儿童工作记忆的事件相关电位

采用事件相关电位(ERPs)技术探讨了类似于Delayed-Matching-to-Sample任务范式下12~13岁儿童的工作记忆神经机制. 实验结果显示, 无论熟悉客体还是新客体, 工作记忆的ERPs均显示了潜伏期350 ms左右的一个晚正成分, 新客体的潜伏期比熟悉客体有所提前; 相比熟悉客体, 新客体的工作记忆在ERPs波形上表现出更正走向, 这种大脑活动主要发生在额区-中央区. 在分别追踪新靶和熟悉靶的工作记忆任务条件下, 靶与分心物的ERPs波形在150 ms后出现分离, 且靶刺激均比分心物更正; 新分心物、熟悉分心物显示出150~350 ms的额区新/旧效应以及350~550 ms的顶区新/旧效应; 靶的新/旧效应不同于分心物新/旧效应, 新靶更正, 且主要发生在250 ms之后; 与熟悉靶相比, 新靶出现P3a成分. 本研究结果揭示了儿童工作记忆神经机制的时空特征, 且某些特征不同于成人.     

知觉和语义表征关系的ERP研究

利用ERP技术, 采用图-词延迟匹配的工作记忆任务范式, 探讨知觉和语义表征在名字匹配、类别匹配和不匹配3种条件下大脑加工过程的ERPs差异. 研究发现, 知觉和语义表征3种匹配条件出现了N1, P2, 类似N400以及P300成分. 3种条件在不同时程和头皮分布上的差异主要表现在类似N400和P300上. 对类似N400, 知觉和语义表征不匹配最负, 其次是类别匹配, 名字匹配振幅最小, 三者平均振幅差异显著. 知觉和语义表征名字匹配条件出现了早期P300成分; 对晚期P300, 在前额区类别匹配更正, 而在后部脑区, 不匹配条件更正. 250~450 ms的差异波比较发现, 名字匹配和不匹配的差异波显著正于类别匹配与不匹配的差异波, 前者主要表现在中央区, 后者主要表现在右侧额区. 研究结果从图和词跨形式加工角度说明概念一致和类别相关具有不同机制. 知觉和语义表征名字匹配条件中早期P300的出现为模板匹配和重复抑制的易化理论提供了支持.     

内隐和外显记忆测验中相关性差异的ERP研究

采用学习-再认范式, 利用事件相关电位(ERPs)技术, 探讨社会认知领域中的相关性(主相关词和他相关词)在内隐和外显记忆测验中的差异. 结果发现, 无论在内隐还是在外显记忆测验中, 他相关词都比主相关词的ERP波形更负; 在社会性材料的语义加工过程中, 存在N400效应; 在700~900 ms时程上, 存在提取方式的ERP分离: 在内隐提取过程中, 相关性的ERP之间不存在差异; 而在外显提取过程中, 两者的ERP存在显著差异; 利用Curry6.0系统进行ERPs溯源分析发现, 在400 ms上主相关词和他相关词都激活了左楔前叶, 而他相关词额外激活了右楔前叶, 在600 ms上二者的大脑发生源都在左楔前叶. 总之, 实验结果表明, 人类对主相关词和他相关词的认知是不同的, 对与自身关系更密切的他相关词反应更强, 这体现了对与自身关系更密切刺激的注意偏向.     

编码和提取对项目+背景捆绑机制的影响

采用事件相关电位(ERP)技术考察了情景记忆编码和提取对语义表征和颜色背景“捆绑”神经机制的影响. 15名大学生被试参与实验, 以汉字为刺激材料, 采用学习-测验(背景回忆和背景再认任务)研究范式. 数据处理采用事件相关的EEG时频分析、相干分析和独立成分分析(ICA). 结果表明, 比较编码中项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于额区, 时程为600~800 ms; 独立成分分析得到的额区成分说明, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到前额、右顶和左顶-枕区电极的三角形相干结构, 2个条件的差异发生在800 ms. 比较提取过程的项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于中央顶区和顶枕区, 发生在400 ms; 独立成分分析得到顶枕部脑区成分, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到右半球前部和顶枕部脑区电极的相干成分, 2个条件的差异发生在1400 ms. 研究结果证实, 编码和提取对“捆绑”的影响不同, 这种影响体现在不同脑区参与认知神经活动的程度不同. 尤其证实了在提取过程中, 顶枕部脑区活动是“捆绑”的特异性活动; 额-顶枕部相干活动是情景记忆中“捆绑”过程普遍存在的大脑活动.     

