第一部分交叉模式配對聯(lián)想學(xué)習(xí)和記憶概述

在交叉模式感知中,源自不同通道的感覺刺激在屬性上通常千差萬別。比如,視覺刺激中的顏色屬性和聽覺刺激的音調(diào)屬性,與軀體感覺上的任何一種屬性都不能建立對等的聯(lián)系;在視覺和聽覺系統(tǒng)中,也找不到相當(dāng)于觸覺感知中對癢的體驗。盡管來自不同通道的感覺在屬性上存在著巨大的差異,然而,身處信息豐富環(huán)境下的人類對這些感覺的協(xié)調(diào)能力依然出眾。交叉模式的感知能力為我們提供了強大的生存和行為優(yōu)勢。除了具備有針對性地、交替地使用這些感覺信息的能力之外,在對交叉模式事物進行感知時,若當(dāng)某一種感覺輸入減弱,我們?nèi)员３至藢υ撌挛镞M行識別的能力。同時,對各種通道輸入的感覺刺激進行整合的能力,也極大地增強了人類對外界事物進行偵測和識別能力,比如對物體的交叉模式感知可顯著地加快反應(yīng)速度以。由于來自不同感覺模式的信息常常互相補充,所以這些經(jīng)過交叉模式整合的感覺信息,就為人們提供了遠大于環(huán)境中任何一種單一感覺所能提供的信息。例如,當(dāng)被蒙上眼睛堵住鼻子時,我們甚至無法區(qū)分出喝下去的是可樂還是雪碧�？紤]到交叉模式的信息處理在人類生活中舉足輕重,因此,研究人類大腦中處理交叉模式信息的神經(jīng)生理學(xué)機制便顯得格外重要。
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第二部分實驗研究研究一:視覺-觸覺交叉模式配對聯(lián)想學(xué)習(xí)的腦電研究

1.引言

本項研究旨在通過交叉模式的延時配對聯(lián)想學(xué)習(xí)任務(wù),利用電生理及行為學(xué)記錄手段,探究交叉模式下編碼配對聯(lián)想學(xué)習(xí)和工作記憶的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立過程。研究中分別記錄了正常被試在完成視覺-視覺單一模式和視覺-觸覺交叉模式的配對聯(lián)想學(xué)習(xí)任務(wù)時的頭皮腦電,通過觀測先后兩個刺激中間的延時階段的事件相關(guān)電位的幅值和神經(jīng)振蕩的能量值隨時間推移的變化,來研究交叉模式下配對聯(lián)想學(xué)習(xí)和工作記憶的神經(jīng)機制。在交叉模式的延時配對聯(lián)想學(xué)習(xí)任務(wù)里,刺激與刺激間的延時過程中可能會發(fā)生如下的神經(jīng)活動;1)表征前一個刺激的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被激活,2)將信息從前后兩刺激間進行跨通道傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被激活,以對刺激屬性和聯(lián)結(jié)信息進行保持的工作記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活。

2.研究方法

正式實驗共招募了29名健康的年輕大學(xué)生志愿者(其中男性11名,女性18名;被試的平均年齡為22.2歲,標(biāo)準(zhǔn)差為2.4歲,年齡范圍在19至26周歲之間)。根據(jù)愛下堡優(yōu)勢手量表檢測結(jié)果,所有的被試均為右利手根據(jù)現(xiàn)場觀察測試,被試雙手的感覺和運動能為正常;根據(jù)被試自述,所有被試的視力或矯正視力正常視力>1.2;佩戴眼鏡者要求近視度數(shù)低于500度),且均未患有可能會影響完成行為學(xué)任務(wù)的生理和精神疾病,也未患有可能會影響頭皮腦電信號準(zhǔn)確性的生理和精神疾病。實驗結(jié)束后被試可當(dāng)場得到80元人民幣的報酬。在正式實驗之前,有另外9名被試參與到僅需完成行為學(xué)任務(wù)的預(yù)實驗中,用于幫助確定實驗流程和刺激參數(shù)。

第一部分交叉模式配對聯(lián)想學(xué)習(xí)和記憶概述......1
1.交叉模式......2
2.工作記憶......5
3.交叉模式下的工作記憶............9
4.配對聯(lián)想學(xué)習(xí)和記憶......19
第二部分實驗研究......30
研究一:視覺-觸覺交叉模式配對聯(lián)想學(xué)習(xí)的腦電研究......31
1.引言......31
2.研究方法......33
3.實驗結(jié)果......47
第三部分總討論與總結(jié)論......118
1.總討論......118
2.總結(jié)論......122
3.研究的價值與創(chuàng)新之處........122

