虛擬現(xiàn)實和2D桌面情緒視頻刺激下的大腦偏側(cè)化研究
發(fā)布時間：2021-02-01 09:21
大腦功能的偏側(cè)化已經(jīng)得到廣泛研究,在情緒加工的腦機制研究中,逐漸形成"右半球?qū)W說"和"效價理論"。但是這些研究結(jié)果大多是基于二維（Two Dimension,2D）平面刺激實驗得出的,在實際生活中,人們受到的情緒刺激更多時候是三維（Three Dimension,3D）立體刺激,探究人們在接受真實場景的三維刺激后腦功能是否依然有偏側(cè)化還需要進一步探討。采用虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality,VR）技術(shù)制作完成了3D情緒視頻,設(shè)計了3DVR情緒視頻刺激實驗,招募了40名受試者,通過比較不同情緒屬性的3D VR視頻和相同視頻內(nèi)容的2D桌面視頻刺激下的腦電（Electroencephalogram,EEG）alpha活動探究腦功能偏側(cè)化。結(jié)果顯示,無論何種情緒屬性的3DVR刺激時,都發(fā)現(xiàn)左額區(qū)alpha顯著大于右額的偏側(cè)化現(xiàn)象,而在2D桌面刺激條件下未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象;同時該研究沒有發(fā)現(xiàn)情緒加工的大腦偏側(cè)化現(xiàn)象。綜上,首次使用3DVR結(jié)合EEG分析了大腦偏側(cè)化化現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)2D桌面視頻情緒刺激下的腦偏側(cè)化與3DVR有顯著不同,對情緒加工的腦機制研究提供了有意義的參考。
【文章來源】：工業(yè)控制計算機. 2020,33(10)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
3DVR場景視頻示例
首先向受試者解釋實驗過程，隨后為其戴上VR頭盔（VR設(shè)備為由HTC與Valve聯(lián)合開發(fā)的HTC Vive）。在正式實驗開始之前，要求受試者平靜情緒，為幫助其有效平靜下來，VR頭盔出現(xiàn)3分鐘的藍天白云的中性場景。隨后正式實驗開始，正式實驗分為2組，每組30個試次（一個4s的視頻片段作為一個試次），分別為：正性試次20個和中性試次10個，負性試次20個和中性試次10個。在一個實驗組中，隨機選擇開始的組；在每個小實驗中，哪種試次先出現(xiàn)也是隨機的。4組小實驗之間會讓受試者休息平復(fù)情緒，受試者報告休息好后繼續(xù)實驗。在每個試次開始之前，首先出現(xiàn)3s黑色屏幕，屏幕中央呈現(xiàn)白色“+”用于集中受試者的注意力，每個試次結(jié)束后，受試者完成對刺激材料的效價和喚醒度評分，評分等級均為1～9（對于效價：1代表極度消極，消極程度漸漸減輕，5代表中性，積極程度漸漸升高，9代表極度積極；對于喚醒度：1代表極度平靜，強烈程度漸漸升高，9代表極度強烈），之后進入下一試次，直到實驗結(jié)束。實驗流程如圖2所示。實驗程序由Unity Technologies開發(fā)的U-nity2018a游戲引擎編寫。對于2D桌面實驗，受試者通過電腦顯示器觀看情緒刺激，實驗操作人員通過調(diào)整VR頭盔的角度，將視頻內(nèi)容投射到桌面顯示器上，使得受試者受到的2D桌面情緒刺激內(nèi)容與3DVR一致，顯示器大小為23.8寸，分辨率為1920×1080，刷新率為60Hz。實驗在一個相對封閉的安靜房間中進行，受試者調(diào)整舒適坐姿后戴上頭盔開始實驗，整個實驗時長在40分鐘左右。1.4 EEG記錄與數(shù)據(jù)預(yù)處理
腦電采集設(shè)備為博�？悼萍迹ǔＶ荩┕煞萦邢薰镜�64導(dǎo)EEG檢測儀（Neu Sen.W64,Neuracle，常州，中國）。Cpz作為參考電極，AFz作為接地電極，腦電帽電極分布如圖3所示。采樣頻率為1000HZ，電極阻抗均小于5kΩ，采集時使用50Hz陷波器濾波濾除工頻干擾。數(shù)據(jù)采集過程中，要求受試者保持安靜不動，防止運動干擾腦電造成不必要的偽跡。預(yù)處理過程包括：(1)濾波，濾波范圍為0.5～30Hz;(2)數(shù)據(jù)分段，根據(jù)程序打在EEG中的標記以刺激前200ms刺激后4s的范圍進行分段；(3)去除壞道壞段，將EEG信號明顯受到嚴重干擾的數(shù)據(jù)段去除，插值修復(fù)某些壞段；(4)去除眼電成份，使用獨立主成分分析方法[6]去除眼電偽跡；(5)插值，對于個別信號還有問題的數(shù)據(jù)段進行插值；(6)重參考。