本论文基于事件相关电位(event-related potential，ERP)技术，对长时间记忆行为诱发的大脑疲劳生理状态变化特征进行探索，并对面部信息处理及相关的神经生理学与遗传学机制进行关联性建模研究。目的是为寻找客观有效的指标参数以评估记忆疲劳的状态变化，同时考察影响面孔及面部情绪识别速度能力的神经生理学与遗传学因素。主要研究内容及成果包含如下几个方面:　　1.使用长时间2-back记忆任务诱发被试者产生脑力疲劳状态，同步采集脑电(electroencephalography,EEG)信号，并提取出任务对应的事件相关电位信号。使用疲劳量表对实验前后的疲劳状态变化进行辅助性评估。对大脑疲劳状态变化的生理特征完成两个方面的研究分析:　　一是对ERP信号的时频能量分布进行研究。选择大脑额区θ频段(4-7Hz)及枕区α频段(8-13Hz)的ERP信号，将其在实验前后的能量变化作为生理指标观察窗口。数据分析采用平滑伪魏格纳维利分布算法，对ERP信号作高精度三维时频能量特征描绘。使用时频分布积分值对疲劳前后的信号能量状态进行计算和统计。实验结果表明，当被试者由记忆任务诱发至疲劳状态增强时，其额区ERP信号的θ频段能量有显著上升，而枕区ERP信号α频段的能量有显著下降，且额区θ频段信号能量增长在左侧脑区比右侧脑区更为显著。　　二是对左右两侧脑区对称位点ERP信号的同步性进行研究。考察负责记忆功能的额叶部分对称电极(Fp1-Fp2，F3-F4)，以及与记忆相关的α频段信号同步性。ERP信号的同步性测量采用相干值算法，对双侧脑区信号在功率和相位上的同步性变化作评估。本研究还将额区信号的相干值与中央区(C3-C4)、项区(P3-P4)以及枕区(O1-O2)的值做对比，观察不同大脑区域信号相干同步性在记忆疲劳诱发实验中的变化规律。实验结果显示，随着疲劳状态的增加，额区ERP信号α频段相干值发生显著下降。在整个实验过程中，额区对称位点ERP信号α频段的相干值始终显著高于其它脑区对称位点的信号相干值。以上结果表明，ERP信号能量时频变化及额区α频段相干值可作为观察参数，为记忆疲劳状态提供客观评估新指标。　　2.开展了面孔及面部情绪识别能力的研究。将神经生理学的ERP信号、行为学的认知反应速度以及遗传学的基因多态性等有机结合，从个体差异的角度展开多层面数据分析与建模研究。　　首先考察被试者对不同种类刺激的反应速度能力是否具有一致性。使用结构方程模型的方法建立一系列反应速度模型，并选取拟合度最优的建模结果。基于该最优模型做进一步扩展，从神经生理学层面探索面部情绪识别速度能力与ERP成分P100、N170的幅值和潜伏期以及EPN幅值的关联性。同时，从遗传学层面研究面部情绪识别速度能力与儿茶酚胺类物质COMTVal158Met基因多态性以及5-HTTLPR/rs25531五羟色胺基因多态性的相关性。　　实验结果表明，当对面部情绪识别速度能力独立建模时，该能力更好的表现可以被更高的P100和EPN幅值反映。当从其中去除总体认知速度能力的共性因素影响时，上述大脑与行为之间的关系则皆不再显现。具体表现为，除P100潜伏期之外的所有的ERP成分都与总体认知速度能力相关，但与情绪识别速度特殊性无关。在基因多态性的研究中，观察到5-HTTLPR基因多态性与模型中表征面部情绪识别能力特殊性的一阶情绪识别速度因子具有相关性，而COMT基因多态性始终和总体的认知反应速度能力存在关联。该结果揭示出情绪识别速度能力与ERP成分之间的关系并不显著，同时也证实面部情绪识别存在特殊的遗传学基础。