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基于脑电θ波特征信息分析的大脑前额皮质在字母工作记忆中作用的研究
通过前额皮质脑电θ波段(4～8 Hz)特征信息的分析,揭示大脑前额皮质在字母工作记忆过程中“信息保持与回忆”阶段作用的地位与机制.采集15名被试在3字母、5字母、7字母的不同记忆负荷下,工作记忆实验中头皮脑电图信号(EEG),并使用Morlet小波分解方法提取出各电极上的θ波段信号.在能量分析方面,采用Welch功率谱密度计算平均功率,采用短时傅里叶变化(STFT)进行时频分析;在相关性分析方面,采用基于电极间功率谱的相关系数进行相关性分析,采用电极间同步锁相值(PLV)进行相位同步性分析.分析比较不同记忆负荷下,前额皮质与顶叶、中叶等脑区θ波段脑电信号的特征信息,并对结果进行配对t检验和单因素方差分析F值检验.结果表明,随着记忆负荷的增加,前额皮质(电极:Fp1、Fp2、F3、Fz、F4)θ波能量相对于中央叶(电极:C7、C3、Cz、C4、C8)和顶叶(电极:P7、P3、Pz、P4、P8)有显著上升(P＜0.05).在低字母记忆负荷下,左右脑同侧脑区前额叶-中央叶(F3-C3、F4-C4)、前额叶-顶叶(F3-P3、F4-P4)的相关系数相似.但随着记忆负荷的增加,右脑的脑区相关系数相对于左脑有明显上升.相位同步性方面,随着记忆负荷的增加,右脑前额叶-中央叶(F4-C4)和前额叶-顶叶(F4-P4)相对于左脑的相位同步性明显增强,锁相比值(PLV)显著上升(P＜0.05).在工作记忆的“信息保持与回忆”阶段,大脑前额皮质的活跃程度和信息交流明显高于中叶和顶叶皮质,可能起到兼有自身记忆信息储存与保持、执行调用其他皮质信息的多功能重要作用.随着记忆负荷的增加,大脑将自主调用更多右脑皮质参与工作记忆,并从理性逻辑记忆模式,转化为感性形象记忆模式以提高工作效率.
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字母与矩阵工作记忆功能磁共振成像研究
目的:利用功能磁共振成像(fMRI)技术,研究健康成人工作记忆的脑激活功能区.材料和方法:12例健康成人进行字母与矩阵工作记忆两个任务的n-back试验,任务为组块设计,2-back为记忆任务,O-back为内对照;GE 3.OT MRI扫描采集图像;以AFNI软件对数据分析和功能定位.结果:①字母与矩阵工作记忆2-back任务的执行正确率均低于O-back任务(P《0.01),所有受试者执行任务正确率均超过75%.②字母工作记忆激活脑区为左侧Broca区(BA44/45)、右侧与左侧前额叶腹侧(BA9/46)、右侧与左侧顶叶后部(BA7/40)、右侧与左侧前运动区(BA6)及辅助运动区(SMA,BA6/8),上述脑区激活强度(2-back相对于0-back任务激活信号改变百分比)均数分别为1.62%、3.27%、3.49%、2.42%、3.53%、2.95%、3.51%与1.79%,其中左半球激活更显著(P《0.05).③矩阵工作记忆激活脑区为右侧与左侧BA9/46、右侧与左侧BA7/40、右侧与左侧BA6及BA6/8,激活强度分别为:4.96%、4.36%、2.60%、2.50%、2.94%、3.45%与1.83%,其中左侧BA6激活大于右侧BA6,右侧BA9/46与BA7/40激活分别大于左侧BA9/46与BA7/40(P《0.05).结论:工作记忆存在双分离的脑功能基础,字母工作记忆为"语音环路"前额区BA9/46、左侧Broca区与BA6,左侧激活较右侧强;矩阵工作记忆为"空间模板"前额区BA9/46、BA7/40与BA6,BA9/46、BA7/40右侧激活较左侧强.
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经颅磁刺激对字母工作记忆影响的研究
通过改变经颅磁刺激器的刺激时间点、刺激部位及刺激频率三项参数,探讨其对字母工作记忆的影响.使用心理学实验软件E-Prime设计字母工作记忆任务,采用TMS精确导航定位系统对刺激点精确定位,分别改变三项参数对受试者进行磁刺激,记录受试者接受字母工作记忆任务时的反应时间进行分析.影响受试者字母工作记忆的主要时间点在受试者休息的间歇6 s内,主要部位在受试者的左侧前额叶背外侧,高频磁刺激与无刺激相比反应时间明显缩短,但不具有显著性差异(P＞0.05).在休息间歇6s,高频重复磁刺激刺激受试者左侧前额叶背外侧可以提高字母工作记忆.