第三部分總討論與總結(jié)論

1.總討論對于僅在研究一中的交叉模式任務(wù)下觀察到的正常學(xué)習(xí)組被試前部和后部電極區(qū)域上隨著學(xué)習(xí)而顯著增強的a頻段振蕩來說,由于其并不顯示模式效應(yīng),也沒有在未學(xué)會配對的被試上觀察到,因而可能表征了交叉模式聯(lián)結(jié)在工作記憶中的維持。同時,這種增強只出現(xiàn)在延時階段的晚期,而被試的注意力水平在整個延時階段應(yīng)當(dāng)保持一致,因此并不太可能表征了注意水平的變化。最后,通過研究四可進一步發(fā)現(xiàn),不管前后兩個刺激間的延時是200、400還是1300毫秒,交叉模式下中央電極區(qū)域記錄到的P170成分均小于單一模式的P170幅值,而對于后部區(qū)域記錄到的N140及P220成分的幅值,其在交叉模式條件的幅值均顯著大于單一模式條件。這一結(jié)果提示,當(dāng)被試掌握了視覺-觸覺交叉模式的想配對關(guān)系之后,對前一刺激表征的腦電信號會穩(wěn)定地受到相繼的來自交叉模式感覺通路的信息的調(diào)制,且這種調(diào)制不受刺激間延時的影響。這一結(jié)果提示,視覺-觸覺交叉模式聯(lián)結(jié)的習(xí)得可以影響對視覺反應(yīng)的早期腦電信號。

2.總結(jié)論

有趣的是,LPN僅僅在交叉模式下顯示出了學(xué)習(xí)效應(yīng),因此該成分可能只參與到交叉模式的配對聯(lián)想學(xué)習(xí)的神經(jīng)活動中。在CNV中僅觀察到模式效應(yīng)而無學(xué)習(xí)效應(yīng),可能表征了交叉模式和單一模式下,與工作記憶有關(guān)的神經(jīng)活動的差異。同時,在交叉模式下延時階段晚期的a頻段振蕩可能表征了與交叉模式工作記憶有關(guān)的神經(jīng)活動。結(jié)果提示:1)通過執(zhí)行配對聯(lián)想學(xué)習(xí)任務(wù),被試可以在較短的時間內(nèi)(約半小時)習(xí)得配對規(guī)則,這種學(xué)習(xí)可以反映在頭皮腦電上。2)這種皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化可以誘發(fā)大腦皮層的可塑性變化,在EEG信號上反映為若干個連續(xù)的腦電成分,而這些成分與行為學(xué)任務(wù)中的事件依次對應(yīng)、相關(guān)。綜上,這些結(jié)果為我們了解感覺交叉模式下聯(lián)想配對的建立和記憶的形成背后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化提供了切入點,為進一步研究跨通道感覺聯(lián)結(jié)的建立和維持提供了實驗基礎(chǔ)。
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本研究的不足和未來研究的開展方向

從本研究的結(jié)果可知,在交叉模式配對聯(lián)想學(xué)習(xí)的過程中,至少有3個功能成分/網(wǎng)絡(luò)被依次激活,即表征第一個刺激的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、將信息在前后兩刺激間進行傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及對刺激屬性和聯(lián)結(jié)信息進行保持的工作記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。但是,根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù),并不能很好的將表征第一個刺激的和將信息在前后兩刺激間進行傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在時間上區(qū)分開來,只知道送兩個事件發(fā)生在N400/P400結(jié)束么前(N400/P400參與其中)。我們可以在被試習(xí)得S1-S2配對后,將測試任務(wù)更改為S2-S1配對,則此時EEG上對第一個刺激的表征發(fā)生改變,而對兩者配對聯(lián)結(jié)的表征應(yīng)該未發(fā)生變化。通過對S1-S2和S2-S1試次中的腦電信號進行對比,就可在時間上對表征前一個刺激的屬性和表征前后刺激聯(lián)結(jié)的電生理指標(biāo)進行分離。雖然有研究表明對配對聯(lián)結(jié)的逆向提取較為困難,但是其中的腦機制依然不明確,值得研究。

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參考文獻（略）

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本文編號：152377