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示例 腦電圖特色: 左 對 右

這裏有幾個EEG的例子,從不同的個體來比較左右上額頭信號的特色,並突顯人與人之間的差異。從上向下,第一個圖形顯示右側腦電圖,第二個圖形顯示左側腦電圖,如果有第三個圖形就是顯示頭部的姿勢和動作的加速度計Z數據。

1. 個體1:觀看錄影帶和電子書。顯示信號波形的幅度和功能有非常明顯的差異。

2. 個體1:相同的信號在頻譜圖中顯示,請注意alpha 波在〜9HZ,肌肉的活動(肌電圖 EMG)頻譜從256HZ往下都強(白線),當視覺感受活躍時,gamma波(集中在40〜100HZ)的活動增強。在視覺和其他活動時,beta帶(20HZ左右)的活動增強。

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示例 腦電圖和心電圖(心跳頻率變異)的特色

利用免費EDF瀏覽器和Audacity(R) 程式,我們的心電圖和腦電圖的數據集可以即時現場播放,並且相當容易讀出我們的內在活動。

1. 腦電圖:Audacity(R) 顯示EEG頻譜圖和相對應的三維加速度感測器和溫度感測器的數據。顯示一整個晚上:走路,吃飯,觀看錄影帶,閱讀電子書,冥想,睡覺,冥想,早餐和聽音樂。加速度計的數據清楚地顯示,頭部姿勢如何的跟隨著每個活動改變。不同的睡眠階段和形態也很顯而易見。

2. 腦電圖:放大的部分包含晚餐,觀看錄影帶(注意β和γ帶亮起)和電子書閱讀。肌肉(肌電圖 EMG)的活動有明確的特徵(在最高頻率最強,然後到往下到〜30HZ),與大腦活動(β,γ波)完全不同(最強在30〜100Hz之間)。

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如何運用 ECG/HRV 幫助達到'一致性狀態'和呼吸練習?

呼吸是唯一同時有不自主(即自我調節)和自主(即通過有意識的控制)的身體機能。因此,呼吸練習在許多宗教的,心靈的,武術藝術的傳統,以及現代醫學和放鬆的技巧上都被視為極其重要和有用的。

HRV從心電圖感測器信號提供非常有用的訊息,並可以用作生理反饋來訓練呼吸練習。呼吸吸入階段(或激發)受交感神經系統的管轄,而呼氣階段(或放鬆)則是受副交感神經系統管轄。吸入階段會導致更快的心跳速率並降低心電圖信號強度,然而呼氣階段會導致較慢的心跳速率並提高心電圖信號強度。長時間呼吸技巧的練習能使個人對這些非自主的自我調節機制達到更多的控制。

HRV和自主神經系統(ANS)的運作緊密相關。一些摘錄:“我們的身體器官(”內臟“),如心臟,胃和腸道,是受神經系統的一部分,被稱為自主神經系統(ANS)調節。ANS是周邊神經系統的一部分,它控制身體內的許多器官和肌肉,在大多數情況下,我們不知道自主神經系統的運作,因為它的功能在非自主的,反射性的。例如,我們不會注意到血管改變大小或我們的心臟跳動更快,然而,有些人可以透過訓練來控制自主神經系統,如心臟速率或血壓等功能。

自主神經系統在兩種情況下最為重要:

1)在緊急情況下造成壓力,並要求我們“打”或“逃離”

2)在非緊急情況,讓我們“休息”和“消化”。

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為什麼我們需要原始的加速度計數據?

大多數健身和運動有內置加速度計(G-感測器)的小工具可以給你很好的分數在計步器上(走了多少步),以及一些活動程度的量測(“燃料”)。然而,並不提供使用者機會去存取或檢視原始感測器數據,進一步幫助使用者的更大的契機往往被犧牲了。

大多數走路者,慢跑者,跑步者面臨的一個關鍵問題是: 我的步履是正確的,平順的,或實際上是有害的?我有適當緩衝地面的衝擊力相對與我獨特的步履和腳的角度和位置嗎?這產生的衝擊-力道會有顯著的不同,它會自然地沿著脊椎傳遞而"震動"頸部和頭部,如果不及時糾正,將造成不必要的壓力和可能的傷害。

將一個姿勢感測器戴在頭上(對檢測正確的姿勢以及脖子壓力最好),加速度感測器的原始數據可以告訴我們非常多資訊。並且如任何那些健身小工具量測到的“一步不只是一步而已; 一步和另一步可以是非常不同的”。在這裡,我們顯示在正常行走時的步履,記錄下來的加速度計Z軸(測量頭向前向後傾斜),比較穿著硬與軟的鞋跟的不同。 這衝擊G-力道及產生的壓力,從脊椎傳遞到頭部,有相當大的不同。這裡沒有顯示,但你應該自己實驗,看看效果:腳著地時在腳後跟,腳掌,腳趾,或平滑從腳跟到腳趾滾動,有何不同?

