谱斜率

谱斜率和 Lempel–Ziv 复杂度作为睡眠和清醒期间大脑状态的可靠标记

大脑活动的非振荡测量，例如频谱斜率和 Lempel – Ziv 复杂度，受到许多神经系统疾病的影响，并受睡眠调节。多种频率范围，特别是宽带（涵盖全频谱）和窄带方法，已被特别用于估计频谱斜率。然而，选择不同频率范围的影响尚未详细探讨。在这里，我们评估了睡眠阶段和任务参与（休息、注意力和记忆）对 28 名健康男性人类受试者（21.54 ± 1.90 岁）在窄带（30 – 45 Hz）和宽带（1 – 45 Hz）频率范围内的斜率和复杂性的影响，采用受试者内设计，为期 2 周，每个受试者记录三个夜晚和白天。我们努力确定不同的大脑状态和频率范围如何影响斜率和复杂性，以及这两个测量结果的比较情况。在宽带范围内，斜率变陡，复杂性从清醒状态到 N3 睡眠持续下降。然而，窄带斜率最能区分 REM 睡眠。重要的是，在清醒状态下，斜率和复杂性在任务之间也有所不同。虽然窄带复杂性随着任务参与而降低，但斜率在两个频率范围内都趋于平坦。有趣的是，只有窄带斜率与任务表现呈正相关。我们的结果表明，斜率和复杂性是清醒和睡眠期间大脑状态变化的敏感指标。然而，与 Lempel – Ziv 复杂性相比，频谱斜率能提供更多信息，可用于更多种类的研究问题，尤其是在使用窄带频率范围时。