睡眠剥夺(Sleep Deprivation, SD)是指由于环境或自身原因无法满足正常睡眠的情况,伴随着疲劳的增加,它会引起生理、心理甚至行为的变化。对SD影响脑认知的研究不仅可以揭示睡眠的意义、功能和机制,还可为提出对抗措施提供依据。近二十年,该方向已成为心理学家、特殊职业研究者和军事研究机构等的研究热点。在研究的手段中,基于脑电(EEG)分析的方法可以捕捉大脑状态在毫秒数量级上的变化,适用于研究脑认知过程。目前基于EEG分析对SD影响认知的研究在国内尚处于起步阶段。虽然国外已经开展起来,但侧重于在EEG单一的频域或单一的时域研究,尚缺少对时、频、空三域综合信息的全面考察,未跟踪大脑皮层功能区之间联络状态的变化,对于揭示SD的作用机制还有待进一步研究。本文提取睡眠剥夺对脑认知影响的脑电特征,全面评价此影响,揭示深层次信息,进一步研究其作用机制,主要的工作和结果包括以下四个方面:1)设计实验方案,完成正常状态和SD状态下的认知测试,并提取两种状态下的EEG时域和频域基础特征。结果表明,在SD后,听觉和视觉刺激诱发事件相关电位的P300成分的幅值显著降低,潜伏期延长;自发脑电功率谱中θ波段活动增加,α波段活动减少,表明了大脑活动水平和认知能力下降;2)提取时、频、空三域的脑电信号特征,建立一条分析途径,全面揭示SD对脑认知功能的影响。结合时频变换、平行因子分解与统计分析来提取两种状态下在三域的EEG显著差异特征点,结果表明,在听觉注意力认知过程中,SD引起的大脑状态改变的主要特征点在刺激后400ms处,40Hz左右的频段,额叶和前额叶区域。对各特征点处具体差异的分析表明,SD后大脑振荡活动减少,活动的中心延迟出现;3)提取EEG相位相干性变化特征,推断SD对大脑同步活动的影响。结合小波变换和相位相干分析得到的结果为:SD引起了视觉注意力认知过程中前额叶处的导联内相位相干活动延迟、减少和强度降低,表明大脑应对连续刺激的状态保持性降低;前额叶和同侧、对侧枕叶之间的导联间相位相干联系活动减少、强度降低,表明功能区之间信息传递活动减弱;4)提取EEG的非线性特征,探索SD影响下大脑非线性状态的变化规律。构建两种状态下自发和诱发近似熵脑电信息图,直观地得到了大脑功能区状态的非线性变化规律,自发脑电的近似熵值在整个大脑皮层有不同程度的下降,在前额叶区域近似熵值中心从左侧向右侧转移,反映了抑制状态的出现;视觉诱发近似熵值在前额叶处下降,而顶叶和颞叶处则升高,体现了脑区代偿作用。综上,对基础特征的分析验证了实验的有效性。通过综合研究EEG时频空三域的特征,相位相干特征和非线性动力学特征,形成了一个相对完整的对SD影响脑认知的评价方法,为本领域已有的认知科学推断提供了客观支持,更深一步探索了SD的作用机制,为将来提出对SD的对抗措施提供了客观依据。