基于 q 广义格兰杰指数的时间序列方向性耦合校准与生理应用

《Entropy》：Surrogate-Referenced Directionality in Granger-Type Coupling Estimates: A Conditional q-Generalized Index Evaluated on Chaotic Benchmarks and Cardiorespiratory Data

　　

摘要

时间序列之间的方向性耦合通过一个基于格兰杰（Granger）类型指标构建的不对称性指数来概括。我们发现，这样的指数可能会受到完全没有耦合的信号对的强烈影响，并提出将其与通过循环移动所谓的驱动信号得到的替代零值进行比较。我们评估了两种估计方法：一种是经典的格兰杰因果关系（在信号层面进行），另一种是条件性的、q-广义格兰杰指数（在k尺度增量上进行），后者在 在两个驱动方向上都模拟的单向耦合Lorenz–R?ssler系统中，未校准的条件估计指数为 正数 0 周期 54' 。校准后，误检率与名义水平相当。一个使用信号表示的对照交叉估计方法表明，这些估计方法的互补性区分了单一尺度估计和k尺度估计，而不是将经典估计与条件估计区分开来。 来自Fantasia数据库的呼吸和RR间隔记录（15名年轻人和16名老年人）显示，在年轻人群体中，所有估计方法都显示出更强的呼吸→RR耦合（对于条件指数，在）。其跨q的分布几乎是一个均匀因子，因此q的推广没有添加任何可检测的信息，并且这种差异在所有尺度范围内都存在。然而，老年人的记录中校正后心跳的比例更高（中位数与），这种数据质量的差异在当前分析中无法与年龄区分开来。 关于方向性的结论取决于RR时间戳的约定。我们建议使用替代值来报告方向性指数，并进行明确的约定敏感性检查。