信号分析方法、装置、设备及介质与流程

本技术涉及脑科学，具体涉及一种信号分析方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、脑科学研究是生物技术的重要组成部分，同时也为目前人工智能的类脑神经网络的搭建提供灵感。大脑功能依赖于相互连接的大脑区域之间活动的协调，例如早期感官区编码的感觉信息被传递到更高的皮质区并进一步处理后反馈回来。通过多电极记录技术，实现了同时记录跨多个大脑区域的大量神经元群体之间的神经活动信息，从而提供了不同时间和空间尺度测量的神经活动的数据。

2、相关技术中，为了分析不同区域神经元之间的互动，一种方式是采用对称（无向）的脉冲序列对测量法，通常为同步测量；另一种是采用因果（定向）的脉冲序列测量法。但是二者作为彼此的替代方案，缺乏统一的对脉冲序列无向和定向互动的动态测量。另外上述两个方案是通过将观测到的信号转换为连续值信号，这样会导致信号的丢失或信号失真，对评估不同神经元区域之间的相互作用不够准确。

3、因此，相关技术中针对于不同神经元区域之间的双向交流还不是很清楚，无法确定出不同神经元区域之间的信号传递方向以及信号传递强度。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种信号分析方法、装置、设备及介质。能够获取两个不同神经元区域之间交流时神经脉冲信号的传递熵率，利用传递熵率可以准确的确定出不同神经元区域之间的神经脉冲信号的传递方向以及传递强度。

2、根据本技术实施例的一方面，提供了一种信号分析方法，包括：

3、在预设时间段内，获取第一神经元区域和第二神经元区域之间交流时的双向神经脉冲信号序列；

4、确定所述第一神经元区域对应的第一观测时间和所述第二神经元区域对应的第二观测时间，所述第一观测时间和所述第二观测时间的时间差小于预设时间差阈值；

5、在所述双向神经脉冲信号序列中，根据预设时间间隔和所述第一观测时间确定出所述第一神经元区域对应的第一观测信号，以及根据所述预设时间间隔和所述第二观测时间确定出所述第二神经元区域对应的第二观测信号；

6、根据所述第一观测信号和所述第二观测信号确定所述第一神经元区域和所述第二神经元区域之间的传递熵率；

7、根据所述时间差和所述预设时间差阈值更新所述第一观测时间和所述第二观测时间，并返回执行在所述双向神经脉冲信号序列中，根据预设时间间隔和所述第一观测时间确定所述第一神经元区域对应的第一观测信号，以及根据所述预设时间间隔和所述第二观测时间确定所述第二神经元区域对应的第二观测信号，直至所述第一观测时间达到预设观测时间；

8、根据所述传递熵率确定所述预设时间段内所述第一神经元区域和所述第二神经元区域之间的神经脉冲信号的传递方向和传递强度。

9、根据本技术实施例的一方面，提供了一种信号分析装置，包括：

10、获取模块，用于在预设时间段内，获取第一神经元区域和第二神经元区域之间交流时的双向神经脉冲信号序列；

11、确定模块，用于确定所述第一神经元区域对应的第一观测时间和所述第二神经元区域对应的第二观测时间，所述第一观测时间和所述第二观测时间的时间差小于预设时间差阈值；

12、观测模块，用于在所述双向神经脉冲信号序列中，根据预设时间间隔和所述第一观测时间确定出所述第一神经元区域对应的第一观测信号，以及根据所述预设时间间隔和所述第二观测时间确定出所述第二神经元区域对应的第二观测信号；

13、计算模块，用于根据所述第一观测信号和所述第二观测信号确定所述第一神经元区域和所述第二神经元区域之间的传递熵率；

14、更新模块，用于根据所述时间差和所述预设时间差阈值更新所述第一观测时间和所述第二观测时间，并返回执行在所述双向神经脉冲信号序列中，根据预设时间间隔和所述第一观测时间确定所述第一神经元区域对应的第一观测信号，以及根据所述预设时间间隔和所述第二观测时间确定所述第二神经元区域对应的第二观测信号，直至所述第一观测时间达到预设观测时间；

