基于脑功能网络的脑疲劳状态检测研究

付荣荣，米瑞甫,王 涵，于 宝，王 琳

(1.燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004； 2.沈阳工程学院机械学院, 辽宁沈阳110136)

1 引 言

脑疲劳是由于人持续进行高需求认知活动而导致的一种脑机能下降的心理生理状态[1,2]。驾驶疲劳是指驾驶员经过长时间驾驶，产生生理机能和心理机能失调的现象[3]。当驾驶员产生疲劳时，具体表现在驾驶员打瞌睡、反应迟钝、驾驶操作失误或完全丧失驾驶能力，容易导致交通事故的发生[4]。通过分析道路交通事故的原因发现90%以上的交通事故都是由于驾驶员自身原因造成的[5]，其中疲劳驾驶是驾驶员发生事故的主要原因之一。许多生理信号都可以作为评价疲劳的指标，比如脑电、肌电、心电和呼吸等[6]。脑电信号一直被誉为评估驾驶员疲劳的“金标准”，是最具预测性和最可靠的指标之一，因为它直接测量大脑活动，提供了丰富的有关人认知的信息[7,8]。澳大利亚的Saroj K L和Ashley C对35名非专业驾驶员进行实验，以他们在清醒状态下的脑电图(electroencephalogram, EEG)活动为基准，分析得出他们在疲劳程度不断加剧的情况下脑电图的变化特点[9]。文献[10]将驾驶员在行驶和静止时分别得到的清醒状态和疲劳状态的脑电波进行对比，得到了判断驾驶员是否处于疲劳状态的依据。但这些研究对各个脑区协同工作的连接性的研究较少。大脑是一个复杂、协同工作的系统，大脑功能执行总是依赖于多个脑区之间广泛的交互作用，而复杂网络可以很好的解释大脑的各个脑区工作时的连接性变化[11]。……