上下视野不对称性的事件相关电位

利用事件相关电位(ERP)研究上下视野在电生理反应上和注意上的不对称性. 实验采用目标检测任务. ERP早期成分的结果显示, 与上视野刺激相比, 下视野刺激在枕顶区诱发出较小的P1和较大的N1; 而ERP晚期成分(N2和P3)则没有表现出上下视野的差异. 此外, P1成分的注意增强效应在上视野表现的比在下视野更大. 这些结果提示, 上下视野的功能差异不仅体现在早期的视觉信息处理上, 还体现在对早期视诱发的注意调控上.     

视觉分类的时间过程:事件相关电位提供的电生理证据

视觉分类是来自视觉刺激的传入特征集与源自概念知识的预期特征集之间的相互作用过程, 包括匹配提取加工和冲突抑制加工. 本研究采用事件相关电位(ERP)探索视觉分类的时间过程. 结果表明, 预期特征集越大则N1波幅越大, 显示出预期特征集对注意的调节效应; 当预期特征集大于或等于2时, 引出了明显的N2成分, 显示出预期特征与传入特征不一致时的冲突效应; 类别判断在晚正成分(late positive component, LPC)成分上有明显反映, LPC对冲突刺激的抑制加工也相当敏感. 分析表明, 视觉分类加工的时间过程如下: 选择性注意、特征知觉、特征匹配/提取、类别判断/冲突抑制, 其中类别判断是分类的核心过程, 但前3个子过程构成了分类的基础. 本研究结果支持高水平分类加工主要反映在LPC上的结论.     

视觉工作记忆内容维持的大脑神经机制

视觉工作记忆指短暂维持不在视域内信息并进行活跃认知加工的过程,在人类高级认知活动中具有极其重要的作用.但是,目前关于人类大脑在视觉工作记忆维持阶段对多特征复杂客体(例如,面孔信息和房子信息)信息的认知加工机制还没有得到深入的研究.另外,对不同的客体信息进行维持是否对应不同的认知加工模式,以及视觉工作记忆维持阶段负荷效应的神经基础还没有得到广泛的研究.因此,本研究从面孔信息和房子信息的视觉工作记忆任务出发,采用行为实验和功能核磁共振技术探究视觉工作记忆维持阶段中对不同记忆内容的行为表现、大脑激活强度、视觉皮层解码机制及其负荷效应,为大脑功能方面对于视觉工作记忆内容的表征提供具有价值的影像学依据.研究结果表明,被试在对复杂客体的视觉工作记忆任务中表现出视觉工作记忆容量的有限性和负荷效应,可以通过双侧海马旁、双侧顶内沟的激活强度和V4、双侧梭状回、双侧颞上沟的信息解码正确率区分视觉工作记忆维持内容.另外,双侧壳核的激活强度则体现了视觉工作记忆负荷效应.     

同族和异族面孔的不对称认知神经表征

研究了对相同和不同民族面孔的认知神经加工是否存在差异. 记录了在知觉任务中被正性或负性情感启动的同族和异族面孔所诱发的事件相关电位(event-related potentials, ERPs). 研究发现, 情感联结启动不会影响异族面孔所诱发的ERPs. 但是, 对于同族面孔所诱发的ERPs, 相对于正性情感启动, 负性情感启动使得前额叶负波N100和N2的幅度增大, 但使得晚正成分LPP的幅度减小, 并且N100的幅值与被试对同族成员的负性态度评价得分相关. 这些结果表明, 多层次的神经机制参与了对同族面孔个体化的加工.     

