摘要
近年来，生理传感技术的进展使得能够为数字健康应用持续采集多通道生物信号。由于生理交互源于非线性机制，其特征表征需要能够捕捉单个信号动态和跨信号依赖关系的分析方法，通常还需从短时记录中进行。本研究提出了一种多通道可见性图（VG）框架，该框架无需相空间嵌入参数，用于分析多通道生物信号中的生理交互。该方法的评估基于一项基于单向耦合R?ssler振荡器的仿真研究，以及两项生理数据集：一项包含健康成人的同步心血管记录，另一项包含在正念减压法（MBSR）干预期间采集的可穿戴皮肤电活动（EDA）记录。平均度（DA）被用于表征单个和多重可见性图的拓扑组织结构，而度序列之间的层间互信息（I）则被引入用于量化跨层依赖性。在仿真研究中，响应动态中的耦合相关变化在短时窗长下即可从单层VG中检测到，而层间互信息则捕捉了跨层组织中的耦合依赖变化。特征估计在约480个样本时开始稳定，并在更长窗长时接近平台期。在心血管数据集中，性别相关差异主要出现在涉及收缩压的配置中：DA在单层和多通道表征中均存在差异，而层间互信息显示显著的性别差异，具体表现在心跳间隔-收缩压二重图中。在EDA数据集中，所提出的描述符识别出了MBSR干预过程中培训师与学员生理组织的变化。这些发现表明，基于VG的描述符提供了关于信号内拓扑结构和层间依赖性的互补信息，并且可以应用于短时多通道生理记录，无需进行相空间重构。
