漢字心理旋轉(zhuǎn)的皮層相互作用網(wǎng)絡(luò).pdf

1、由Shepard和Metzler在1971年提出的心理旋轉(zhuǎn)是研究心理空間成像產(chǎn)生和調(diào)控的著名實(shí)驗(yàn)。在心理旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，研究者展示給受試者一對旋轉(zhuǎn)后的圖像，并要求他們分辨成對的圖像是否鏡像。研究者發(fā)現(xiàn)，隨著角度的增大，受試者需要更長的時(shí)間來做出反應(yīng)。幾十年來，大量的研究試圖解釋心理旋轉(zhuǎn)背后隱藏的心理、生理學(xué)機(jī)理。心理旋轉(zhuǎn)的認(rèn)知過程與復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，大多數(shù)重要工作都集中在皮層網(wǎng)絡(luò)的研究上，而在這方面，科學(xué)家都贊同頂葉皮層和運(yùn)動皮層組成的分

2、布式神經(jīng)系統(tǒng)完成了心理旋轉(zhuǎn)的處理。但是，到現(xiàn)在為止，心理旋轉(zhuǎn)中皮層相互作用網(wǎng)絡(luò)缺乏文獻(xiàn)研究。僅僅有一些文章依據(jù)神經(jīng)活動的先后順序，推測了可能的皮層聯(lián)系；這些可能的皮層聯(lián)系隨著心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)難度的變化而變化。特別地，一些研究者懷疑以漢字作為旋轉(zhuǎn)刺激物時(shí)，心理旋轉(zhuǎn)策略和腦皮層相互作用網(wǎng)絡(luò)隨著任務(wù)難度的變化而改變，而這一論斷需要更多神經(jīng)生理學(xué)證據(jù)的證明。因此，皮層之間相互作用分析有助于解釋漢字心理旋轉(zhuǎn)中的認(rèn)知過程。神經(jīng)工程師們?yōu)榱嗣枋龃竽X皮層之

3、間的相互作用，提出了大量的定量腦電信號分析方法。與傳統(tǒng)的方法，如互相關(guān)、交互信息和相干分析相比，基于格蘭杰因果性(Granger Causality)的Partial directed coherence(以下簡稱PDC)分析成功地描述了皮層相互作用的方向性和強(qiáng)度。本文借助PDC描述認(rèn)知處理中的皮層聯(lián)系，我們試圖利用基于腦電信號的多通道自回歸模型，研究漢字心理旋轉(zhuǎn)下的皮層相互作用網(wǎng)絡(luò)。本研究中，我們設(shè)計(jì)漢字心理旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)角度分別為0

4、°、±60°、±120°和180°，并采集9名志愿者的頭皮腦電信號(男女比為6：3)。我們利用基于多變量格蘭杰因果性的PDC分析方法，來分析皮層之間的相互作用關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)，在±60°和±120°情況下，不論是在頂葉還是運(yùn)動皮層，側(cè)向的腦半球間作用關(guān)系都表現(xiàn)為從右到左，而且隨角度的增加而加強(qiáng)。頂葉和運(yùn)動皮層之間的主要相互作用，在±60°和±120°下是向前的；但在±120°時(shí)，出現(xiàn)了這兩個皮層間雙向的作用關(guān)系。對于180°，運(yùn)動皮層的側(cè)