کمّی سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال های سایکوفیزیولوژی

عنوان پایان نامه: کمّی­ سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال­های سایکوفیزیولوژی

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 163

شرح مختصر:

در تحقیقات سایکوفیزیولوژی، به پاسخ­های فیزیولوژی بدن با توجه به فاکتورهایی مانند کیفیت طراحی آزمایش، خصوصیات روانی اندازه­گیری­ها و تناسب تحلیل و تفسیر داده­ها، یک معنای روانشناختی اختصاص می­دهیم . در تحلیل واکنش­ها هیچیک از دو علم فیزیولوژی و روانشناختی برتر نیستند، بلکه مکمل یکدیگر می­باشند. شناخت حالات روحی مختلف از جمله حالت استرس که اثرات مخرب شناخته­شده­ای بر جسم و روان انسان دارند، از کاربردهای مهم این علم می­باشند. در این تحقیق با ارائه آزمایشی مناسب وایجاد سه سطح استرس (کم، متوسط و زیاد) در سوژه و ثبت سیگنال­های پلتیسموگراف، تغییرات نرخ ضربان قلب و هدایت الکتریکی پوست به دنبال بدست آوردن معیاری جهت کمّی کردن سطح استرس فرد بوده­ایم. به این منظور پیش­پردازش­ها و پردازش­های مختلف خطی در حوزه زمان، فرکانس و زمان- فرکانس و غیرخطی از جمله معیار پوآنکاره، لیاپانوف اکسپوننت، بعد فرکتال و آنتروپی و استخراج ویژگی­های گوناگون از سیگنال­های ثبت­شده صورت گرفته است. سپس با به کارگیری روش­های مختلف طبقه­بندی از جمله ترکیب شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک، ماشین­های بردار پشتیبان و روش تابع ترکیب خطی اقدام به تفکیک سطوح مختلف شده است. در این تحقیق ابتدا ویژگی­های بهینه هر سیگنال تعیین و تفکیک به این سه روش انجام شد. سپس با ترکیب ویژگی­های بهینه همه سیگنال­ها مجدداً تفکیک صورت گرفت. نهایتاً به این نتیجه رسیده شد که با استفاده از سیگنال HRV به تنهایی می­توان به نتایج بالاتری در صحت تفکیک دست یافت. در ادامه مقایسه­­­­ای بین ویژگی­های خطی و غیرخطی سیگنال HRV صورت گرفت و به این نتیجه رسیده شد که ترکیب این دو نوع ویژگی نتایج را بهبود می­­دهد. پس از آن مقایسه­ای بین روش­های مختلف طبقه­بندی با استفاده از ویژگی­های بهینه سیگنال HRV انجام شد که در نهایت روش LOO به عنوان روش مناسب­تر انتخاب شد. در انتها دو شاخص بر اساس سیگنال HRV معرفی و اعتبارسنجی شد.

