自身低速旋转与背景旋转对视认知早期加工的协同影响:脑事件相关电位的研究证据

目的 研究自身旋转与视觉背景旋转对视认知早期加工的协同影响.方法 受试者为14名大学生.转椅10°/s旋转,利用模拟星空模式作为背景.背景旋转速度为30°/s,45°/s和60°/s,黑色背景作为对照.在自身和背景旋转同时作用下,受试者完成不反应、方位区分和方位区分心算3种任务.记录12导脑电.结果 1)3种认知任务中...     

不同前庭刺激对人体听觉认知活动的影响

目的观察不同前庭刺激对人体听觉认知活动和脑事件相关电位(ERPs)的影响。方法33名大学生,在前庭刺激为10°/s匀速旋转150s后,分别进行0.6°/s2、0.8°/s2、1.0°/s2和1.2°/s2四种不同角加速度梯形旋转刺激,并完成听觉认知任务:对等概率出现的中文阿拉伯数字信号2～9中的奇数(靶信号,T)进行按键反应,对偶数(非靶信号,NT)不反应。记录受试者脑电图并分析ERPs。结果不同前庭刺激条件下,受试者完成听觉认知任务的反应时和正确率差异均无显著性意义。匀速旋转时,受试者N1P2和N2P3峰峰波幅相对于对照和四种角加速度作用时显著降低,靶信号P3潜伏期显著缩短。结论匀速旋转和恒角加速度前庭刺激对人体听觉认知活动效应明显不同:匀速旋转加快听觉认知活动,而恒角加速度抑制听觉认知活动。     

Z轴和偏心旋转对人体听觉认知过程的影响

目的采用事件相关电位方法(ERP)研究刺激耳石器和水平半规管对人听觉认知活动的不同影响。方法17名受试者进行了相同梯形刺激曲线的Z轴和偏心50 cm旋转。旋转过程分为各持续150 s的3段:10°/s匀速旋转、0.6°/s2的匀角加速度旋转和0.6°/s2减加速度旋转。在旋转过程中,受试者按要求完成听力认知任务,即等概率中文阿拉伯数字语音信号2~9,听到奇数(靶信号)用按键进行反应,听到偶数(非靶信号)不按键。记录试验期间的脑电图,并对记录作了处理。结果偏心匀速旋转时ERP的N1和P2波幅低于对照,N2和P3潜伏期相对于对照减慢,非靶信号ERP的额区和颞区P2潜伏期相对于对照和Z轴旋转延长。偏心加速度或负加速度旋转时相对于Z轴旋转,反应时缩短。偏心和Z轴加速度旋转时相对于对照ERP的N1和P2波幅降低。偏心加速度旋转相对于Z轴旋转ERP的N1和P3潜伏期减慢,P2潜伏期和靶信号ERP的N2潜伏期加快。偏心和Z轴负加速度旋转时相对于对照靶信号ERP的P3峰值波幅降低,靶信号ERP的N1和P3潜伏期减慢,偏心负加速度旋转时非靶信号ERP的P3潜伏期快于Z轴旋转。结论偏心匀速旋转单纯刺激耳石感受器对听觉脑认知过程产生抑制作用;偏心加速度旋转同时刺激耳石和半规管时对脑认知过程的抑制作用减弱,可能与前庭感受器向中枢传入冲动增强有关。     

三种抗运动病药物对前庭-听觉认知和自主神经反应活动影响分析

目的 空间运动病是载人航天飞行不可规避的医学问题之一,目前服用抗运动病药物是较为有效的预防方法.但大多数抗运动病药物均对认知功能有一定影响,且其影响在前庭刺激下会有所改变.为良好地指导航天医学实践,本试验比较了口服3种抗运动病药物(盐酸地芬尼多、茶苯海明、盐酸异丙嗪)对前庭刺激下听觉认知和自主神经反应活动的影响. 方法 采用拉丁方试验设计、严格双盲给药,对8名受试者进行了定最前庭刺激,前庭刺激的同时要求受试者完成听觉认知任务.记录受试者完成认知任务的脑电信号,采用事件相关电位技术提取完成认知任务的P3成分.对口服安慰剂和不同抗运动病药物下P3成分潜伏期和峰值波幅进行了比较. 结果 抑制前庭自主神经反应的顺序为盐酸异丙嗪、茶苯海明、盐酸地芬尼多、安慰剂;对前庭刺激下脑认知过程的影响从强到弱为盐酸异丙嗪、茶苯海明、安慰剂、盐酸地芬尼多. 结论 在同样前庭刺激下盐酸地芬尼多对自主神经系统反应有调节作用,对前庭刺激下脑认知过程影响较弱,是温和作用药物,也是在非严重运动病爆发下的首选药物.     

