脑疲劳对不同工作记忆负荷下脑网络的影响

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脑疲劳是指长期执行高强度认知活动而导致认知表现下降的一种心理生理状态。脑疲劳时通常表现为疲倦甚至疲惫、注意力下降、警觉度降低等。脑疲劳已经成为当今人类生活中常见的一种现象,脑疲劳是引起社会事故发生最重要的原因之一,长时间处于脑疲劳状态不仅会降低人类执行日常任务或学习的效率,还会导致各种慢性疾病的产生,而工作记忆在认知行为中起着关键的作为,首先,工作记忆获取当前认知信息,并与已有的长时记忆信息相联系,以形成经验,是获得理解、学习和推理等认知技能的基础;其次,工作记忆暂时保存重要信息,以便对工作任务全面理解,是长时记忆、知觉和动作之间的接口。脑疲劳对认知表现的影响可能是通过影响工作记忆发生的,本文从脑功能连接的角度,研究了脑疲劳对工作记忆的影响。本文的主要工作如下:1、采用N-back范式,设计了4种工作记忆负荷任务,以及诱发脑疲劳实验。采集了正常态和疲劳态4种工作记忆负荷下的脑电数据和行为学数据,对行为学数据和脑电数据进行了预处理,对所有被试正常态和疲劳态主观疲劳量表得分进行了统计分析,对每种工作记忆负荷下,正常态与疲劳态的正确率和反应时间进行了统计分析。实验结果表明,所有被试均达到了疲劳态,4种工作记忆负荷下,脑疲劳对被试的正确率无显著性影响,对被试的反应时间具有显著性影响。2、构建并分析了正常态和疲劳态不同工作记忆负荷下全频段的脑网络,求取了全频段脑网络的4个局部特征参数(节点度、节点中间中心度、节点聚类系数、节点特征路径长度)和3个全局特征参数(平均度、聚类系数、特征路径长度),并对上述特征参数在两种状态不同工作记忆负荷下进行了对比分析。实验结果表明,脑疲劳对不同工作记忆负荷下的大脑连通性具有一定影响,相比低负荷,对高负荷下脑网络影响更明显。3、构建并分析了正常态和疲劳态不同工作记忆负荷下θ、α、β和γ四个频段下的脑网络,对θ、α、β和γ四个频段下脑网络的全局特征参数(平均度、聚类系数、特征路径长度)进行了统计分析。实验结果表明,不同频段下,疲劳态下脑网络特征的变化趋势不同,θ、α和β频段的脑网络特征在高负荷下显著增强,γ频段的脑网络特征在高负荷下显著减弱。
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