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| 2015年第12期（总第303期）基于认知EEG检测/8测度读脑/ANN技术的早老性AD的模式识别模型与气功锻炼干预效果 |
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我所张一和研究员等人主持了该项研究。摘要：脑功能研究中，脑电图(EEG)的历史最悠久且成本最低，相比于fMRI、PAT等最新但属于间接检测技术，其最大优势在于信源直接。认知功能检测目前尽管已计算机化，本质上仍是主观的，依赖临床医生的个人经验和当班心情。本文提出了认知EEG的概念，初步解决了认知EEG的检测技术（即认知状态下全脑EEG的同步检测，可获得被试在各题认知时属于犹豫/顺利/抢答/超时等状况，准确地划分相应的EEG段，时间精度8mS），已申请国家发明专利。运用该技术，对本市4个社区中266名45-75岁的中老年人，先进行20分钟有关早老性AD(Alzheimer症)的医患聊天，随后是40分钟基于10项认知任务的认知EEG检测，其中自行研发的认知功能检测软件v1.1已获国家版权局颁发的软件著作权。每个样本用时75分钟，10项认知任务的预习以及n次检测中选1次），经10项认知任务约300次人机互动，在24导联上可获得7200段认知EEG，以及先前医生在8方面的打分(最后归纳为疑似、否定、不定3类，不定占绝大多数)，总样本313例。每个样本的7200段认知EEG，经8个测度的数据处理转换为57600个读脑数值。借助计算机人工神经网络技术(ANN)，经500多次建模以及模型比较、模型优化，建立了初步的早老性AD模式识别模型。本题对其中有需求的37名被试，进行了三线放松功的个别教功和认知EEG跟踪检测，间隔为90天。其中10名被试做了3次而其余为2次，共84例。最后用已建立的ANN模型，做了气功锻炼干预效果的统计分析，总体有效率略高于78.7％。此项研究历时4年，尽管有一些创新，不足之处也很明显。因课题时间限制，建模所用310个样本和气功干预效果的47例样本数都远远不够。实验室的后续工作将是解读该模型，剔除贡献较小的认知任务，由此缩短现有认知EEG的检测用时，为收集更大的样本创造实验条件。气功锻炼干预效果的讨论：习练三线放松功后被试的主观感受和客观检测都有显著提高，说明三线放松功可以有效改善和预防认知障碍的发生与发展，通过有步骤、有节奏地注意身体各部位，结合默念“松”字的方法逐步松弛机体，把全身调整得自然、轻松、舒适，解除思想与身体一些消极的紧张状态，紧张与松弛趋于平衡；同时可使注意力逐步集中排除杂念，心神安宁，有活跃气血、协调脏腑、疏通经络作用。被试2次检测间隔时间较长，可观测较长时间内学练对认知障碍的影响，结果表明学练后对中老年人主观感受、脑电客观检测都有明显影响。第3与第2次间没有明显差异，可能是学练后效果有保持阶段，也可能第3次样本例数不足造成，有待进一步研究。另外，本研究从年龄、性别、文化程度及心脑血管病史4个方面进行对比分析。性别方面未见显著差异。文化程度方面则明显呈现认知功能与文化程度高低呈正比，可能与文化程度高者多从事脑力劳动多动脑有关。汤哲等调查发现MCI的患病率随着年龄的增长而增高，本研究结果与之相符。小结：近年来随着数学界在非线性分析方面逐步深入，脑电本质上属于非线性系统产生的时变与混沌信号，随机性中隐含确定性，已成为基本共识。使得目前临床上广泛使用的读脑技术受到极大挑战，因为FFT属于线性分析方法，无法保证凭肉眼截取到的EEG序列短到可近似为线性信号。此外在意识或认知任务研究中，如此截取的EEG波形不具有代表性，因为EEG的功率谱规律不平稳具有时变性，这也是采用FFT读脑的研究结果难以重复的根本原因。国内外采用非线性动力学指标应用于医学研究的成果屡有报道，如相关维数D2、正的李氏指数、各类复杂度与熵值计算等，可不同程度反映定向思维以及精神分裂、早老性痴呆、颅内高压等病症的群体特征。本研究的实验结果说明：学术界提出的有关脑电属性的理论以及脑电非线性分析的必要性，在这次稍大样本的ANN实验研究中得到初步证实；现有FFT分析需注意使用和近似条件，更不要随意扩展。（本室摘自《第十三届国际气功科学研讨会论文集》第33页） |