听觉事件相关电位(ERPs)早期和晚期成份的任务负荷效应

目的 比较不同任务负荷的听觉事件相关电位（ERPs,event-related potentials)，以探讨听觉ERPs各种成份的任务负荷效应。方法 被试者为12名右利手正常在校大学生（20－23岁）。要求被试者对4个方位的声音信号进行难度负荷不同的3种作业任务：全反应（AR）、方位区分反应（DR）、音调选择方位式区分反应（SR）。对－t和方差分析统计3种任务的听觉ERPs成份。结果1）SR反应时最长，DR次之，AR最短；2）早期成份的任务负荷效应：P1波幅随负荷的增加进行性增强；AR－ERPs的NI峰值相近，均高于SR（T）－ERPs；DR－ERPs与SR（T）－ERPs中前脑区的P2波幅无明显差异，均显著低于AR－ERPs，P2的潜伏期随负荷的增加明显缩短；3）晚期成分的任务负荷效应；随任务负荷的增加，N2（N2a/N2b),P3和SW波幅明显增强。结论 听觉ERPs早期成份和晚期成份均有明显的任务负荷效应，晚期成份的任务负荷效应可能与早期的警觉激活程度相关联。     

心理旋转能力训练后认知能力迁移效应的研究

目的研究心理旋转能力的训练效果及其迁移作用,为提高手控交会对接任务训练效率提供数据基础。方法 17名受试者首先进行字母、图形和手部立体3种形式的心理旋转训练,训练10天。在训练开始前、训练中期和训练结束后分别进行三维心理旋转能力、速度感知能力、持久注意力、工作记忆能力以及视觉搜索能力等5项认知能力的测试,并对正确率、反应时间等绩效指标进行统计分析,分析训练后各认知能力的变化。结果 3种形式的心理旋转训练中绩效水平发生变化,其中反应时间逐渐减少,正确率逐渐增加。测试中,三维心理旋转能力的绩效指标正确反应时、正确反应时与正确率之比呈现显著性差异(P0.01),速度感知能力的绩效指标总得分呈现显著性差异(P0.05),工作记忆能力的绩效指标总分数呈现显著性差异(P0.05)。结论经过3种形式的心理旋转训练,不仅可以提升心理旋转能力,而且能够提升工作记忆能力和速度感知能力。     

情绪词语对摔跤运动员心理表象影响的事件相关电位研究

目的:探讨情绪词语对摔跤运动员心理表象任务影响的行为特征及事件相关电位特点。方法:研究对象为24名二级以上摔跤运动员,从汉语情感词系统中选取积极词语和消极词语各40个作为情绪启动材料,心理旋转任务为旋转的字母R。脑电记录采用事件相关电位技术(ERPs)。结果:(1)随着字母R旋转角度的增加,反应时逐渐增大(P<0.01),正确率逐渐减小(P<0.01);(2)Cz电极的P300峰潜伏期显著小于其他三个电极位置(P<0.01),Pz与Cz的P300峰波幅分别显著大于P4与P3处(P<0.05);(3)积极词语诱导条件的P300峰潜伏期显著短于消极词语诱导条件(P<0.05)。结论:(1)摔跤运动员在两种情绪条件下:随着旋转角度的增加,反应时逐渐增加而正确率逐渐下降;在心理表象过程中,脑部顶叶靠近枕区的激活速度与加工速度慢于中央区,且脑中央区位置付出了较多的认知负荷。(2)积极情绪词语有助于提高摔跤运动员在心理表象过程中的空间认知加工与转换速度,提示在平时训练过程中教练员应多使用积极性词语进行暗示,以提高运动员的运动竞技表现。     

黑背景下彩色字符视觉绩效研究

目的 探讨黑背景下不同颜色字符的视觉绩效,为航空飞行器显示界面的设计提供依据. 方法 由120名受试者完成采用选择反应时范式编制的字符类型判断任务,记录其反应时与正确率,分析不同颜色对个体加工数字、字母和汉字3类字符速度的影响. 结果 靶刺激分别为数字、字母和汉字时,个体对不同颜色字符的反应时均存在统计学差异(F=8.854、5.330、8.002,P＜0.01).个体对浅褐色、紫红色和红色数字的反应时最快,对紫红色、绿色和天蓝色字母的反应时最快,对红色、天蓝色、黄色、水绿色、紫红色和绿色汉字的反应时较快,但这几种颜色之间均不存在统计学差异.个体对蓝色数字、字母和汉字的反应时最慢.此外,秩和检验表明,个体对不同颜色字符的反应时存在统计学差异(x2=17.4,P＜0.05). 结论 不同颜色影响个体对字符的加工速度.在飞行器界面设计中,为提高飞行员的视觉绩效,当以黑色为背景色时,应优先选择红色、天蓝色、紫红色3种颜色作为前景色,尽量避免使用蓝色、白色和淡紫色.     