15、分析模块，用于根据所述传递熵率确定所述预设时间段内所述第一神经元区域和所述第二神经元区域之间的神经脉冲信号的传递方向和传递强度。

16、在一些实施方式中，观测模块，用于：

17、以所述第一观测时间点为预设时间间隔的起始点，确定出所述预设时间间隔内所述第一神经元区域对应的第一观测信号；

18、以所述第二观测时间点为预设时间间隔的起始点，确定出所述预设时间间隔内所述第二神经元区域对应的第二观测信号。

19、在一些实施方式中，更新模块，用于：

20、当所述时间差小于预设时间差阈值，将当前的所述第一观测时间确定为更新后的第一观测时间，将所述第二观测时间加上预设调整时长得到更新后的第二观测时间。

21、在一些实施方式中，更新模块，用于：

22、在所述将当所述时间差小于预设时间差阈值，将当前的所述第一观测时间确定为更新后的第一观测时间，将所述第二观测时间加上预设调整时长得到更新后的第二观测时间之后，确定更新后的第一观测时间和所述第二观测时间之间的时间差；

23、当所述时间差大于或等于预设时间差阈值，且所述第一观测时间未达到预设观测时间，将所述第一观测时间加上预设时间步长得到更新后的第一观测时间，将所述第二观测时间加上所述预设时间步长得到更新后的第二观测时间，并返回执行在所述双向神经脉冲信号序列中，根据预设时间间隔和所述第一观测时间确定所述第一神经元区域对应的第一观测信号，以及根据所述预设时间间隔和所述第二观测时间确定所述第二神经元区域对应的第二观测信号，直至所述第一观测时间达到预设观测时间。

24、在一些实施方式中，更新模块还包括第一计算子模块和第二子模块，在所述根据所述时间差和所述预设时间差阈值更新所述第一观测时间和所述第二观测时间之后，第一计算子模块，用于当所述第二观测时间向所述预设时间段的正方向更新时，根据所述第一观测信号和所述第二观测信号确定所述第一神经元区域向所述第二神经元区域传递神经脉冲信号对应的传递熵率；

25、第二计算子模块，用于当所述第二观测时间向所述预设时间段的反方向更新时，根据所述第一观测信号和所述第二观测信号确定出所述第二神经元区域向所述第一神经元区域传递所述神经脉冲信号对应的传递熵率。

26、在一些实施方式中，第一计算子模块，用于：

27、确定所述第一观测信号之前获取的所述第一神经元区域对应的历史第一信号序列；

28、确定所述第二观测信号之前获取的所述第二神经元区域对应的历史第二信号序列；

29、根据所述历史第二信号序列和所述第二观测信号确定当前的所述第二观测时间对应的神经脉冲信号的第一概率密度；

30、根据所述历史第一信号序列、所述历史第二信号序列和所述第二观测信号确定出当前的所述第二观测时间对应的神经脉冲信号的第二概率密度；

31、根据所述预设时间间隔、所述第一概率密度和所述第二概率密度，确定当前的所述第二观测时间下所述第一神经元区域向所述第二神经元区域传递神经脉冲信号对应的传递熵率。

32、在一些实施方式中，第一计算子模块，用于：

33、根据所述历史第二信号序列、所述预设时间间隔和所述第二观测信号，确定当前的所述第二观测时间对应的神经脉冲信号的第一瞬时发放率；

34、根据所述历史第一信号序列、所述历史第二信号序列、所述预设时间间隔和所述第二观测信号，确定当前的所述第二观测时间对应的神经脉冲信号的第二瞬时发放率；

35、确定所述第二神经元区域对应的神经脉冲信号的平均发放率；

36、根据所述平均发放率、所述第一瞬时发放率和所述第二瞬时发放率，确定当前的所述第二观测时间下所述第一神经元区域向所述第二神经元区域传递神经脉冲信号对应的传递熵率。

