重复经颅电刺激对视觉皮层静息态响应和SSVEP的影响研究

作     者：侯佩云 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王瑶

授予年度：2023年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0836[工学-生物工程] 

主      题：稳态视觉诱发电位 经颅直流电刺激 经颅交流电刺激 视觉皮层 脑电 

摘      要：经颅电刺激是一种非侵入式的神经刺激技术,可被用于改善视觉皮层响应信号的质量。它主要包括经颅交流电刺激(transcranial alternating current stimulation,tACS)、经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)、经颅随机噪声刺激。现有研究表明单次经颅电刺激对视觉皮层的作用效应并不一致,且重复经颅电刺激的作用效应更为明显。因此,本课题将重复tACS和重复tDCS分别应用于视觉皮层的静息态脑电信号和任务态信号中的稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)的研究中,利用快速傅立叶变换、脑网络连接性分析等方法对静息态和任务态的脑电信号进行分析处理,以探讨重复tACS和重复tDCS对视觉皮层的内源性脑电活动和视觉任务诱发的SSVEP的作用影响。 一方面,在重复tACS对视觉皮层响应的影响研究中,对受试者的枕区施加连续五天的tACS,并分别在刺激前、单次刺激后和重复刺激后采集了两组3分钟的睁眼静息态脑电信号和两组6分钟的任务态信号。通过对伪刺激和tACS刺激条件下三种刺激时间的脑电数据的分析,结果发现,在静息态的研究中,重复tACS相较于单次tACS显著增加了枕区alpha响应的幅值,并显著增强了枕区以及中央区与各脑区的大脑连接性。在重复tACS对SSVEP的影响研究中,结果表明,重复tACS相较于单次tACS显著增加了9 Hz、9.25 Hz、9.75 Hz、10 Hz、10.5 Hz、10.75 Hz刺激任务下枕区SSVEP信号的幅值,并且还显著增强了九种视觉任务下的枕区与顶枕区以及枕区与枕区的连通性。 另一方面,在重复tDCS对视觉皮层的效应影响研究中,受试者连续五天接受tDCS刺激,并采集了刺激前和第五天刺激后的静息态和任务态数据,包括2分钟的睁眼静息态数据、2分钟的闭眼静息态数据以及两组6分钟的任务态数据。通过对比重复刺激前后的脑电数据,结果发现,重复tDCS显著增强了睁眼静息态和闭眼静息态的枕区alpha响应幅值。在任务态中,重复tDCS不仅显著增加了九种视觉任务下的枕区SSVEP响应幅值,而且对所有受试者的平均任务识别准确率以及信息传输率也有明显的改善。 重复tACS和重复tDCS对视觉皮层响应的增强,为提高基于SSVEP-BCI的性能提供新方法,也为视觉皮层静息态研究中信号质量的提高提供新思路。