements in response to displacements in visual feedback are more effective during periods of 13–35?Hz oscillatory synchrony in the human corticospinal system[J] . Alexandros G.Androulidakis,Louise M. F.Doyle,Thomas P.Gilbertson,PeterBrown.European Journal of Neuroscience . 2006 (11)

[8]

Thuraisingham R A,Gottwald G A. Physical Review A Atomic Molecular and Optical Physics . 2006

← 1 →