發(fā)布時間：2017-05-15 07:04

  本文關鍵詞：基于雙眼競爭范式與EEG的視覺信息處理相關實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：通常情況下,我們兩只眼睛看到的圖像略有不同。大腦將投射入眼的信息整合創(chuàng)建一個單一、連貫,立體呈現(xiàn)的視覺場景。但若每只眼睛觀看不可調(diào)和的不同圖像,那又會發(fā)生什么?這樣的刺激會引起什么樣的視覺感知經(jīng)歷?許多人的直覺是,大腦仍然會試圖融合兩幅圖像或簡單地選擇其中之一。然而,真實情況是雙眼感覺圖像在交替變換,一只眼睛的圖像處于意識支配狀態(tài),此時投射到另一只眼的圖像受到抑制,隨后支配的知覺與受抑制的知覺發(fā)生周期性交替。這就是所謂的雙眼競爭。雙眼競爭被認為是一種研究視覺知覺選擇和視覺意識形成機理的重要范式,其具有基本穩(wěn)定的輸入(每只眼睛相同的圖像一直呈現(xiàn))和交替變化的知覺。雙眼競爭可以用來研究以下問題:1、大腦的視覺感覺處理:在什么視覺處理層次處理視覺相關知覺。2、感覺選擇:大腦如何解決不同刺激之間的競爭,并選擇把其中的一個帶入意識。3、無意識加工:受抑制的圖像的哪些特征在無意識下仍然可以得到加工,這一過程是否受其它感覺通道的影響。雙眼競爭的研究內(nèi)容主要包括外源性刺激的物理特征與外源性事件對視覺感知的影響,以及受試者內(nèi)在因素對雙眼競爭下視覺感知的調(diào)節(jié)。雙眼競爭早期研究主要以受試者感覺的主觀報告作為指標,誤差較大。近來雙眼競爭與EEG、f MRI等技術的結合從神經(jīng)生理層面極大拓展了對雙眼競爭的認識。而限制EEG在雙眼競爭中廣泛應用的因素是難以通過EEG信號對感知交替變換進行有效區(qū)分。穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)是一種與視覺感官刺激相關的電位,當受試者受到一個固定頻率的視覺刺激的時候,在大腦的視覺皮層相關區(qū)域能記錄到一個連續(xù)、并且與刺激頻率相似的響應電信號,這個誘發(fā)電位被稱為穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位。利用SSVEP在EEG信號里為不同圖片特定頻率標記,可以作為雙眼競爭感知變換的客觀指標。連續(xù)閃爍抑制是一種不平衡的雙眼競爭范式,可以制造穩(wěn)定的無意識過程。突破-連續(xù)閃爍抑制(b-CFS)范式通過連續(xù)提升受抑制圖片對比度,從而使圖片突破抑制,進入到視覺感知當中。這一過程可以用于大腦高級認知功能的無意識加工研究。高級認知功能包括數(shù)學計算、人臉識別以及文字語義處理等。目前,對詞語語義的無意識加工機理以及其他感官能否對這一過程產(chǎn)生影響仍有爭議。基于上述分析,本課題首先進行了SSVEP平臺的搭建及針對不同受試者閃爍敏感頻率的初步篩查,在此基礎之上開展基于SSVEP系統(tǒng)的雙眼競爭下面孔感知狀態(tài)的客觀評價及其與梭狀回相關性分析,進一步利用不平衡的雙眼競爭——連續(xù)閃爍抑制范式,來研究無意識下語義加工的高級認知過程,以及無意識下的跨感官通道相互影響。本文的主要研究內(nèi)容分為以下三個部分:第一部分:穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)實驗平臺的搭建為了將SSVEP與雙眼競爭范式結合,以SSVEP作為雙眼眼競爭圖片刺激識別的“標簽”,初步搭建了SSVEP實驗系統(tǒng)。連接生物電放大器、電極帽、LED顯示屏幕、計算機搭建了硬件系統(tǒng),不同頻率閃爍刺激通過C++編寫的刺激呈現(xiàn)軟件控制LED屏幕實現(xiàn),界面主程序完成波形讀取顯示,阻抗檢測和實驗進程控制,數(shù)據(jù)存儲等功能。在此基礎上,對受試者進行了敏感刺激頻率的篩選,驗證了搭建系統(tǒng)在SSVEP應用中的可行性與可靠性,篩選出SSVEP敏感受試者,并觀察受試者的敏感頻率分布,為下一步結合雙眼競爭的實驗打下基礎。第二部分:基于雙眼競爭范式與EEG的面孔視覺感知狀態(tài)評價及其與梭狀回腦電活動相關性分析本部分實驗利用了之前搭建的SSVEP平臺。為了客觀評價雙眼競爭(BR)的交替狀態(tài)并分析梭狀回與視覺皮質(zhì)的相關性。6名受試者進行雙眼競爭實驗,受試者一只眼呈現(xiàn)8.57Hz閃爍的平靜表情面孔圖片,另一只眼分別呈現(xiàn)12Hz、15Hz閃爍的恐懼表情面孔圖片并記錄EEG信號。兩個不同頻率閃爍的刺激誘發(fā)穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP),通過短時傅里葉變換的時頻分析方法,解析面孔刺激中雙眼競爭的持續(xù)時間和交替頻率,比較兩側(cè)梭狀回面孔識別區(qū)(FFA)與視覺皮質(zhì)的相關系數(shù)。數(shù)據(jù)表明雙眼競爭下左眼觀看平靜表情面孔的時長平均411.6±73.8ms,右眼觀看恐懼表情面孔的時長平均547.6±126.7ms,交替頻率2.11±0.28Hz,左側(cè)FFA比右側(cè)FFA相對恐懼表情面孔的加工更敏感,兩側(cè)FFA對恐懼表情面孔的加工沒有頻率差異。以上結果說明,SSVEP能夠作為雙眼競爭中優(yōu)勢態(tài)感知的頻率標記,對雙眼競爭下視覺感知進行客觀評價。BR和SSVEP結合的方法可用于視覺感知神經(jīng)機制的研究。下一部份的工作將對雙眼競爭下的語義無意識加工進行研究。第三部分:雙眼競爭范式下語義無意識加工的視覺高級功能研究形狀觸覺和溫度觸覺對文字語義的無意識加工影響語義處理是一種高級認知功能,利用連續(xù)閃爍抑制范式(CFS)研究無意識下的語義處理以及形狀觸覺和溫度觸覺對語義認知的影響。實驗1通過2(字體狀態(tài))×2(形狀觸覺)的被試內(nèi)設計考察4種條件下漢字‘手機’的突破抑制時間;實驗2通過2(不同字體)×2(溫度觸覺)的被試內(nèi)設計考察4種條件下漢字的突破抑制時間,在兩個實驗中受試者看到漢字后盡可能準確迅速的按鍵盤。兩因素方差分析均未發(fā)現(xiàn)實驗1和實驗2中的主效應對反應時間、交互作用之間具有統(tǒng)計意義,在無意識下觀看詞語的反應時間沒有差別,形狀觸覺和溫度觸覺對漢字的無意識加工沒有影響。研究支持在無意識下語義信息無法得到加工的觀點,形狀觸覺和溫度觸覺對無意識下視覺的跨通道作用可能不發(fā)生在高階處理階段�？紤]到可能是由于行為學本身精度不夠高不能充分反映生理的細微變化或者是語義高級信息的無意識本身就不存在,下一步實驗中使用高時間精度的EEG研究語義無意識加工�；谑录嚓P電位N400成分的文字語義無意識加工研究在無意識狀態(tài)下,對文字相關視覺刺激是否進行語義加工仍存在很大爭議。為了弄清楚這個問題,本實驗使用事件相關電位(ERPs)中的N400成分來評判是否發(fā)生文字相關視覺刺激的語義加工。N400成分是目標詞與所在語境不匹配時大腦電信號的敏感指標。在連續(xù)閃爍抑制范式下,受試者判斷啟動詞和目標詞之間的相關性同時記錄ERPs。行為學結果趨近于隨機水平,表明這種實驗范式制造了嚴格的無意識狀態(tài)。在受試者無意識狀態(tài)下,比較語義相關組和語義不相關組的N400成分的幅值,兩者沒有統(tǒng)計學差異。這些結果表明,在無意識狀態(tài)下,沒有發(fā)生文字語義加工這一高級認知過程。本實驗從N400成分的角度得出的實驗結果支持高級語義信息不存在無意識加工的觀點。鑒于目前這個結論一直存在成立與否兩方面的證據(jù),對于這個結論我們保持審慎的態(tài)度,這需要進一步的研究,結合多種技術手段從不同的角度互相印證。
【關鍵詞】：雙眼競爭 穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位 語義識別 N400 連續(xù)閃爍抑制
【學位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R339.1
【目錄】：

