节律性视觉刺激调制下的脑电特征分析及神经响应模式研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dannananjing31306111
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认知增强技术在神经类疾病的治疗、航天与军事领域中有广泛应用前景。目前常用的调控方法有经颅电刺激、经颅磁刺激和节律性感觉刺激,其基本原理是通过外加物理场改变神经振荡的频率,从而影响神经功能。  节律性感觉刺激(Rhythmic sensory stimuli,RSS)通过对感官的刺激诱导大脑产生神经振荡。大量研究表明,特定频率的RSS可周期性地改变受试者的行为学表现,但是,RSS的调制机制目前仍未研究清楚,这严重阻碍了基于RSS神经调控技术的发展。  本研究设计了一种新型的实验范式用于研究RSS对于大脑认知功能的调制作用。在视、听觉任务二选一范式的基础上,实验组引入不同参数的背景节律性视觉刺激(Rhythmic visual stimuli,RVS)。二选一范式中,瞬态视觉刺激包含三种对比度。实验共采集了31名受试者随机交叉完成等量视觉任务与听觉任务时的行为学数据与脑电数据。  本研究统计分析了受试者在上述实验中的反应正确率与反应时间相关特征,分析了脑电数据的时域波形图、事件相关谱扰动、试次间相干性指数,得到以下结果:①RVS能够大幅缩短受试者在视、听觉任务二选一范式中的反应时间,但对反应正确率无显著影响;②RVS频率参数不同时,受试者的行为学反应增益模式不同,当RVS频率为10Hz时表现为响应增益,当RVS频率为15Hz时表现为对比度增益;③刺激出现后135-320ms内,颞叶联合皮层θ频段ITC增益模式与行为学反应增益模式表现一致。  依据数据分析结果,本研究得到的主要结论包括:① RVS能够影响大脑神经响应过程,且不局限于视觉通路,对听觉通路也能够产生显著影响;②不同频率RVS对大脑神经响应产生的增益模式不同,主要体现在行为学反应时间增益与颞叶联合皮层θ频段神经振荡相位同步性增益上;③本研究首次绘制了不同频率RVS作用下的行为学及神经响应增益曲线,为通过脑-机接口技术实现认知增强提供了一条新的途径,为脑-机融合、人机自动化等应用提供技术支持。
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