乒乓球运动经验对动态信息识别过程影响的事件相关电位特点

目的:研究乒乓球运动员对动态图像信息的识别优势,探究其认知加工过程与普通大学生是否有差异,以及乒乓球运动员对静态词汇信息的判断是否会受其特质的影响。方法:选取动态图像识别任务和静态词汇判断任务,运用事件相关电位技术对19名乒乓球运动员和20名普通大学生完成两项任务时的认知加工过程进行研究。结果:(1)乒乓球运动员完成两任务时的反应时快于普通大学生;(2)乒乓球运动员在完成动态图像识别任务时的N1波幅显著大于普通大学生;(3)图像识别任务在顶、枕区诱发了显著的P2,乒乓球运动员的P2波幅显著小于普通大学生;两任务在额区诱发的P2成分,普通大学生的波幅小于乒乓球运动员的波幅;(4)乒乓球运动员在完成两任务时诱发的P3潜伏期显著短于普通大学生,在静态词汇判断任务中P3波幅显著大于普通大学生。结论:乒乓球运动员在完成动态图像识别任务时反应更快,其认知加工过程中中枢资源的分配方式更有利于其又快又好地完成任务;在完成静态词汇判断任务时会受到其自身特质的影响。     

轻、中度缺氧对事件相关电位的影响及不同刺激模式的比较

目的 观察轻、中度缺氧对脑事件相关电位（ＥＲＰ）的影响,比较不同刺激模式发的ＥＲＰ对缺氧的敏感性,方法１２名受试者在地面、２５００ｍ和４３００ｍ匠心同度（吸放低氧混合气）分别进行视觉Ｏｃｄｄｂａｌｌ、Ｓｔｅｒｎｂｅｒｇ记忆量（ＭＳＥＴ）为１ 和ＭＳＥＴ为３的任务测试,记录ＥＲＰ的Ｐ３潜伏期、波幅和反应时（ＲＴ）及反应错误率（ＥＲ）。结果 ４３００ｍ高度缺氧时Ｐ３潜伏期显著延长,任务难度较大时ＥＲ增     

WMN：非靶刺激加工过程中一个与工作记忆相关的视觉ERPs负成分

目的通过比较复杂程度不同的视觉作业中的非靶ERPs特征 ,探讨脑对非靶刺激的加工机制。方法 2 6名健康青年男性被试者 [( 2 1 .2± 3.3)岁 ]。刺激为等概率出现在左、右视场的红、绿闪光刺激 ,要求被试者对靶刺激 (红光或绿光 ,交叉规定 )进行拨开关 (SR)或方位区分 (DR) ,忽略非靶刺激。结果与SR相比 ,DR非靶ERPs在额区产生了 1 0 0～ 70 0ms的峰值在 380ms左右的负向慢波 -工作记忆负波(WMN ,workingmemorynegativity)。 结论ERPs负成分WMN的产生表明对非靶刺激除了感知加工过程 ,还可能涉及到对工作记忆中模式的消除和重新提取等脑活动过程 ,而这种脑活动主要发生在额区     

