Spatio-temporal Dynamical Analysis of Brain Activity during Mental Fatigue Process
Julkaisuvuosi
2021
Tekijät
Zhang, Chi; Sun, Lina; Cong, Fengyi; Ristaniemi, Tapani
Tiivistelmä
Mental fatigue is a common phenomenon with implicit and multidimensional properties. It brings dynamic changes of functional brain networks. However, the challenging problem of false positives appears when the connectivity is estimated by Electroencephalography (EEG). In this paper, we propose a novel framework based on spatial clustering to explore the sources of mental fatigue and functional activity changes caused by them. To suppress the false positive observations, spatial clustering is implemented in brain networks. The nodes extracted by spatial clustering are registered back to functional magnetic resonance imaging (fMRI) source space to determined the sources of mental fatigue. The wavelet entropy of EEG in a sliding window is calculated to find the temporal features of mental fatigue. Our experimental results show that the extracted nodes correspond to the fMRI sources across different subjects and different tasks. The entropy values on the extracted nodes demonstrate clearer staged decreasing changes (deactivation). Additionally, the synchronization among the extracted nodes is stronger than that among all the nodes in the deactivation stage. The initial time of the strong synchronized deactivation is consistent with the subjective fatigue time reported by the subjects themselves. It means the synchronization and deactivation corresponds to the subjective feelings of fatigue. Therefore, this functional activity pattern may be caused by the sources of mental fatigue. The proposed framework is useful for a wide range of prolonged functional imaging and fatigue detection studies.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Kustantaja
Volyymi
13
Numero
3
Sivut
593-606
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Ei
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Neurotieteet
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1109/TCDS.2020.2976610
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä