19、生物医学信号分析：相位 - 振幅耦合与事件相关响应研究

生物医学信号分析：相位 - 振幅耦合与事件相关响应研究

1. 相位 - 振幅耦合（PAC）在疾病研究中的应用

相位 - 振幅耦合（PAC）在多种疾病的研究中展现出重要价值。在局灶性癫痫患者睡眠期间的研究发现，即使在发作间期排除尖锐活动后，癫痫发作起始区（SOZs）的PAC耦合仍比正常区域更强，且在深度睡眠（N3期）时耦合强度最高，快速眼动睡眠时最低。

在帕金森病研究中，早期研究表明初级运动皮层局部场电位记录中PAC的增加可作为帕金森病的生物标志物。初级运动皮层中β节律（13 - 30 Hz）相位与γ振幅（50 - 200 Hz）的耦合比颅颈肌张力障碍患者和无运动障碍的人更强。此外，急性治疗性深部脑刺激可暂时减少相位 - 振幅相互作用，且PAC变化的时间进程与帕金森运动症状的减轻相关。同时，在丘脑底核内，PAC与运动障碍的严重程度呈正相关。

在阿尔茨海默病相关研究中，PAC降低可能是淀粉样前体蛋白（APP）缺陷的标志。APP基因敲除小鼠表现出认知缺陷，健康小鼠和APP基因敲除小鼠的对比研究显示，APP缺乏会导致顶叶皮层和海马体中θ - γ耦合减少，但前额叶皮层不受影响，尽管在这些区域两种小鼠的频谱功率相当。

2. 非锁相响应分析

2.1 事件相关同步与去同步（ERD/ERS）

在自发的脑电活动（EEG）中存在节律性成分，ERD被定义为特定频段功率相对于基线水平的相对降低，ERS则是相对增加。其计算公式为：
[ERD/ERS = \frac{S_f - R_f}{R_f}]
其中，ERD对应负值，ERS对应正值；(S_f)是分析时间内的频段功率，(R_f)是基线时间内的频段功率。基线时间应选择信号