[发明专利]一种工作记忆能力的综合评定方法

说明书

本发明提出了一种工作记忆能力的综合评定方法。首先让被试执行工作记忆任务范式，从不同记忆负载的角度测试工作记忆能力并采集行为学数据与多通道脑电数据。其次提取行为学数据中的反应时长T与准确率AC作为特征，计算得到工作记忆能力的行为学评价指标。再次对采集得到的脑电数据进行处理，利用通道间的互相关系数构建出全脑功能网络，提取节点度、聚类系数和全局效率作为特征计算得到工作记忆能力的脑网络特征评价指标。最后综合行为学评价指标和脑网络特征评价指标，通过组合得到更全面更科学客观的综合评估指标，为经颅直流电刺激提升工作记忆能力的参数调节方式提供了思路。

技术领域

本发明属于模式识别领域，涉及经颅直流电刺激提升工作记忆能力的一种综合评定方法，特别涉及一种综合行为学数据与脑功能网络特征参数的评估算法，对经颅直流电刺激后工作记忆能力的提升效果进行评估。

背景技术

工作记忆(working memory,WM)是指能够短暂存储任务相关信息并能对其进行加工处理的认知系统。Baddeley在1974年最先提出工作记忆这一概念，最初包括三个部分：负责信息加工的中央执行系统，用来存储语音信息的语音环路以及存储视觉与空间信息的视空间模板，并且在2000年又对该模型进行扩展，添加了可以存储综合类信息的情景缓存系统。相关研究表明，工作记忆在推理，学习和记忆等高级认知活动中起到了关键性的作用，并且大脑额叶与枕叶是工作记忆相关的重要脑区。

经颅直流电刺激(Transcranial direct current stimulation，tDCS)作为一种非侵入式调节大脑皮层活性的技术，通过在头皮表面施加微弱的稳定直流电(0.5～2mA)来调节神经元的活动，并且只要20～30min的刺激时长就可以让这样的短期刺激后效维持90min以上，也有研究表明持久的tDCS刺激可以引起突触水平的改变，增强了突触可塑性，引发皮层兴奋的长时程改变。最初人们将关注点放在了tDCS对运动功能影响的研究上，大量将tDCS施加在运动皮层上的研究证实刺激的效果与tDCS的极性之间存在一定规律，即阳极tDCS激活了与运动功能相关的重要脑区，使得运动能力有了显著提升，而阴极刺激呈现出与之相反的抑制效果。随后tDCS与认知功能的研究也开始被关注，有研究发现置于左背外侧前额叶皮层的阳极tDCS可以显著提高工作记忆能力，而阴极刺激并没有呈现出一致的一致规律，并且tDCS的刺激效果具有较大的个体差异性。另有研究表明阳极刺激的效果与工作记忆任务的难度相关，并且利用阳极tDCS进行工作记忆训练所带来的积极效果可以转移至相似的陌生训练任务中，这都表明了认知功能的机制相比于运动控制功能具有更高的复杂性。然而目前很多研究仅凭借行为学指标来评估认知功能，并没有深入研究tDCS对工作记忆的脑功能影响机制。因此，若要利用经颅直流电刺激的方式更有效地提升工作记忆的能力，亟需一种科学客观的评价方法，以便指导临床应用。

大脑的功能实现离不开各脑区之间的共同协作，而脑电图描述了大脑皮层的神经活动电信号变化，因此本发明旨在行为学数据作为评估标准的基础上，引入了基于图论与脑电信号所构建的全脑功能网络特征分析方法，创新性地提出了一种融合行为学数据和脑功能网络特征的算法，可以更有效地评估经颅直流电刺激对工作记忆能力的调控效果。

发明内容

本发明为了完善现有评估工作记忆能力方法的不足，改进经颅直流电刺激提升工作记忆能力的参数调节方式，本发明改变了传统上以行为指标来评估工作记忆能力的方法，提出了一种工作记忆能力的综合评定方法，来评估经颅直流电刺激前后的工作记忆能力。具体地，工作记忆能力综合评定方法表述为，首先让被试执行工作记忆任务范式，从不同记忆负载的角度测试工作记忆能力并采集任务状态的行为学数据与多通道脑电数据。