稳态视觉诱发电位及其在视觉选择性注意研究中的应用

以固定频率发生周期性变化的视觉刺激信号进入大脑后,将会诱发一系列与之频率相同的周期性脑电位,这个电位叫做稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potentials, SSVEP). SSVEP广泛应用于脑机接口和人类认知研究中.相同频率下, SSVEP的振幅高低与视觉注意资源分配具有相关性,因此在视觉选择性注意研究中常常使用SSVEP作为表征注意分配的电生理指标.以SSVEP为指标进行视觉选择性注意研究时,主要的应用手段是频率标记.频率标记是指让被标记刺激发生特定频率的周期性变化,从而诱发与之频率相同的SSVEP,并以每个刺激诱发的SSVEP的振幅作为注意资源分配水平的指标.根据研究目的不同,在频率标记的基础上进一步发展出了快速周期性视觉刺激范式和随机运动点阵范式用于视觉注意的研究.视觉选择性注意中, SSVEP适用于基于空间的注意和基于特征的注意研究.今后使用SSVEP对视觉选择性注意进行研究时,可以试图增加如情绪诱发、奖励和惩罚、工作记忆表征等影响视觉选择性注意的研究变量,也可以以SSVEP为指标,建立基于特征的注意和基于空间的注意之间的联系.此外,脑机接口研究中开发的针对SSVEP的算法也许可引入视觉选择性注意研究中.     

Science Bulletin 2016年第4期中文概要

正预存记忆表征对重复启动N250r和N400的调节聂爱情,叶景恒,李旻烨已有研究显示,面孔重复启动引起的N250r和N400成分为其预存表征所调节.然而,目前鲜见立即重复至3 min间重复间隔条件的相关报道;同时,不同预存记忆表征对重复启动的调节作用也未见报道.为此,本研究探讨了1.5 min左右间隔条件下预存记忆表征对面孔和字符激活成分的调节.结果显示,名人面孔和真字均记录到显著的前额N250r和前额N400;不熟悉面孔仅记录到中央-顶区N400;非字关联的成分边缘显著.说明N250r可持续到1.5 min;额区N250r和额区N400均为预存记忆表征所调节.     

空间低频滤波对人类整体和局部知觉的影响

利用功能磁共振(fMRI)测量血液动力学反应, 研究空间低频滤波对周边视觉加工刺激整体和局部性质的神经机制的影响. 实验中使用的复合字母具有宽带空间频率成分(宽带刺激)或通过反差平衡技术滤除其空间低频成分(CB刺激), 随机呈现在左或右视野. 被试分别辨别复合字母的整体和局部形状. 实验发现, 与注意局部性质相比, 注意宽带或CB刺激的整体性质在中央枕区皮层引起更强的激活. 注意整体性质还在右侧颞顶联合区(宽带刺激)和右侧梭状回(CB刺激)引起更强的激活. 注意CB刺激的局部性质激活中央额区、双侧额下回和双侧颞上回. 根据这些结果讨论了整体和局部性质加工的相互竞争对参与整体和局部加工的脑区的影响.     

非意识视觉运动知觉启动的脑机制

记录正常青年人在运动知觉实验中的事件相关电位（ERPs)与功能性磁共振成像（fMRI)。结果发现某一特定方向的视觉运动知觉可以无意识地诱导其后的运动知觉偏向于同一方向;ERP早期（100ms)与晚期（350ms)成分的波幅增大;fmRI显示该早期效应反映外纹状皮层的神经调节机制,内侧颞叶（MT／MST）和顶叶内皮质的高级视觉加工区域也被激活。该结果提供了运动知觉启动效应的机制,是运动知觉刺激的方向选择性神经响应相互作用观点的直接证据,支持基于计算模型的对立的运动知觉启动理论,不支持神经反应不应期假说。     

知觉组织在人类视觉皮层的神经机制

利用事件相关电位(ERP)研究知觉组织在人类视觉皮层的神经基础. 使用的刺激图形是由局部元素均匀分布组成的正方形阵列(一致性刺激)和局部元素依据空间相邻性或颜色相似性形成行或列组织的正方形阵列(知觉组织刺激). 刺激图形随机呈现在视野中的一个象限, 被试做行或列组织的判断, 同时记录其ERPs. 实验发现, 一致性刺激与知觉组织刺激都能够诱发1个ERP早成分C1, 其幅度在刺激呈现后70 ms左右达到峰值, 并且其极性随刺激所处的上下视野变化. 基于真实脑边界元模型的偶极子分析结果表明, C1的源可定位于距状裂皮层, 其幅度受到相邻性知觉组织的调制. 这种知觉组织效应对于上视野刺激较强, 下视野刺激较弱. 这些结果为人类初级视皮层参与知觉组织的早期过程提供了ERP证据.     

