大脑时间预期的动态响应过程研究

发布时间：2017-07-29 18:10

  本文关键词：大脑时间预期的动态响应过程研究

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【摘要】：预期是一种大脑状态,它反映了即将到来的感觉环境的先验信息。由于预期与注意具有相似的行为学表现,二者的神经效果也极易混淆。最近研究发现预期是不同于注意的特定响应,并对预期过程中的激活脑区及其联系进行了初步探索,然而对于预期过程中大脑的动态响应过程目前尚未有定论。预期编码模型提出,大脑在预期过程中,会产生一个模板与即将到来的刺激进行匹配;当刺激与模板一致时,会发生匹配响应;当刺激与模板不一致时,会发生误差响应。那么究竟匹配响应与误差响应的相应电生理机制有何差别,这成为揭示预期过程中大脑动态响应过程的关键问题。本文设计了基于视觉诱发的时间预期实验,采集了14名健康被试的脑电数据,对采集到的脑电数据进行了时域波形分析、时频域的相位同步性分析以及基于偏定向相干性(PDC)的脑网络分析,并对执行任务过程中的行为学数据进行了分析。行为学研究结果发现,发生匹配响应时,被试的平均反应时间显著小于发生误差响应时,表明正确预期显著加快了被试的反应速度。从时域波形图中可以看出,视觉N1在额区达到峰值的时间比后部区域早,表明了视觉N1与认知的关联;从脑地形图的结果可以看出,在整个大脑皮层,发生匹配响应时视觉N1的波幅均大于发生误差响应时,表明两种响应过程中大脑激活程度存在差异。基于PDC的脑网络分析结果发现,在δ,α,β和γ频段,匹配响应过程构建的网络比误差响应过程构建的网络集群系数更高,这表明该过程中脑网络更复杂,网络运行效率更高;δ,θ和γ频段脑网络中介中心度的分析表明,发生误差响应时自下而上的影响较强,发生匹配响应时自上而下的影响较强。本研究中的相位同步性分析结果显示,匹配响应过程中相位同步性增强的时间,在枕顶颞联合皮层的某些导联处与右前额皮层的某些导联处相同(刺激出现后100~200ms);误差响应过程中相位同步性增强的时间,在枕顶颞联合皮层的某些导联处比右额皮层的某些导联处早200ms。结果表明,匹配响应和误差响应有着不同的信息传输过程,匹配响应在各级大脑皮层是时间同步的,而误差响应则是从初级皮层到高级皮层逐级进行,有较明显的时间滞后现象。本文研究成果有望为进一步分析大脑的预期机制及预期中的信息动态传播过程提供了理论与技术上的支持。
【关键词】：时间预期 脑电 误差响应 匹配响应
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R338
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 预期的研究背景9-10
• 1.2 预期的研究现状10-13
• 1.2.1 预期的神经源研究10-11
• 1.2.2 预期在视觉皮层的神经效果11
• 1.2.3 预期编码模型11-13
• 1.3 时间预期的研究现状13-15
• 1.3.1 时间预期在行为上的表现13
• 1.3.2 时间预期的神经机制13-15
• 1.4 预期的研究意义15-16
• 1.5 主要的研究内容章节安排16-18
• 第二章 脑电采集的实验设计及数据预处理18-29
• 2.1 脑电信号基础18-21
• 2.1.1 脑电信号的分类与主要成分18-20
• 2.1.2 脑电的记录方式20-21
• 2.2 实验平台与脑电采集系统21-25
• 2.2.1 实验平台的设计21-23
• 2.2.2 脑电数据采集23-25
• 2.3 时间预期的实验设计25-28
• 2.4 脑电数据预处理28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 行为学数据分析及脑电信号的时域波形分析29-35
• 3.1 行为学数据结果分析29-30
• 3.2 时域波形分析30-34
• 3.2.1 视觉N1的简单介绍30-31
• 3.2.2 时域波形结果分析31-33
• 3.2.3 视觉N1波幅的脑地形图分析33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 基于时频变换的相位同步性特征分析35-41
• 4.1 短时傅里叶变换简介35
• 4.2 相位同步性特征的提取35-37
• 4.3 相位特征结果分析37-39
• 4.4 本章小结39-41
• 第五章 基于偏定向相干性（PDC）的脑网络分析41-52
• 5.1 偏定向相干性41-43
• 5.2 基于图论的大脑时间预期脑网络构建43-46
• 5.3 时间预期脑网络特性分析46-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-55
• 6.1 研究总结52-53
• 6.2 未来展望53-55
• 参考文献55-61
• 发表论文和参加科研情况说明61-62
• 致谢62-63

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本文编号：590426