织物材料对人体触觉刺激的研究,在传统纺织科学领域内,多发生于织物手感风格和织物接触舒适性。这两方面的表征或评价方法有多种,但不外乎物理学方法、心理学方法和生理学方法。前人使用这些方法,尤其是物理性能的测量与评价,得出了很多有意义的成果,并取得了较为系统的结论和形成了较为规范的表征方法。但是,对于人体对织物刺激感知的生理量表征上,由于研究技术的局限,一直没有得到突破性的进展,更没有形成针对性和有效的研究方法。上世纪90年代功能磁共振成像(fMRI,functional Magnetic Resonance Imaging)技术的出现和发展为此带来了希望,利用先进的大脑功能成像技术,可以得到最为根本的大脑感知反应结果。本课题将此技术引入到织物感知与舒适性评价研究,通过观察人体皮肤受到织物接触刺激时,大脑的感知反应信号,从而研究和表征人体对织物刺激所感知的大脑反应生理量,为定量表征织物风格和舒适性的生理感知提供直接和本征的表达。通常人们都以手掌(人体无毛区皮肤)触及织物来评价织物性能的优劣,但在实际使用中,织物(特别是贴身服装类纺织品和床上用品类纺织品等)大多数情况下都是与人体的有毛区皮肤的接触。为了判析有毛皮肤区和无毛皮肤区接触感知的同异性,本文利用fMRI技术观察了丝织物和亚麻织物分别摩擦刺激人体前臂(有毛区皮肤)和手掌(无毛区皮肤)的大脑感知信息,9名男性志愿者参加了实验测试;并用以统计参数图(SPM,Statistical Parametric Mapping)为主的多种数据处理工具对受试者的大脑感知图像进行了针对性的数据处理。结果表明,不论是丝织物还是亚麻织物,无毛区皮肤受到织物刺激时,受试者大脑的激活点更多地发生在体感区,而有毛区皮肤受到织物刺激时,受试者大脑的激活点更多地发生在情感区。而且有意思的是,负激活的结果正好与此相反,无毛区皮肤受到织物刺激时对应大脑中的负激活点更多地发生在情感区,而有毛区皮肤对应的负激活点更多地发生在体感区。所谓负激活是指大脑在此脑区的正常活动受到抑制。该结果说明织物对无毛区皮肤的刺激更有利于织物物理性能(如风格相关物理量的指标)的感知与评价,而对有毛区皮肤的刺激则更有利于织物接触相关情感信息(如接触舒适性的生理量)的感知与评价。本文为进一步证实上述结果与推断,探讨了人体大脑对织物接触舒适性的感知原理和织物风格的感知原理及量的表达,其中,主要特征值为激活强度和激活范围(激活体素的个数),能定量表征该感知量大小及其敏感程度,即大脑对织物风格或舒适性的感知量的强弱。对于织物舒适性的大脑感知研究,由亚麻、丝两种织物对受试者前臂刺激的大脑激活结果显示,当辅助实验员用丝织物摩擦刺激受试者的前臂皮肤时,相比亚麻织物,受试者大脑中的后脑岛皮质区的激活强度更大,强度比可达1.2;且激活范围更广,激活体素个数比可达1.7,而且大脑中的后脑岛皮质区为更为敏感和准确的感知,可以为织物舒适性的研究提供参考。对于织物风格相关物理指标的大脑感知表征研究,本文首先用kes织物风格测量系统对丝、亚麻两种织物的各种物理指标进行了测量,随后用fmri技术观察了8名受试者分别用手指触摸丝织物和亚麻织物时,大脑的反应情况,并调查了受试者对这两种织物的主观感觉差异比较结果。主观评价结果显示,所有受试者都认为丝织物比亚麻织物手感更为柔软,用手指触摸表面时,粘涩阻碍感比亚麻织物更强,而表面粗糙感比亚麻织物小,这与此两种织物的kes测量结果完全一致。大脑fmri结果表明,受试者分别触摸两种织物时,对侧大脑中的躯体感觉区和运动区都有明显的激活反应,另外,后脑岛皮质区和布洛卡氏语言区(broca’sarea)也有少量的激活发生。两种织物的激活结果相比较来说,两种织物在次级躯体感觉皮质(secondarysomatosensorycortex,sii)的激活差异并不明显,不同的是,丝织物对应大脑激活结果的初级躯体感觉皮质(primarysomatosensorycortex,si)和运动区激活强度和激活范围都比亚麻织物大,其中,si区的激活强度和激活范围分别为亚麻织物的1.14倍和2倍;运动区的激活强度和激活范围分别为亚麻织物的1.12倍和2.73倍。结合两种织物相关物理指标的KES测量结果、受试者对两种织物触摸感觉的主观评价比较结果,以及大脑反应的fMRI结果,本文分析讨论了大脑对织物物理性能指标的感知原理,并对织物柔软感、表面粗糙感和表面粘涩感的大脑特征功能区进行了推断,认为与织物宏观物理方面的性能(如织物柔软感)对应的大脑特征功能区很可能在SI区,而与织物微观物理方面的性能(如表面粗糙感和粘涩感)对应的大脑特征功能区很可能在SII区,特别是其顶岛盖(Parietal Operculum)中的子分区OP1区。具体的说,丝织物比亚麻织物手感柔软,所以其对应的大脑SI区中的激活反应较大,而丝织物表面较强的粘涩感及亚麻织物表面较强的粗糙感都对大脑中的OP1区产生了激活作用,最终导致两种织物对应的OP1区激活结果相差不明显。另外,对侧大脑中动运区特别是辅助运动皮质MII区的激活情况对织物表面性能相关的某些指标(如粘涩感或滑糯感)信息具有一定的参考价值。然后,为了进一步验证以上推断和分析两种织物在以上两个分区中的大脑反应差异,本文利用感兴趣区(ROI,Region of Interest)分析法对fMRI实验中受试者触摸织物任务时,大脑在以上相关脑区的反应信号变化情况进行了计算,结果表明,受试者用手指触摸丝织物时,大脑在SI区和OP1区两个感兴趣区中的信号变化百分比,都比触摸亚麻织物时大,其中SI区为1.25倍,OP1区更是达到1.75倍。从而证明了以上推论的合理性,而且OP1区中的信号变化结果说明,在实验中受试者大脑中的OP1区对丝织物表面粘涩感的响应程度很可能大于对亚麻织物表面粗糙感的响应程度。最后,根据本文实验过程和实验结果中存在的问题,针对不同的研究目的,提出了适合于织物刺激的大脑感知行为研究的功能磁共振实验范式,包括实验设计、接受织物刺激的人体皮肤位置以及织物刺激方式等,从而试图为织物手感(侧重于织物的物理性能)和织物接触舒适性(侧重于织物的触觉情感信息)的大脑感知研究提供原理参考、评价手段和方法依据。