1.基于同步筛选的脑区间耦合分析方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:(1).同步采集了在不同握力输出时,32通道脑电信号EEG和12通道肌电信号EMG;
(2).选取步骤(1)中获取的C3、C4、CP5、CP6通道脑电信号和肱桡肌肌电信号,对其进行小波阈值消噪处理,滤除心电、体位的影响并对EEG与EMG进行了时延分析;
(3).使用同步筛选算法,以EMG肱桡肌信号为基准数据,对EEG运动区C3、C4通道与感觉区CP5、CP6通道的信号进行同步筛选,得到EEG与EMG相关的数据SSEM;
同步筛选算法,具体算法如下:
对于任意两列时间序列:X1={x1,x2,x3,…};Y1={y1,y2,y3,…};X1、Y1每一元素都有一个固定的标签,各元素在X1或Y1中的索引值为其对应的标签值;X1,Y1对应的标签序列为WX1、WY1,WX1={1,2,3,…};WY1={1,2,3,…};
X2=V(X1) (1)
V(X)表示将X进行非递减的排序;在改变X1中元素的位置得到非递减的X2时,为了实现标签和元素的一一对应,标签序列中标签会发生与X1中元素相同的位置改变,从而得到X2对应的索引序列WX2;
Y2=T(WX2,Y1) (2)
T(WX2,Y1)表示将WX2中存放的标签序列当作Y1新的索引序列,对Y1进行重新排列;因为Y1为非递减序列,若X1、Y1完全同步,Y2必为非递减序列;当X1、Y1不完全同步时,Y1中的非同步成分会导致无法将T(WX2,Y1)映射成非递减序列;根据这一特点,通过Y2去掉Y1中的非同步成分;
其中Y3(i)表示Y3中第i个索引元素值,Y2(i)表示Y2中第i个索引元素值;若Y2中某索引大的元素值等于索引小的元素值,则将该值赋值为0,从而得到新的序列Y3;Y3即:对于Y2中的yn、ym,此处n、m为索引,若yn=ym,n
T(WY1,Y3)表示将WY1中存放的标签序列当作Y3新的索引,对Y3进行重新排列;Y4与原始时间序列Y1具有相同的排序,但与X1非同步的成分都已置0;将X1中为0的元素全部去除,得到Y5;Y5即为Y1基于X1同步筛选后的结果;
(4).结合SSEM,计算在不同握力下大脑运动区C3、C4与感觉区CP5、CP6之间基于同步筛选的符号传递熵,分析脑区间的耦合性;
所述基于同步筛选的符号传递熵,具体算法如下:
同步筛选即为步骤(3)中提到的同步筛选算法;符号传递熵算法如下:
首先对时间序列进行符号化处理,根据时间序列的数值特点进行符号划分的静态法,公式如下:式(5)中,Si为划分好的符号集,xi为时间序列Xt={x1,x2,x3,…}中的数据点;B1,B2...BN-1是一系列截断点;设符号划分数量为pieces,pieces=N;pieces的大小可以任意的放大或缩小;将原始数据符号化后,计算的传递熵称为符号传递熵;
传递熵定义如式(6):设Xt,Yt为两个长度为n的时间序列,各自从t-1到t-p的历史记为I(X;Y-|X-)表示X与Y-在X-条件下的互信息;则Yt对Xt的传递熵TX→Y定义为X与Y-在X-下的互信息;
在相同的符号集下,计算TX→Y越大,表明数据X传递到数据Y的信息量越多,X对Y的影响越大。