32h睡眠剥夺对健康男性心理旋转速度的影响

目的 通过32 h完全睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)模式,诱发个体认知能力下降,探讨32 h完全SD对心理旋转加工速度的影响.方法 8名健康男性青年志愿者在32 h完全SD条件下(凌晨6:00至次日14:00),采用自身前后对照设计,分别在8个时间点(SD 2 h、SD 14 h、SD 18 h、SD 20 h、SD 22 h、SD 24 h、SD 28 h和SD 32 h)进行字母R心理旋转测验,分析比较心理旋转加工过程中非旋转加工速度与旋转加工速度的变化.结果 随着SD时间的延长,代表非旋转阶段加工速度的截距逐渐增大,同时反映旋转阶段加下速度的斜率也逐渐变大,且差异具有统计学意义(截距F(7.56)=4.602,P＜0.01;斜率F(7.56)3.863,P＜0.05).在剥夺后22～24 h阶段,即凌晨4:00至6:00这种变化达到顶点,与其他时间点比较差异有统计学意义(P＜0.05);6:00后逐渐下降.结论 凌晨6:00开始的32 h完全SD,在SD后22～24 h可明显降低图形表象心理旋转加工速度,提示由于受试者警觉水平下降,降低了对图形表象的知觉编码、辨别、判断、选择和执行过程的速度,同时亦降低了对图形表象的旋转速度. Abstract： Objective To explore the effect of sleep deprivation(SD) on human performance by investigating the change of processing speed of mental rotation on male subjects whose sleep was deprived for 32 hour. Methods During 32 h SD (from 6:00 am to 2:00 pm next day) 8 healthy male college students were tested by letter R mental rotation task to get processing speed of rotation at different measuring time after SD start (SD 2 h, SD 14 h, SD 18 h, SD 20 h, SD 22 h, SD 24 h, SD28 h and SD 32 h). The processing speeds of rotation (slope) and non-rotation (intercept) were compared and analyzed. Results The intercept and slope that respectively indicated the processing speed of non-rotation and rotation were gradually increased with SD time (for intercept F(7.56)=4.602,P＜0.01, for slope F(7.56)=3.863,P＜0.05). The peak values of intercept and slope were appeared in the period of 22-24 h after SD start, that was from 4:00 am to 6:00 am, which were significantly higher than those in other measuring time (P＜0.05) and then followed gradual decrease.Conclusions In 32h test, 22-24 h SD that started from 6:00 am has already significantly slowed down the processing speed of mental rotation and this indicates that subject's alert has declined by the retrogression of achieving coding, identification, judgment, choice and execution tasks.     

静息态脑电信号Lemple-Ziv复杂度与运动想象响应能力的相关性

目的　观察持续性加速度暴露对加法心算能力的影响,探讨建立飞行员抗荷耐力与认知能力的综合评估方法。方法 12名男性志愿者在载人离心机上进行了慢增长率模式（gradual-onset rate run, GOR）持续性加速度暴露,在暴露前及暴露过程中分别完成加法心算任务。对GOR1耐力、GOR2耐力,G暴露前及暴露时的心算答题量、正确率、反应时及加工效率等数据进行了分析。结果　志愿者GOR1耐力为（4.10±0.79）G,GOR2耐力为（5.82±0.70）G,与GOR1耐力相比差异有统计学意义（t=9.677,P=0.000）。G暴露时与暴露前相比,心算加工效率（P=0.632）无显著差异,但正确率（P=0.002）和反应时（P=0.041）显著降低,答题量降低至边缘显著水平（P=0.056）。有4名志愿者的GOR1耐力、GOR2耐力及G暴露时加法心算正确率满足假定的综合选拔标准。 结论　持续性+Gz加速度暴露会影响加法心算能力,表现为答题量及答题正确率降低。     

Functional magnetic resonance imaging of mental strategy in a simulated aviation performance task.

BACKGROUND: The objective of this study was to analyze the sensory and cognitive functions associated with activated brain regions characterizing mental strategy relative to degree of expertise in aviation-related tasks. METHODS: We used echo-planar functional magnetic resonance imaging (fMRI) technique to examine brain activity in expert pilots (n = 6) compared with novice pilots (n = 6) during performance of a simulated aviation track-following task at 200 knots vs. 100 knots. RESULTS: Expert pilots showed reduced activity in visual and motor regions that contrasted with predominant activation within anterior structures including the frontal and prefrontal cortices; structures involved in visual working memory, planning, selective attention and decision making functions. Novice pilots showed widespread activation of anterior and posterior brain structures, with a rise in activity in the visual, parietal and motor cortices as task difficulty increased. CONCLUSIONS: A high level of performance in the track-following task related to a high degree of expertise in the aviation field. This corresponded to experts performing perceptual and mnemonic processing through a network of specialized functions from visual through multiple prefrontal areas. By contrast, the novice pilots predominantly show activity associated with non-specific perceptual processing and without subsequent representation of selective information in working memory.     

