当工作记忆负载达到容量极限时多通道脑电的因果连接-生物医学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下独立进行研究工作取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容和致谢的地方外，论文中不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津医科大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有 关部门或机构送交论文，并编入有关数据库。 本论文属于 必威体育官网网址 ，在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址 。 （请在相对应的方框内打“√” ） 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 导 师 签 名 ： 日期： 年 月 日 天津医 天津医科大学硕士学位论文 研究目的 中文摘要 工作记忆（Working Memory, WM）是重要的认知功能之一，当工作记忆负 载增加到容量极限时，行为学错误增加。为什么达到容量极限以后工作记忆功 能下降是神经科学关注的重要问题。本论文从神经信号因果连接的角度，以健 康受试者在不同工作记忆负载下的因果连接为研究对象，研究当工作记忆负载 增加，直至容量极限时，多通道脑电（multi-channel electroencephalographs, EEGs） 因果连接的变化规律，为研究工作记忆容量极限的脑网络机制提供支持。 研究方法 1. 实验数据：16 名健康受试者，年龄在 19-30 岁，分别记录每名受试者在视觉 工作记忆模式下负载从 1 到 6 的 32 通道 EEGs 和工作记忆行为学数据，每个 工作记忆负载下 16 名受试者共 208 次实验数据。 2. 工作记忆行为学的分析：16 名受试者在工作记忆负载 1-6 的反应时间、正确 率，计算工作记忆容量极限。 3. 数据预处理：去除原始 EEGs 中的基线漂移、工频干扰、垂直和水平眼电造 成的伪迹等。 4. 时频与空间分布分析：应用短时傅里叶变换对每个通道 EEG 进行时频分析， 研究工作记忆的关键通道和特征频段。提取特征频段分量。计算特征频段能 量的空间分布。 5. 计算工作记忆 EEGs θ 频段的定向传递函数（directed transform function, DTF）：基于多变量频域 Granger 因果分析方法，分别计算 16 名受试者在工 作记忆负载为 1-6 时工作记忆任务中，EEGs θ 频段分量的定向传递函数 DTF。 6. 构建因果网络，计算因果连接强度：基于 DTF 矩阵构建的因果网络，计算全 脑的因果连接强度（DTFglobal）；计算 3 个脑区（额区、中央区、顶区）内部、 3 个脑区之间的因果连接强度；计算因果连接强度的空间分布。 7. 统计学分析：采用单因素方差分析方法，分析工作记忆负载 1-6 下 16 名受试 者的 208 次实验结果之间的差异，组间两两比较采用 Student Newwan Keuls 检验。 I 研究结果 1. 工作记忆负载 1-6 的行为学结果 工作记忆负载 1 到 6 的反应时间分别为：388.04±13.26 ms、476.99±6.89 ms、 566.99±16.42 ms、643.08±9.69 ms、725.59±39.03 ms、803.48±29.78 ms （p0.001）。 工作记忆负载 1 到 6 的行为正确率分别为：97.78±0.94%、96.95±1.11%、 95.77±0.51%、95.83± 1.48%、85.56±2.17%、83.75±2.13%（p0.001）。 16 名受试者的平均工作记忆容量极限为 4.13±0.15。 2. 工作记忆负载 1-6 的 EEGs 时频与能量的空间分布 在工作记忆延迟阶段，EEGs 的能量主要集中于 θ 频段（4-8 Hz），主要集中 于额叶，θ 频段的能量会随着工作记忆负载从 1 到 4 而增加，负载从 4 到 6 而趋 于平稳。 3. 工作记忆负载 1-6 的 EEGs θ 频段的因果连接 3.1 因果矩阵 当工作记忆负载从 1 增加到 4 时，额-顶区和额区内部的因果连接增强，当 工作记忆负载超过容量极限，从 4 到 6 时，因果连接减弱。 3.2 因果连接强度 全脑的因果连接强度 DTFglobal：工作记忆负载从 1 到 6 分别为 0.0136± 0.0007、0.0143±0.0005、0.0148±0.0004、0.0154±0.0004、0.0144±0.0