顶中区N200:一个中文视觉词汇识别特有的脑电反应

除中文外,世界上现今使用的几乎所有文字均为拼音字母文字(如英文),其词汇识别涉及分辨几十个字母或语音单位的一维线性组合.中文词汇包含数量众多的方块汉字,需要在部件、单字和多字层次上抽取复杂的形状和空间信息.两类文字视觉形态上的巨大差异,是否对应不同的大脑加工过程?对于这个心理学和脑科学的重大问题,过去30多年的实验研究并没有得出明确的结论.采用脑电技术和视觉词汇判断任务,让以汉语为母语的被试区分真词和假词,结果显示,中文双字词在其呈现后约200ms诱发了一个负走向的、以脑顶部和中央区域为中心、分布广泛的脑电反应,称为顶中区N200.此外,词汇重复呈现时,该N200出现一个罕见的、大幅度的增强效应.类似的效应在英文等字母文字的识别中并不存在,提示顶中区N200是一个中文特有的脑电反应.进一步的实验表明,该N200不反映感知觉加工,也不反映语音、语义加工,而反映词形加工,提示中文词汇在其识别过程的早期就完成了对个体词形的视觉分析,涉及相当广泛、高级的视觉加工脑区.作者最近提出的汉字拼义理论,把汉字同拼音文字并置为成熟的人类文字仅有的2个逻辑类型,指出相对于拼音文字,汉字是更为彻底的视觉文字,其脑机制应该更注重视觉加工.拼义理论与顶中区N200的发现相互支持,从理论和实验2个方面揭示了中文的独特性,强有力地论证了它与拼音文字的本质区别.     

工作记忆刷新训练对儿童流体智力的影响

近年来的研究发现, 通过训练个体的工作记忆能力可以提高其流体智力水平. 但是, 以往的研究混淆了工作记忆存储功能与中央执行功能对训练效果的影响. 该研究采用活动记忆任务, 通过双盲对照实验设计, 对9~11岁儿童的工作记忆刷新能力进行训练. 研究结果发现, 通过工作记忆刷新能力的训练, 儿童的流体智力得到显著提高. 研究表明, 通过工作记忆训练使得流体智力水平提高与工作记忆中央执行功能的改善有关.     

临床抑郁症和阈下抑郁个体的时间知觉模式及其神经机制

抑郁症患者通常自我报告时间感知变慢,但是抑郁水平如何影响其时间知觉的问题并未得到解决.本研究通过行为实验及事件相关电位技术,采用时间等分任务范式,考察临床抑郁症患者和阈下抑郁个体在400~1600 ms范围内时间知觉的行为特点与可能的机制.结果发现:(1)临床和阈下抑郁症组的韦伯比例均高于对照组,主观等分点与对照组无差异,临床和阈下抑郁组均表现出"长时距高估,短时距低估"的趋势.(2)阈下抑郁组的韦伯比例与其抑郁程度正相关,但主观等分点与其状态抑郁和特质抑郁均不相关.(3)阈下抑郁组的P2波幅呈下降趋势,CNV潜伏期延迟,且在400 ms时距上,LPCt的波幅降低,但N1波幅与对照组无差异.上述结果提示,阈下抑郁组与临床抑郁症组的时间知觉表现出类似的改变,并且随着抑郁程度的加深,被试在时间加工中表现出了更多的变异.阈下抑郁个体时间知觉的改变,可能与内部时钟阶段无足够的认知资源参与时间加工有关.此外,阈下抑郁组CNV峰值潜伏期延迟,其后伴随的正向偏转LPCt波幅减小,反应时变慢,提示阈下抑郁组在决策阶段也表现出一定的改变.     