فهرست مطالب

عنوان	صفحه
چکیده		1
مقدمه		2
فصل اول: علم سایکوفیزیولوژی و مفاهیم و مبانی استرس
1- 1- تاریخچه علم سایکوفیزیولوژی		4
1-2- اصول و مبانی سایکوفیزیولوژی		7
1-3- انواع تکنیک­های سایکوفیزیولوژی		10
1-3-1- شاخص­های سیستم اعصاب خودکار		10
1-3-2- اندازه ­گیری فعالیت مغزی		11
1-3-3- تشخیص حالات با استفاده از رفتار شخص		15
1-4- تعریف استرس		17
1-5- استرس خوب و استرس بد		19
1-6- عوامل برانگیزنده استرس		20
1-6-1- استرس شغلی		21
1-7- نشانه­های استرس		23
1-8-حد مطلوب استرس		24
1-9- مراحل ایجاد استرس		24
1-10-اثرات استرس بر بدن و بیماری­ها مرتبط با آن		26
1-11- بیوفیدبک		36
1-11-1- انواع بیوفیدبک		37
فصل دوم: سیگنال­های سایکوفیزیولوژیکی وآزمایش ثبت داده
2-1- مقدمه		39
2-2- پلتیسموگراف		40
2-2-1- فتو پلتیسموگرافی		41
2-2-2- روش­های اندازه­­ گیری سیگنال فتوپلتیسموگراف		41
2-3- سیستم الکتریکی پوست		42
2-3-1- تاریخچة کشف فعالیت الکتریکی پوست		43
2-3-2- فواید و مشکلات استفاده از فعالیت الکتریکی پوست (EDA)		44
2-4- تغییرات نرخ ضربان قلب		46
2-4-1- تاریخچه استفاده از سیگنال تغییرات نرخ ضربان قلب		46
2-4-2- دورنمای فیزیولوژی سیگنال تغییرات نرخ ضربان قلب		47
2-4-3- تعیین تغییرات نرخ ضربان قلب با استفاده از سیگنال فتوپلتیسموگراف		48
2-5- مروری بر آزمایش­های استفاده شده در تحقیقات		51
2-5-1- آزمایش بر اساس بازی کامپیوتری		51
2-5-2- آزمایش بر اساس پروتکل رانندگی اتومبیل		54
2-5-3- آزمایش بر اساس نمایش فیلم		57
2-6- آزمایش طراحی­ شده در این تحقیق		59
2-7- سوژه­های تحقیق		62
فصل سوم: پردازش سیگنال­های سایکوفیزیولوژیکی
3-1- مقدمه		64
3-2- پردازش سیگنال فتوپلتیسموگراف		66
3-2-1- پیش­پردازش سیگنال فتوپلتیسموگراف		66
3-2-2- استخراج ویژگی در حوزه زمان از سیگنال PPG		70
3-2-3- استخراج ویژگی در حوزه فرکانس از سیگنال PPG		72
3-3-پردازش سیگنال تغییرات نرخ ضربان قلب		75
3-3-1- استخراج ویژگی از سیگنال تغییرات نرخ ضربان قلب		75
3-3-1-1- استخراج ویژگی در حوزه زمان از سیگنال HRV		75
3-3-1-2- استخراج ویژگی در حوزه فرکانساز سیگنال HRV		76
3-3-1-3- استخراج ویژگی در حوزه زمان-فرکانس از سیگنال HRV		77
3-3-1-4- استخراج ویژگی­های غیرخطی از سیگنال HRV		78
3-4- پردازش سیگنال هدایت الکتریکی پوست		85
3-4-1- استخراج ویژگی از سیگنال هدایت الکتریکی پوست		87
3-5- نرمال کردن ویژگی­ها		88
فصل چهارم: انتخاب ویژگی­های بهینه و تفکیک سطوح استرس
4-1- مقدمه		89
4-2- شبکه­های عصبی		90
4-2-1- شبکه­های عصبی پرسپترون چند لایه		90
4-2-2- توابع فعالیت		91
4-2-3- الگوریتم به روز رسانی وزن­ها		91
4-2-4- بایاس لایه­ها		92
4-2-5- روش آموزش شبکه		92
4-3- ترکیب شبکه­های عصبی و الگوریتم ژنتیک		92
4-3-1- اصطلاحات ژنتیک		93
4-3-2- اجزاء الگوریتم ژنتیک		93
4-3-3- طراحی تابع برازندگی و رشته­ها		94
4-3-4- نتایج تفکیک­ به روش ترکیب شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک		95
4-4- نتایج تفکیک به روش آنالیز تفکیکی قدم به قدم		99
4-5- ماشین­های بردار پشتیبان		103
4-5-1- نتایج تفکیک­ به روش ماشین­های بردار پشتیبان		105
4-6- مقایسه تحلیل خطی و غیرخطی سیگنال HRV		108
4-7- مقایسه تفکیک­کننده­های استفاده­شده در این تحقیق		112
4-8- تفکیک سطوح استرس بر اساس رأی­گیری		113
4-9- شاخص استرس		115
4-9-1- شاخص بر اساس ویژگی­های بهینه سیگنال HRV در روش LDA		115
4-9-2- شاخص NSRPIAD		119
فصل پنجم: نتیجه ­گیری و پیشنهادات
5-1- بحث و نتیجه­گیری		123
5-2- پیشنهادات		126
مراجع		128
پیوست1		133
پیوست2		138