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有用的鏈接

Academic Papers

1. Automatic Sleep Stage Scoring with Wavelet Packets Based on Single EEG Recording by Luay A. Fraiwan, Natheer Y. Khaswaneh, and Khaldon Y. Lweesy in World Academy of Science, Engineering and Technology 54 2009

2. Performance of the frequency domain indices with respect to sleep staging by Terry B.J. Kuo a,b,c, C.Y. Chen a,b, Ya-Chuan Hsu a,b, Cheryl C.H. Yang in Clinical Neurophysiology Volume 123, Issue 7 , Pages 1338-1345, July 2012

3. EEG Analysis Applied to Sleep by Peter Achermann, Epileptologie 2009; 26: 28 – 33

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如何使電極與皮膚接觸良好?

無論是乾式電極或凝膠電極都常用在腦電圖,心電圖,肌電圖,和SCR測量。乾式電極堅固耐用,易於使用,易於清潔。而黏著性的凝膠電極與皮膚接觸更穩定,但可能需要重複使用後更換。一個很好的“混合型”的解決方案是使用於一點(黏著性或非黏著性的)導電溶液或凝膠在乾式電極上,使之有更穩定的皮膚接觸。由於我們人類的身體基本上是水和少許鹽(從技術上講就是“生理鹽水”,“電解水”),而大部份導電溶液或凝膠基本上都含有水及少許鹽(請參閱如何製作導電溶液和凝膠)。這些導電性的溶液和凝膠,可以很容易地在水中洗滌,所以清洗是相當簡單的。

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生理反饋如何作用?

人是一種奇妙的適應性生物,我們許多的能力仍然不為所知,也並沒有得到很好的理解。生理反饋,一般是指我們的身心,去學習,適應和控制對我們任何一個或多個感官的特定刺激的訓練。生理反饋可以是在有意識狀況下達成或學習,但也經常是在下意識或無意識狀況下達成。科學家們進行測試,並觀察我們的人類同胞“神奇的學習能力,適應各種感官的刺激,使他們成為控制反應,但往往不能夠解密。一位教授說:“我們仍然不知道其中奧密,但它確實有效。”

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如何閱讀運動感測器(加速度計)的數據?

低成本的運動感測器通常以3維(3D)的加速度追踪用戶的運動和活動。感測器監測加速度(包括重力),所以它可以察覺運動(顯著加速度)以及方向的變化(或姿勢)。運動感測器通常是連接到頭部,軀幹或四肢。跑步,慢跑,散步都可以輕鬆地追踪,提供計步器或等效的功能。它也可以非常有效的檢測到受試者昏昏欲睡時“打瞌睡”,並進入微睡眠狀態。由於微睡眠狀態時會放鬆許多肌肉,頭部和身體會瞬間失去在一個直立位置的平衡,隨後覺醒(意識到失去身體平衡) 將打破微睡眠到清醒狀態,並重新平衡的頭部和身體姿勢。這可以是一個有用的工具來決定一個人是多麼累,以及靜坐是否有效。

姿勢和活動

  • 好的健康:正確的坐站姿,充足的活動

我們的脊椎經由並保護我們從頭部到身體的其他部位的神經系統,同時承受我們的頭部,身體,上肢生活中所有活動的全部重量。 長時間不正確的姿勢往往會使脊椎和相關的肌肉和韌帶減弱,損壞和變形,造成壓力點,並可能會使我們所有受神經系統控制的內臟出現問題。

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如何閱讀SCR信號?

皮膚電導反應 Skin Conductance Response(SCR)也被稱為 Galvanic Skin Response(GSR)。 只要有興奮或情緒反應SCR就會增加,反應越強SCR信號就越強。感到驚訝,強烈的情感,強烈的疼痛和大笑,可以很容易地產生強烈的SCR信號。 SCR信號1〜3秒內持續上揚,然後在較長時期內放鬆(4〜10秒)。 SCR是測謊試驗的一部分,市場調查常用來確定受試者真正的情緒反應。這是很簡單的測量:只要用一個小的直流偏置電壓,並測量電阻兩端的電壓(計算電流)。關鍵是要保持與皮膚穩固及良好的接觸,如此它就不容易被受試者肌肉活動或接觸壓力的變化操縱。

一些相關鏈接可以參考:Affectiva http://www.affectiva.com/q-sensor/resources/faqs/what-eda-tells/

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