一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光环境情绪调节方法技术

本发明专利技术公开了一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光环境情绪调节方法，属于航空航天医学领域以及脑电信号技术测量领域。首先受试者穿戴VR设备及脑电设备，观看VR情绪影片诱发负性情绪产生；之后使用VR设备体验航天器睡眠舱灯光环境；使用脑电设备记录受试者在执行上述两个任务时的脑部神经活动数据；最后根据脑电数据分析结果获得航天员不同情绪状态下最适宜的灯光环境。本发明专利技术提供的灯光环境调节情绪的方法，能够缓解航天员的负性情绪状态并获得良好的睡眠质量与体验，同时为人脑认知功能的研究提供了研究手段，并且为其它相似狭小密闭、隔离环境的人员情绪调节也提供了方法参考。考。考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光环境情绪调节方法


[0001]本专利技术属于航空航天医学领域以及脑电信号技术测量领域，特别涉及一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光环境情绪调节方法。

技术介绍

[0002]在载人航天环境中的微重力、振动、辐射、限制和隔离等各种应激源会使航天员出现焦虑、抑郁、恐惧等各种负性情绪，进而影响乘员的睡眠质量。情绪与睡眠质量关系的研究主要集中于负性情绪的影响：睡眠质量与负性情绪呈显著负相关，即随着负性情绪的增加，睡眠质量趋于下降。情绪与睡眠质量的影响是双向的：情绪能够显著影响睡眠质量，睡眠质量又反作用于情绪。因此，良好的情绪状态对形成良好睡眠具有关键作用。
[0003]研究表明色光会对人类的心理功能、生理状态和行为表现等产生影响。色光对人的情绪既会产生积极的影响，也会产生消极的影响，合理的灯光环境可以使人员获得积极的情绪状态，增加舒适度，从而提高适居性。
[0004]在情绪研究方面，通常用左、右大脑半球波形能量的差异性来表现不同的情感，从而提出了一个备受关注的大脑半球效价假设。脑的活动与波的能量呈反比关系，波的能量越低，脑部的活动就越活跃，所以在积极情绪时，左额波的能量会下降，而消极情绪时右额波的能量会下降。脑电波(Electroencephalogram，EEG)是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法，因此本研究使用脑电设备分析脑部额叶、顶叶区α波的左右脑平均功率值比值进行情绪的分析：比值越低，其积极情绪越高；比值越高，其积极情绪越低。
[0005]模拟航天器睡眠舱环境依据国际空间站及已经公布的中国天宫空间站问天实验舱睡眠区内部环境构造搭建。该环境内设照明区，寝具区，收纳区，电子娱乐区，舷窗区。墙壁环境附有一种主要颜色(白色)，其它设备颜色装饰为小面积辅色。模拟航天器睡眠舱环境在Unity 2019游戏引擎中进行3D建模及渲染，构建三维逼真VR场景，生成的睡眠舱场景平均照度级别设置为215lx，所有实验程序均在Unity 2019内编写完成。
[0006]脑电设备使用QUICK
‑
20干电极多导联EEG系统，设备采用国际标准的10
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20布局，共23个电极位置(20通道+参考线+2个接地线，公共参考点位于A1)；VR设备为HTC与Value联合开发的HTC Vive，刷新频率90Hz，视场角110度；屏幕分辨率为2160*1200。

