论文部分内容阅读
目的:脑科学研究作为当今世界科学研究前沿的热点领域之一,其相关的研究成果可以为揭开人类大脑这个复杂系统的运转和相关脑区功能代表的生理意义做出重大贡献。作为我国的一种特殊的技术工种—飞行员,是国家和社会宝贵的财富和人才资源。从一名初始学员成长为成熟优秀的飞行员的路上,需要花费的人力物力等资源都是巨大的,同时还伴随着较大时间成本的付出。随着航空环境的复杂化和国际化,在选拔优秀的飞行员的过程中,往往是需要结合多种数据,从多方面、多角度地对飞行员的相关素质和技能进行考量和评判。本文将传统的复杂网络理论与磁共振成像的脑功能影像数据相结合,从系统整体的角度,探究了飞行员大脑的信息加工和传递机制,对于更好研究在经过一定时期的飞行训练后,飞行员大脑功能的相关变化,具有重要的现实意义。其研究成果也可为后期选拔心理胜任力强的飞行员和飞行员培养课程的开发提供一定的借鉴和参考。方法:本论文采集了26名飞行员(飞行组)的静息态脑功能影像数据作为实验组,24名与飞行组学历、性别、年龄与之匹配的普通地面工作人员作为对照组,经过格式转换和实验数据预处理后,最终纳入了26名飞行员和23名地面工作者。采集两个被试组的功能磁共振(functional Magnetic Resonance Imaging,f MRI)数据结合复杂网络理论,利用脑网络分析工具箱GRETNA分别构建了飞行组和对照组的大脑功能网络,分别对飞行组和对照组的全局和节点属性进行分析。采用双样本t检验的手段,对网络拓扑属性存在差异的飞行组与地面对照组进行统计学分析(P<0.05),并结合相关文献和国内外研究现状分析两组差异产生的原因。结果:基于复杂网络理论的网络全局属性:飞行组和对照组的全脑功能网络均具备小世界网络的特征属性,从全局属性上来说,飞行组和对照组的脑功能网络处于平衡状态。但是,在小世界属性的判定上,飞行组的特征路径长度小于地面对照组。而在聚类系数方面上,飞行组的系数值大于地面对照组。总体而言,飞行组的小世界属性高于地面对照组。提示我们在经过一定时间的飞行训练后,飞行组的相关信息处理效率和信息整合效率会提高。基于复杂网络理论的网络局部属性:在介数中心性方面,飞行组相比于对照组右侧回直肌(REC.R)、右侧部海马旁回(PHG.R)、右侧顶上回(SPG.R)三个脑区值升高,右侧眶部额下回(ORBinf.R)值降低。在度中心方面,飞行组相比于对照组左侧中央沟盖(ROL.L)、右侧中央沟盖(ROL.R)、左侧补充运动区(SMA.L)、左侧颞横回(HES.L)四个脑区值升高,左侧海马(HIP.L)值降低。在节点聚类系数方面,飞行组相比于对照组,左侧楔叶(CUN.L)、左侧中央后回(Po CG.L)、左侧颞上回(STG.L)三个脑区值升高,右侧顶下缘角回(IPL.R)值降低。在节点效率方面,飞行组相比于对照组,左侧中央沟盖(ROL.L)、右侧中央沟盖(ROL.R)、左侧补充运动区(SMA.L)、左侧颞横回(HES.L)三个脑区值升高,未发现脑区值降低的脑区节点。结论:本论文中,实验组为飞行员组,对照组为普通地面工作者组,分别构建了全脑功能网络进行探索性研究,结果发现经过一定飞行训练和飞行技能的培养,飞行员相比于普通地面对照组的脑功能网络存在差异联通成分。DMN内部脑区,额叶网络之间脑区的增强可能与飞行训练有关;飞行员嗅觉降低可能与海马及海马旁回的控制功能有关,以上的指标异常可能会为后期飞行员相关技能的训练和后期选拔提供一定的参考,后续也将进行多模态数据的整合,以进一步验证。