توجه :
شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.
چکیده
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.
در علوم روانشناختی، شناخت فهم، ادراک و احساسات بر اساس ماهیت آنها صورت میگیرد. اما میتوان از طریق علائم فیزیکی نیز به ارتباط بین مغز و فکر انسان و رفتارهای او پی برد. علم سایکوفیزیولوژی که حوزه جدیدی از شناخت مسائل روحی و روانی انسان با استفاده از نشانههای فیزیولوژیکی ناشی از آن میباشد، این امکان را فراهم میسازد. در سایکوفیزیولوژی به نحوه تفکر و ادراک از ساختار فیزیکی نشانههای آن نگاه میکنیم و در این حالت اگر جنبههای ساختاری و عملیاتی این جسم فیزیکی در ارتباط با جنبههای خارجی فعالیت آن مورد توجه قرار گیرد، تفکر و احساسات فرد قابل فهم خواهد بود.
هر فردی استرس را در زندگی خود تجربه کرده است و در واقع استرس بخشی از زندگی انسان شده است. استرس عبارت است از حالت اضطراب و فشار درونی که انسان برای مواجه شدن با خطر یا مشکلات جدّی با ترشح هورمونهایی خود را برای مقابله آماده میکند که البته تا این حد خوب و برای روند زندگی لازم است. ولی هرگاه در فردی استرس توسعه پیدا کرد و این حالت در طول روز و بدون علت منطقی مشاهده شد میگوئیم فرد دچار استرس بیش از حد است. استرس علاوه بر اثرات روانی، پیامدهای جسمی متعددی از جمله سکته های مغزی، قلبی، فشارخون، پوکی استخوان، زخم معده و بیماریهای روحی – رفتاری دارد و هیچ عضو یا ارگانی از بدن از اثرات استرس مصون نیست. از اینرو ارائه روشی که بتوان میزان استرس فرد را سنجید و به منظور کاهش آن، به فرد فیدبک کرد بسیار ضروری و مفید است.
با توجه به ارتباط بین حالت روحی استرس و فعالیت سیستم اعصاب خودکار در این تحقیق سعی بر آن شد که جنبههای مختلف این ارتباط، بین حالات روحی و فیزیولوژی بدن انسان، مورد بررسی قرار گیرد و بر این اساس به کمی سازی سطح استرس جهت اهداف و کاربردهای مختلف پرداخته شود.
برای رسیدن به هدف این تحقیق ابتدا لازم بود شناخت جامعی نسبت به حوزههای مختلفی که در علم سایکوفیزیولوژی وجود دارد، بدست آوریم. بدین منظور در فصل اول ضمن توصیف کامل علم سایکوفیزیولوژی، ارتباط آنرا با علوم دیگر مانند آناتومی، فیزیولوژی و روانشناختی بیان میکنیم. در ادامه انواع سیگنالهای کاربردی در علوم سایکوفیزیولوژی و روشهای اندازهگیری آنها مطرح
میشود و نهایتا استرس و عوارض متعدد آن معرفی شد.
پس از آنکه در فصل اول با مبانی علم سایکوفیزیولوژی و حالت روحی استرس آشنا شدیم در فصل دوم سیگنالهای سایکوفیزیولوژی (GSR ,PPG ,HRV) که در این تحقیق استفاده شد، مورد بحث قرار گرفت. در این فصل روش مختلف اندازهگیری این سیگنالها، تاریخچه و تأثیر آنها بر روی سیستم اعصاب خودکار بیان شد. همچنین در این فصل مروری بر تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفته و آزمایشات ثبت داده مختلف که در آنها استفاده شده است، آمده است. طرحهای اولیه و نهایی آزمایش ثبت دادهای که در این تحقیق استفاده شد، در انتهای این فصل به تفضیل توضیح داده شده است.
در فصل سوم روشهای مختلف پیشپردازش و پردازش سیگنالهای استفاده شده در این تحقیق مطرح شده است. در این فصل ابتدا پیشپردازشهای مختلف سیگنال PPG و ویژگیهای مختلف آن در حوزه زمان و فرکانس توضیح داده شد و سپس انواع مختلف پردازش سیگنال HRV اعم از خطی و غیرخطی همچون معیار پوآنکاره، بعد فرکتال و ... بحث شده است. در انتها، ویژگیهای مختلف سیگنال GSR که در حوزه زمان میباشد، معرفی شده است. لازم به ذکراست که کلیه ویژگیهایی که از سیگنال HRV استخراج شده است، از سیگنال RRI نیز استخراج شد.
در فصل چهارم، با توجه به ویژگیهای استخراجشده از سیگنالها، عملیات تفکیک سطوح مختلف استرس انجام شد. در این فصل از سه طبقهبندیکننده LOO ,SVM و ترکیب شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. ابتدا ویژگیهای بهینه هر سیگنال به طور مجزا توسط هر روش تعیین و طبقهبندی صورت میگیرد و با مقایسه میزان صحت تفکیک بهترین حالت در تفکیک، در هر روش انتخاب شد. همچنین مقایسه بین روشهای مختلف طبقهبندی صورت گرفته است. در نهایت دو شاخص برای کمّی کردن استرس معرفی شده است.
در فصل آخر این تحقیق به جمعبندی نتایج پرداخته شده و روشهای مختلف استفاده شده در این تحقیق مورد بحث قرار گرفت و در نهایت پیشنهاداتی جهت ادامه کار ارائه شده است.
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- اندازهگیری 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 اندازهگیری 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 فرکانس از 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 | |