EEG信号采集、处理和分析的基本知识

一、数据采集中的预准备

在数据采集开始前,预准备测试是必不可少的。在我们采集EEG信号时,我们不希望失去任何一个受试者的实验数据,所以在开始实验前,一定要确保实验能运行正常。我们可以从以下几个问题着手:

1.实验设计的呈现刺激顺序是否按照所依据的实验材料正常运行?

2.在开始实验前,确保实验设备运行正常(键盘、鼠标、放大器等)

3.实验设计的指导语能否让受试者理解?

4.EEG信号的采集软件是否收到marker信号?

二、数据采集中的质量控制

没有可替代的干净数据,这是毋庸置疑的。在数据采集时,想要完全采集到受试者的头皮表面的EEG信号,这是很困难的。即使现在的EEG算法有很多很高级的,但依然无法真实的还原EEG信号,所以尽可能的正确的采集数据才是最重要的。以下几个问题是你需要注意的。

1.阻抗的设置?

降阻抗过程,这是做EEG实验最麻烦但是确是最能影响数据的一步。常见的将阻抗范围在10K欧姆以下,更精确的实验会要求阻抗在5K欧姆以下,当然这是依照不同的实验决定的。像还有一些BCI的实验可能只需要20k欧姆以下就可以了的。***温馨小提示:降阻抗过程,除了实验前洗头外,在打导电膏前可以先使用磨砂膏去头皮。当然好的导电膏也是快速降阻抗的关键。

2.实验室环境的温度、灯光以及噪声等外界干扰是否得到控制?在此特别说明一下,为什么实验室的温度、灯光以及噪声会影响EEG信号,尽管这些是很微不足道的小问题,但这确实会影响到数据的质量,比如:不合适的灯光会造成受试者的眼睛在测试实验时眯着眼做实验;外界噪声的干扰会影响受试者做实验的情绪。

三、干扰伪迹的剔除

数据采集时,伪迹是一定会存在的。伪迹无时无刻伴随着EEG信号的采集,伪迹的来源有多种多样,这里可以参考之前的推文《EEG信号伪迹来源及可能原因分析》以及《脑电分析之伪迹去除(以analyzer和curry为例)》

四、处理数据的步骤

所有信号处理技术在一定程度上改变了数据。在EEG信号数据分析中会涉及到很多处理步骤,直到现在也没用一个标准化的处理步骤。在很早之前小编也推送过处理数据的步骤,可参看《脑电分析之线性与非线性变换》,当然,这些步骤只是你处理数据的参考价值,当你对使用何种处理方法犹豫不决时,尽可能的查阅相关研究的文献,这才是你的依据所在。

五、寻找正确的统计数据

合理的统计方法将有助你的数据结果。在设计和分析实验数据时,始终建议你有一个预期的理论来分析你的数据,前人的实验文献材料以及报告结果将更有助你的实验结果分析。当然,如果你打算调查事件相关电位(ERPs),你可能需要仔细研究某些电极位置的ERP波形中峰值的潜伏期和幅度。相比之下,如果您对基于频率的测量(如θ,α,β波段的功率谱)感兴趣,你可以专注于检测感兴趣波段内的峰值频率。(FFT,CW等)。在统计学方面,更常见到的是t检验和ANOVA检验。

在文章的最后,多说一点。

数据方法千万条,正确采集第一条,采集信号不规范,事后处理泪两行。

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本文作者:Chen Rui