37、在一些实施方式中，第一计算子模块，用于：

38、根据所述历史第一信号序列和所述历史第二信号序列确定当前的所述第二观测时间对应的神经脉冲信号的目标第一瞬时发放率；

39、根据所述历史第二信号序列确定当前的所述第二观测时间对应的神经脉冲信号的目标第二瞬时发放率；

40、根据所述历史第一信号序列和所述历史第二信号序列，确定当前的所述第二观测时间下观测到目标神经脉冲信号的第一观测概率；

41、根据所述历史第二信号序列，确定当前的所述第二观测时间下观测到目标神经脉冲信号的第二观测概率；

42、根据所述目标第一瞬时发放率、所述目标第二瞬时发放率、所述第一观测概率、所述第二观测概率和所述平均发放率，确定当前的所述第二观测时间下所述第一神经元区域向所述第二神经元区域传递神经脉冲信号对应的传递熵率。

43、在一些实施方式中，第一计算子模块，用于：

44、根据所述历史第一信号序列和所述历史第二信号序列确定当前的所述第二观测时间对应的第一瞬时微分熵；

45、根据所述历史第二信号序列确定当前的所述第二观测时间对应的第二瞬时微分熵；

46、根据所述历史第一信号序列和所述历史第二信号序列确定当前的所述第二观测时间对应的第一观测微分熵；

47、根据所述历史第二信号序列确定当前的所述第二观测时间对应的第二观测微分熵；

48、根据所述第一瞬时微分熵、所述第二瞬时微分熵、所述第一观测微分熵、所述第二观测微分熵和所述平均发放率，确定当前的所述第二观测时间下所述第一神经元区域向所述第二神经元区域传递神经脉冲信号对应的传递熵率。

49、在一些实施方式中，分析模块，用于：

50、在所述预设时间段内确定出目标时间；

51、在所述目标时间下，确定所述第一神经元区域向所述第二神经元区域传递所述神经脉冲信号对应的第一传递熵率，以及确定所述第二神经元区域向所述第一神经元区域传递所述神经脉冲信号对应的第二传递熵率；

52、当所述第一传递熵率大于所述第二传递熵率，则确定传递方向为第一神经元区域向所述第二神经元区域传递，确定所述第一神经元区域对应的传递强度大于所述第二神经元区域对应的传递强度；

53、当所述第二传递熵率大于所述第一传递熵率，则确定传递方向为第二神经元区域向所述第一神经元区域传递，确定所述第二神经元区域对应的传递强度大于所述第一神经元区域对应的传递强度。

54、根据本技术实施例的一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行本技术实施例提供的信号分析方法。

55、根据本技术实施例的一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可以在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术实施例提供的信号分析方法。

56、在本技术实施例中，在预设时间段内，获取第一神经元区域和第二神经元区域之间交流时的双向神经脉冲信号序列；确定第一神经元区域对应的第一观测时间和第二神经元区域对应的第二观测时间，第一观测时间和第二观测时间的时间差小于预设时间差阈值；在双向神经脉冲信号序列中，根据预设时间间隔和第一观测时间确定出第一神经元区域对应的第一观测信号，以及根据预设时间间隔和第二观测时间确定出第二神经元区域对应的第二观测信号；根据第一观测信号和第二观测信号确定第一神经元区域和第二神经元区域之间的传递熵率；根据时间差和预设时间差阈值更新第一观测时间和第二观测时间，并返回执行在双向神经脉冲信号序列中，根据预设时间间隔和第一观测时间确定第一神经元区域对应的第一观测信号，以及根据预设时间间隔和第二观测时间确定第二神经元区域对应的第二观测信号，直至第一观测时间达到预设观测时间；根据传递熵率确定预设时间段内第一神经元区域和第二神经元区域之间的神经脉冲信号的传递方向和传递强度。在本技术实施例中，在预设时间段内，通过获取不同时间点下第一神经元区域和第二神经元区域之间的传递熵率，然后通过对传递熵率能够直观准确的反映出第一神经元区域和第二神经元区域之间的神经脉冲信号之间的传递强度和传递方向，从而实现了分析第一神经元区域和第二神经元区域之间的神经脉冲信号的交流情况。

57、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。