• 縮略詞表5-6
• 中文摘要6-9
• 英文摘要9-13
• 前言13-19
• 第一部分：穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)實驗平臺的搭建19-27
• 材料與方法19-22
• 1. 硬件的選用與連接19-20
• 2. 軟件系統(tǒng)的設計與開發(fā)20-21
• 3. 受試者敏感SSVEP誘發(fā)頻率的篩選21-22
• 結果22-24
• 1. SSVEP硬件系統(tǒng)的實現(xiàn)22
• 2. 軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)22-23
• 3. 系統(tǒng)驗證與SSVEP誘發(fā)頻率的篩選23-24
• 討論24-27
• 第二部分：基于雙眼競爭范式與EEG的面孔視覺感知狀態(tài)評價及其與梭狀回腦電活動相關性分析27-35
• 材料與方法28-29
• 1. 受試者28
• 2. 刺激呈現(xiàn)28
• 3. 數(shù)據(jù)獲取28-29
• 4. SSVEP數(shù)據(jù)分析29
• 5. 相關性分析29
• 結果29-32
• 1. SSVEP的時頻分析29-30
• 2. 雙眼競爭指標的客觀評價30-32
• 3. SSVEP信號與FFA局部場電位的相關性分析32
• 討論32-35
• 第三部分：雙眼競爭范式下語義無意識加工的視覺高級功能研究35-50
• 實驗一：形狀觸覺和溫度觸覺對語義的無意識加工影響35-45
• 實驗 136-40
• 方法36-38
• 1. 受試者36
• 2. 實驗設計36-37
• 3. 儀器設備37
• 4. 實驗方法37-38
• 5. 實驗流程38
• 結果與分析38-39
• 討論39-40
• 實驗 240-43
• 方法40-41
• 1. 受試者40
• 2. 實驗設計40
• 3. 儀器設備40
• 4. 實驗方法40
• 5. 實驗流程40-41
• 結果41-42
• 討論42-43
• 總討論43-45
• 實驗二：基于事件相關電位N400 成分的文字語義無意識加工研究45-50
• 材料和方法45-46
• 1. 受試者45
• 2. 設備45
• 3. 電生理記錄和分析45-46
• 4. 刺激和試驗過程46
• 結果46-48
• 討論48-50
• 結論50-51
• 參考文獻51-55
• 中文綜述55-65
• 參考文獻62-65
• 個人簡歷65-66
• 致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張雅靜;賓光宇;高小榕;;雙眼競爭平均交替速率的客觀檢測[J];清華大學學報(自然科學版);2008年06期

  本文關鍵詞：基于雙眼競爭范式與EEG的視覺信息處理相關實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：367062