کمّی سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال های سایکوفیزیولوژی

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.

مقدمه

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

خرید فایل

کمّی¬سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال¬های سایکوفیزیولوژی 140 ص word

کمّی¬سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال¬های سایکوفیزیولوژی 140 ص word

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 تکنیک shy;های ...

دریافت فایل

کمّی سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال های سایکوفیزیولوژی

کمّی سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال های سایکوفیزیولوژی

عنوان پایان نامه: کمّی shy; سازی سطح استرس با استفاده از سیگنال shy;های سایکوفیزیولوژی فرمت فایل: word تعداد صفحات: 163 شرح مختصر: در تحقیقات سایکوفیزیولوژی، به پاسخ shy;های فیزیولوژی بدن با توجه به فاکتورهایی مانند کیفیت طراحی آزمایش، خصوصیات روانی اندازه shy;گیری shy;ها و تناسب ...

دریافت فایل