在上述步驟中，前5步使用EEGLAB 14＿1＿2b完成，第6步重參考使用REST的零參考技術(shù)完成[7]。最后將所有數(shù)據(jù)按照正性、中性和負性分類導(dǎo)出。去掉噪聲太大無法處理的數(shù)據(jù)，2D桌面實驗有效數(shù)據(jù)共有15例，3DVR實驗有效數(shù)據(jù)共有17例。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]腦電信號頻帶能量特征的提取方法及分類研究[J]. 劉沖,趙海濱,李春勝,王宏. 系統(tǒng)仿真學報. 2012(12)
本文編號：3012554
【文章來源】：工業(yè)控制計算機. 2020,33(10)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
3DVR場景視頻示例
首先向受試者解釋實驗過程，隨后為其戴上VR頭盔（VR設(shè)備為由HTC與Valve聯(lián)合開發(fā)的HTC Vive）。在正式實驗開始之前，要求受試者平靜情緒，為幫助其有效平靜下來，VR頭盔出現(xiàn)3分鐘的藍天白云的中性場景。隨后正式實驗開始，正式實驗分為2組，每組30個試次（一個4s的視頻片段作為一個試次），分別為：正性試次20個和中性試次10個，負性試次20個和中性試次10個。在一個實驗組中，隨機選擇開始的組；在每個小實驗中，哪種試次先出現(xiàn)也是隨機的。4組小實驗之間會讓受試者休息平復(fù)情緒，受試者報告休息好后繼續(xù)實驗。在每個試次開始之前，首先出現(xiàn)3s黑色屏幕，屏幕中央呈現(xiàn)白色“+”用于集中受試者的注意力，每個試次結(jié)束后，受試者完成對刺激材料的效價和喚醒度評分，評分等級均為1～9（對于效價：1代表極度消極，消極程度漸漸減輕，5代表中性，積極程度漸漸升高，9代表極度積極；對于喚醒度：1代表極度平靜，強烈程度漸漸升高，9代表極度強烈），之后進入下一試次，直到實驗結(jié)束。實驗流程如圖2所示。實驗程序由Unity Technologies開發(fā)的U-nity2018a游戲引擎編寫。對于2D桌面實驗，受試者通過電腦顯示器觀看情緒刺激，實驗操作人員通過調(diào)整VR頭盔的角度，將視頻內(nèi)容投射到桌面顯示器上，使得受試者受到的2D桌面情緒刺激內(nèi)容與3DVR一致，顯示器大小為23.8寸，分辨率為1920×1080，刷新率為60Hz。實驗在一個相對封閉的安靜房間中進行，受試者調(diào)整舒適坐姿后戴上頭盔開始實驗，整個實驗時長在40分鐘左右。1.4 EEG記錄與數(shù)據(jù)預(yù)處理
腦電采集設(shè)備為博�？悼萍迹ǔＶ荩┕煞萦邢薰镜�64導(dǎo)EEG檢測儀（Neu Sen.W64,Neuracle，常州，中國）。Cpz作為參考電極，AFz作為接地電極，腦電帽電極分布如圖3所示。采樣頻率為1000HZ，電極阻抗均小于5kΩ，采集時使用50Hz陷波器濾波濾除工頻干擾。數(shù)據(jù)采集過程中，要求受試者保持安靜不動，防止運動干擾腦電造成不必要的偽跡。預(yù)處理過程包括：(1)濾波，濾波范圍為0.5～30Hz;(2)數(shù)據(jù)分段，根據(jù)程序打在EEG中的標記以刺激前200ms刺激后4s的范圍進行分段；(3)去除壞道壞段，將EEG信號明顯受到嚴重干擾的數(shù)據(jù)段去除，插值修復(fù)某些壞段；(4)去除眼電成份，使用獨立主成分分析方法[6]去除眼電偽跡；(5)插值，對于個別信號還有問題的數(shù)據(jù)段進行插值；(6)重參考。在上述步驟中，前5步使用EEGLAB 14＿1＿2b完成，第6步重參考使用REST的零參考技術(shù)完成[7]。最后將所有數(shù)據(jù)按照正性、中性和負性分類導(dǎo)出。去掉噪聲太大無法處理的數(shù)據(jù)，2D桌面實驗有效數(shù)據(jù)共有15例，3DVR實驗有效數(shù)據(jù)共有17例。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]腦電信號頻帶能量特征的提取方法及分類研究[J]. 劉沖,趙海濱,李春勝,王宏. 系統(tǒng)仿真學報. 2012(12)
本文編號：3012554
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