经颅直流电刺激左背外侧前额叶减少对群际威胁注意偏向

对威胁信息的注意偏向虽然有保护作用,但持续的注意偏向既会占用更多认知资源,也会造成焦虑,干扰个体的判断和决策.注意偏向与左侧背外侧前额叶皮层(DLPFC)的活动水平呈现负相关.本研究应用经颅直流电刺激(tDCS)技术并结合点探测任务,考察通过tDCS刺激改变左侧DLPFC的活动水平是否会减少对群际威胁信息的注意偏向.结果发现,与伪刺激条件相比,阳极刺激显著降低了对群际威胁的注意偏向.进一步分析发现,当面孔与探测目标一致时,在伪刺激组,被试对出现在威胁群体面孔后的探测目标的反应时显著短于出现在无威胁群体面孔后的探测目标的反应时;而在阳极刺激组,并未发现注意偏向.这些结果表明,阳极tDCS刺激左侧DLPFC可以有效减少对群际威胁信息的注意偏向.     

注意对面孔识别中年龄偏差的调节

人们对同龄面孔的知觉和记忆绩效要优于他龄面孔,这被称为面孔识别的年龄偏差.本研究通过操纵注意条件来考察注意资源是否会影响年龄偏差,并进一步探讨其机制.实验1采用听觉和视觉分心任务,考察成人被试在不同注意条件下对成人面孔和儿童面孔的再认绩效差异.结果发现,被试在完全注意条件下,出现了年龄偏差;而在分配性注意条件下,年龄偏差消失.实验2引入组合面孔任务检验了注意资源对于面孔整体加工水平的影响.结果发现在完全注意条件下,被试仅对同龄的面孔进行整体加工;而分配性注意条件下,被试对同龄及他龄面孔都无法进行整体加工.研究结果提示,相比他龄面孔,人们对同龄面孔能更有效地利用注意资源,这种利用表现在对同龄面孔的整体加工上.     

基于临界负荷择选硫和氮沉降控制

为了科学地制定酸沉降控制政策, 基于稳定状态质量平衡法(SMB)建立了临界负荷函数, 绘制出二维临界负荷函数曲线图, 提出可将该曲线图定义出五种不同的控制区域, 即临界负荷区(无需控制区)、S沉降控制区、N沉降控制区、S和N沉降选择控制区以及S和N沉降同时控制区, 根据沉降状态点落在不同的控制区域内选择相应的控制途径. 考虑到中国盐基阳离子沉降(BC_dep)高的特点, 将BC_dep作为变量, 得到三维的临界负荷函数曲面与硫和氮沉降控制区. 以广州地区的赤红壤为例, 根据当前沉降数据和植被数据, 结合采样实测的土壤数据, 计算得到当前状态下的沉降点位于临界负荷区, 但若BC_dep下降75%, 则位于S沉降控制区, 表明应进行硫沉降的控制; 若进一步考虑营养氮的临界负荷值, 则当前的沉降状态处于N沉降控制区内, 随着BC_dep值的下降, 逐步转变为S和N沉降同时控制区, 表明应同时控制硫沉降和氮沉降.     

干扰项注意水平对选择性注意抑制过程的影响

使用负启动范式考察在选择性注意的抑制过程中干扰信息获得的注意水平对抑制强度的影响. 在基于客体的负启动任务和重复启动任务中, 通过操纵目标项与干扰项之间的空间重叠或分离来改变目标项与干扰项获得的注意资源, 进而考察干扰项注意水平的变化所引起的负启动效应的相应变化. 实验结果发现, 与空间分离条件相比, 在部分重叠条件下产生了更大的负启动效应, 说明增加对干扰项的注意水平, 会使其受到的抑制作用相应地增强, 这是由于注意水平的提高使得干扰项的早期激活强度增大, 从而引起了更强的抑制反馈. 这一结果与Houghton和Tipper的抑制模型是一致的. 研究中还发现, 正启动效应也随着对目标项注意水平的提高而显著增大, 进一步证明了本研究操纵注意水平的方法的有效性.