第一部分交叉模式配對(duì)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(jué)刺激在屬性上通常千差萬(wàn)別。比如,視覺(jué)刺激中的顏色屬性和聽(tīng)覺(jué)刺激的音調(diào)屬性,與軀體感覺(jué)上的任何一種屬性都不能建立對(duì)等的聯(lián)系;在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)中,也找不到相當(dāng)于觸覺(jué)感知中對(duì)癢的體驗(yàn)。盡管來(lái)自不同通道的感覺(jué)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(lèi)對(duì)這些感覺(jué)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(qiáng)大的生存和行為優(yōu)勢(shì)。除了具備有針對(duì)性地、交替地使用這些感覺(jué)信息的能力之外,在對(duì)交叉模式事物進(jìn)行感知時(shí),若當(dāng)某一種感覺(jué)輸入減弱,我們?nèi)员３至藢?duì)該事物進(jìn)行識(shí)別的能力。同時(shí),對(duì)各種通道輸入的感覺(jué)刺激進(jìn)行整合的能力,也極大地增強(qiáng)了人類(lèi)對(duì)外界事物進(jìn)行偵測(cè)和識(shí)別能力,比如對(duì)物體的交叉模式感知可顯著地加快反應(yīng)速度以。由于來(lái)自不同感覺(jué)模式的信息常�；ハ嘌a(bǔ)充,所以這些經(jīng)過(guò)交叉模式整合的感覺(jué)信息,就為人們提供了遠(yuǎn)大于環(huán)境中任何一種單一感覺(jué)所能提供的信息。例如,當(dāng)被蒙上眼睛堵住鼻子時(shí),我們甚至無(wú)法區(qū)分出喝下去的是可樂(lè)還是雪碧。考慮到交叉模式的信息處理在人類(lèi)生活中舉足輕重,因此,研究人類(lèi)大腦中處理交叉模式信息的神經(jīng)生理學(xué)機(jī)制便顯得格外重要。
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第二部分實(shí)驗(yàn)研究研究一:視覺(jué)-觸覺(jué)交叉模式配對(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)的腦電研究

1.引言

本項(xiàng)研究旨在通過(guò)交叉模式的延時(shí)配對(duì)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(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)和工作記憶的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立過(guò)程。研究中分別記錄了正常被試在完成視覺(jué)-視覺(jué)單一模式和視覺(jué)-觸覺(jué)交叉模式的配對(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)的頭皮腦電,通過(guò)觀測(cè)先后兩個(gè)刺激中間的延時(shí)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(shí)間推移的變化,來(lái)研究交叉模式下配對(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)和工作記憶的神經(jīng)機(jī)制。在交叉模式的延時(shí)配對(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)任務(wù)里,刺激與刺激間的延時(shí)過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生如下的神經(jīng)活動(dòng);1)表征前一個(gè)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(jìn)行跨通道傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被激活,以對(duì)刺激屬性和聯(lián)結(jié)信息進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(ài)下堡優(yōu)勢(shì)手量表檢測(cè)結(jié)果,所有的被試均為右利手根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察測(cè)試,被試雙手的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)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(huì)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(huì)影響頭皮腦電信號(hào)準(zhǔn)確性的生理和精神疾病。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后被試可當(dāng)場(chǎng)得到80元人民幣的報(bào)酬。在正式實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中,用于幫助確定實(shí)驗(yàn)流程和刺激參數(shù)。

第一部分交叉模式配對(duì)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(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)和記憶......19
第二部分實(shí)驗(yàn)研究......30
研究一:視覺(jué)-觸覺(jué)交叉模式配對(duì)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(shí)驗(yàn)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(jià)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(duì)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(qiáng)的a頻段振蕩來(lái)說(shuō),由于其并不顯示模式效應(yīng),也沒(méi)有在未學(xué)會(huì)配對(duì)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(shí),這種增強(qiáng)只出現(xiàn)在延時(shí)階段的晚期,而被試的注意力水平在整個(gè)延時(shí)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(guò)研究四可進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),不管前后兩個(gè)刺激間的延時(shí)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(duì)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(jué)-觸覺(jué)交叉模式的想配對(duì)關(guān)系之后,對(duì)前一刺激表征的腦電信號(hào)會(huì)穩(wěn)定地受到相繼的來(lái)自交叉模式感覺(jué)通路的信息的調(diào)制,且這種調(diào)制不受刺激間延時(shí)的影響。這一結(jié)果提示,視覺(jué)-觸覺(jué)交叉模式聯(lián)結(jié)的習(xí)得可以影響對(duì)視覺(jué)反應(yīng)的早期腦電信號(hào)。

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(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)的神經(jīng)活動(dòng)中。在CNV中僅觀察到模式效應(yīng)而無(wú)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(dòng)的差異。同時(shí),在交叉模式下延時(shí)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(dòng)。結(jié)果提示:1)通過(guò)執(zhí)行配對(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)任務(wù),被試可以在較短的時(shí)間內(nèi)(約半小時(shí))習(xí)得配對(duì)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(dòng)態(tài)變化可以誘發(fā)大腦皮層的可塑性變化,在EEG信號(hào)上反映為若干個(gè)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(duì)應(yīng)、相關(guān)。綜上,這些結(jié)果為我們了解感覺(jué)交叉模式下聯(lián)想配對(duì)的建立和記憶的形成背后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化提供了切入點(diǎn),為進(jìn)一步研究跨通道感覺(jué)聯(lián)結(jié)的建立和維持提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
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本研究的不足和未來(lái)研究的開(kāi)展方向

從本研究的結(jié)果可知,在交叉模式配對(duì)聯(lián)想學(xué)習(xí)的過(guò)程中,至少有3個(gè)功能成分/網(wǎng)絡(luò)被依次激活,即表征第一個(gè)刺激的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、將信息在前后兩刺激間進(jìn)行傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及對(duì)刺激屬性和聯(lián)結(jié)信息進(jìn)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(gè)刺激的和將信息在前后兩刺激間進(jìn)行傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間上區(qū)分開(kāi)來(lái),只知道送兩個(gè)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(duì)后,將測(cè)試任務(wù)更改為S2-S1配對(duì),則此時(shí)EEG上對(duì)第一個(gè)刺激的表征發(fā)生改變,而對(duì)兩者配對(duì)聯(lián)結(jié)的表征應(yīng)該未發(fā)生變化。通過(guò)對(duì)S1-S2和S2-S1試次中的腦電信號(hào)進(jìn)行對(duì)比,就可在時(shí)間上對(duì)表征前一個(gè)刺激的屬性和表征前后刺激聯(lián)結(jié)的電生理指標(biāo)進(jìn)行分離。雖然有研究表明對(duì)配對(duì)聯(lián)結(jié)的逆向提取較為困難,但是其中的腦機(jī)制依然不明確,值得研究。

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參考文獻(xiàn)（略）

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本文編號(hào)：152377