undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Ristaniemi Tapani Orcid -palvelun logo

Cong Fengyu

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

IEEE

Volyymi

13

Numero

3

Sivut

593-606

Julkaisu­foorumi

87921

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