Visual evoked potentials, reaction times and eye dominance in cricketers

AIM: Few studies have examined the physiology of cricket, including the difference in ability between batsmen to make controlled contact with a ball bowled at high speed. METHODS: We therefore measured visual evoked potentials and choice reaction times with dominant eyes, non-dominant eyes, and both eyes together, in 15 elite batsmen and 10 elite bowlers (aged 20.9 SD 1.9 years) and 9 control subjects (aged 20.2 SD 1.5 years). The latency and amplitude of waves N70, P100 and N145 were determined for each visual evoked potential (VEP). In addition interpeak latencies and peak to peak amplitudes were measured. The subjects also completed a choice reaction test to a visual stimulus. RESULTS: We found that cricketers were not more likely to have crossed dominance (dominant eye contralateral to dominant hand) than controls. Cricketers had a faster latency for VEP wave N70 than controls (p=0.03). However reaction time was not different between cricketers and the control group. Across all subjects, in comparison to monocular testing, binocular testing led to a faster choice reaction time (p=0.02) and larger amplitudes of VEP wave N70 (p=0.01). CONCLUSION: Visual processing during the first 100(-1)50 ms of the balls flight together with binocular vision facilitates retinal activation in talented cricketers.     

Cognitive impairment by spatial disorientation

INTRODUCTION: Maintaining spatial orientation is a biological imperative. When orientation is threatened, attention resources are diverted to regaining orientation, possibly to the detriment of attention required by concurrent tasks. Hence, a factor in aviation mishaps may be the negative impact of disorientation on concurrent performance, such as interpreting instruments. We examined how subjects learn to manage the impact of acute disorienting stimuli on concurrent spatial cognitive tasks. METHODS: Subjects performed the Manikin (MAN) and Choice Reaction Time (CRT) tests under three disorienting experiments: i) after self-controlled head rolls, N = 16; ii) during rotation of the background field of view, N = 12; and iii) after head movements provoking Coriolis during body rotation in yaw, N = 6. RESULTS: Number correct and reaction times on the MAN task were negatively affected by each type of disorientation only when the task was performed in the presence of disorienting motion presented early in the experimental session. Later in the session, subjects learned to attain best performance levels irrespective of disorientation. Performance on the CRT task, which has good stimulus response compatibility with little high order processing, was unaffected. The slight symptoms of malaise provoked by disorientation did not interfere with performance in experiments (i) and (ii) but more severe symptoms in (iii) correlated with loss of performance. CONCLUSION: Our studies suggest that the ability to maintain a high level of cognitive performance is susceptible to impairment when novel circumstances of disorientation are encountered. Extensive practice on particular tasks protects against encounters with novel disorientation. Once disorientation is identified, its potential impact on multitasking may be quarantined despite disorientation symptoms. The results indicate the need for over-training on tasks and experience with a wide variety of disorientation scenarios.     

Cortical localization of cognitive function by regression of performance on event-related potentials.

This paper demonstrates a new method of mapping cortical localization of cognitive function, using electroencephalographic (EEG) data. Cross-subject regression analyses are used to identify cortical sites and post-stimulus latencies where there is a high correlation between subjects' performance and their cognitive event-related potential (ERP) amplitude. The procedure was tested using a mental arithmetic task and was found to identify essentially the same cortical regions that have been associated with such tasks on the basis of research with patients suffering localized cortical lesions. Thus, it appears to offer an inexpensive, noninvasive tool for exploring the dynamics of localization in neurologically normal subjects.     

载人航天中微重力环境对认知功能的影响

目前在载人航天的研究中，对于在微重力条件下认知功能变化的研究还较少。本文综述了近年来这方面的一些进展。研究表明，在微重力条件下，空间定向、运动知觉出现障碍，早期物体识别受影响的程度也较大，肌肉运动和协调功能有所减弱。微重力条件对高级认知功能，如逻辑推理、短时记忆提取的速度和准确性等的影响较小，但是一些需要注意参与的认知任务(如跟踪任务、视觉选择反应)和长时记忆任务，在航天环境或模拟失重条件下会受到影响。     

等概率视觉信号选择反应P300的研究

为进一步阐明事件关联电位中Ｐ３００成分的心理意义，在２２名健康青年男性被试者中，研究了靶与非靶二种视觉刺激概率均为０．５的条件下，对随机刺激序旬和规则刺激序列的选择反应Ｐ３００成分的基本时空模式及其头皮分布特点。     

监视作业的工效评定与提高工效的措施

报导了有关指挥控制工效等项研究的主要结果：（１）监视工效的昼夜变化与作业特点有关，简单的辨识作业工效以后半夜（０１∶００－０４∶００）最低，该时Ｐ３００幅值减低，潜时延长。（２）认知工效随难度增加而显著下降；Ｐ３００潜时延长，幅值增高；但过负荷时，Ｐ３００幅度降低。（３）感觉型作业的觉察力随作业时间延长而显著降低；Ｐ３００幅值增高，反映信息加工努力程度提高，有利于防止工效下降。双重作业总水平显著低