技术实现思路

[0007]本为了解决航天员在太空环境中睡前的负性情绪问题，提高航天员睡眠质量，本专利技术利用航天器睡眠舱不同的灯光环境对受试者进行情绪调节测试，在此基础上使用脑电测量技术对情绪测量的生理指标进行记录，通过数据分析获得航天员在不同的负性情绪状态下最适宜的灯光环境，具体是指一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光色彩环境情绪调节方法。
[0008]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0009]航天器睡眠舱灯光色彩环境情绪调节方法，按照下述步骤依次进行：
[0010]步骤一、从航天员中筛选符合航天飞行条件的受试者，在虚拟仿真实验室进行
‑
15
°
头低位卧床实验3h；
[0011]步骤二、头低位卧床实验结束后，受试者佩戴VR设备以及脑电设备以坐姿观看5min白屏，适应瞳孔反应并平复内心情绪；
[0012]步骤三、受试者观看VR情绪影片诱发负性情绪产生(模拟航天负性情绪刺激源，诱发受试者产生焦虑/抑郁/恐惧情绪)；
[0013]步骤四、脑电设备采集受试者观看影片时的脑部神经数据；
[0014]步骤五、受试者使用VR设备沉浸式体验航天器睡眠舱灯光环境5min，灯光环境是指航天器睡眠舱215lx照度下的色光环境，色光值为相应色彩RGB值转换而来，记灯光环境RGB值为C(x，y，z)，x、y、z分别对应RGB的色彩数值，初始值为C1(5，5，5)，每试次红、绿、蓝对应的数字加10，直到RGB的值为C
26
(255，255，255)时截止；
[0015]步骤六、脑电设备采集受试者体验灯光环境时的脑部神经数据；
[0016]步骤七、处理步骤四与步骤六中的脑部区域神经数据，导出α频段的脑电波功率值，记受试者观看情绪影片片段时的左右脑平均功率值比值为E，受试者体验灯光环境时的左右脑平均功率值比值为F；
[0017]步骤八、判断数值E是否大于数值F，若大于，则将F值输入数据库并进行下一步，若小于，则剔除此项数据样本；
[0018]步骤九、记M
焦虑/抑郁/恐惧
情绪状态、C1(5，5，5)灯光环境下的所有受试者在观看情绪影片片段时的左右脑平均功率值比值均值为A1，并将其输入数据库中；
[0019]步骤十、输出A
n
在每种情绪状态下的最小值MIN(A1,A2,...,A
26
),即：当受试者处于焦虑情绪状态下时，C
n
环境脑电情绪表征值最好，更能有效改善或形成良好的情绪状态；受试者处于抑郁情绪状态下时，C
n
环境脑电情绪表征值最好，更能有效改善或形成良好的情绪状态；受试者处于恐惧情绪状态下时，C
n
环境脑电情绪表征值最好，更能有效改善或形成良好的情绪状态；
[0020]步骤十一、航天员可根据自身情绪状态选择相应最优情绪表征值的灯光环境，实现对自身情绪的调节，从而获得更好的睡眠质量与体验。
[0021]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：
[0022]1)、一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光环境情绪调节方法，实验流程与实验任务简单，受试者舒适度高，避免了其它潜在因素导致的脑活动差异而影响实验结果；
[0023]2)、一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光环境情绪调节方法，使用脑电技术完成对情绪的测量分析，从客观数据分析的角度为航天员提供了一种灯光环境调节情绪的方法，为人脑认知功能的相关研究提供了一种研究方式与手段，并且为其它相似狭小密闭、隔离环境的人员情绪调节提供了方法参考。
附图说明
[0024]图1是本专利技术一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光色彩环境情绪调节方法的
流程图。
具体实施例
[0025]以下面结合附图对本专利技术的具体操作方式作进一步说明，具体包括对本专利技术的框架结构，实施流程与步骤，技术方案进行完整的描述，以充分的解释本专利技术的目的、效果和特征。应当理解，此处描述的具体实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，例如其它情绪类型的调节实施例，也应在本专利技术的保护范围内。
[0026]步骤一、从航天员中筛选符合航天飞行条件的受试者，所有受试者均为右利手，无心、脑血管疾病及精神病史，视力和色觉都正常，并进行包括倾斜实验在内的身体检查，之后受试者在虚拟仿真实验室进行
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15
°
头低位卧床实验3h；
[0027]步骤二、头低位卧床实验结束后，受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于EEG功率谱的航天器睡眠舱灯光环境情绪调节方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、从航天员中筛选符合航天飞行条件的受试者，在虚拟仿真实验室进行
‑
15
°
头低位卧床实验3h；步骤二、头低位卧床实验结束后，受试者穿戴VR设备以及脑电设备并以坐姿观看5min白屏，适应瞳孔反应并平复内心情绪；步骤三、受试者观看VR情绪影片诱发负性情绪产生(模拟航天负性情绪刺激源，诱发受试者产生焦虑/抑郁/恐惧等负性情绪)；步骤四、脑电设备采集受试者观看影片时的脑部神经数据；步骤五、受试者使用VR设备沉浸式体验航天器睡眠舱灯光环境5min，记灯光环境RGB值为C(x，y，z)，x、y、z分别对应RGB的色彩数值，初始值为C1(5，5，5)；步骤六、脑电设备采集受试者体验灯光环境时的脑部神经数据；步骤七、处理步骤四与步骤六中的指定脑部区域神经数据，导出α频段的脑电波功率值，记受试者观看情绪影片片段时的左右脑平均功率值比值为E，受试者体验灯光环境时的左右脑平均功率值比值为F；步骤八、判断数值E是否大于数值F，若大于，则将F值输入数据库并进行下一步，若小于，则剔除此项数据样本；步骤九、记M
焦虑/抑郁/恐惧
情绪状态、C1(5，5，5)灯光环境下的所有受试者在观看情绪影片片段时的左右脑平均功率值比值均值为A1，并将其输入数据库中；步骤十、输出A
n
在每种情绪状态下的最小值MIN(A1,A2,...,A
26
),即：当受试者处于焦虑情绪状态下时，C
n
环境脑电情绪表征值最好，更能有效改善或形成良好的情绪状态；受试者处于抑郁情绪状态下时，C
n
环境脑电情绪表征值最好，更能有效改善或形成良好的情绪状态；受试者处于恐惧情绪状态下时，C
n
环境脑电情绪表征值最好，更能有效改善或形成良好的情绪状态；步骤十一、航天员可根据自身情绪状态选择相应最优情绪表征值的灯光环境，实现对...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚湘，姚文豪，许活鹏，周家慷，沈艳，王美琪，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：