72小時(shí)模擬失重對(duì)心理旋轉(zhuǎn)能力影響的事件相關(guān)電位研究.pdf

1、在航天飛行中航天員需要面對(duì)各種不同于地面的環(huán)境干擾因素,如失重、輻射、真空、噪音等。其中,對(duì)人體影響最大的因素就是失重。由于航天飛行具有時(shí)間緊、任務(wù)重等特點(diǎn),難以在飛行期間進(jìn)行大量的人體實(shí)驗(yàn),因此科研人員多采用在地面模擬的方法來(lái)探究航天飛行環(huán)境對(duì)航天員的影響。研究證實(shí),頭低位(Head-downtilt,HDT)臥床模擬失重模型因其能夠有效地模擬失重環(huán)境引起的人體體液重新分布的失重生理效應(yīng),成為國(guó)際公認(rèn)的人體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>　　良好的

2、空間能力是航天員維持恰當(dāng)?shù)娘w行狀態(tài),進(jìn)行空間定向的基礎(chǔ)。心理旋轉(zhuǎn)測(cè)驗(yàn)一直被視為是測(cè)量空間視覺(jué)化能力的代表性測(cè)驗(yàn),并且可以有效的預(yù)測(cè)個(gè)體的空間視覺(jué)能力。盡管目前在失重條件下對(duì)個(gè)體心理旋轉(zhuǎn)能力的變化已有一些研究,但是這些研究均是基于行為學(xué)的研究,研究方法的差異也導(dǎo)致研究結(jié)果缺乏一致性,難以揭示其背后的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制。隨著腦功能研究技術(shù)的日趨成熟,使得探討心理旋轉(zhuǎn)的腦機(jī)制成為可能。
　　為此,本研究從認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的角度出發(fā),采用頭低位臥床

3、模型模擬失重生理效應(yīng),運(yùn)用事件相關(guān)電位(Event-Related Pontential,ERP)技術(shù),探討模擬失重條件下個(gè)體心理旋轉(zhuǎn)能力的變化及神經(jīng)機(jī)制。
　　16名健康被試自愿參加72小時(shí)HDT實(shí)驗(yàn),分別在HDT前1天(HDT/0D)和連續(xù)HDT3天(HDT/1D,HDT/2D,HDT/3D)完成以客體字母“F”和主體“手型”圖片為刺激的心理旋轉(zhuǎn)測(cè)驗(yàn),對(duì)行為數(shù)據(jù)和ERP數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。
　　主要結(jié)果:
　　1.當(dāng)

4、以字母“F”為表象刺激研究心理旋轉(zhuǎn)時(shí),刺激圖片的旋轉(zhuǎn)角度與反應(yīng)時(shí)間存在顯著的線性關(guān)系,從HDT/0D到HDT/3D間,心理旋轉(zhuǎn)時(shí)間隨角度變化的線性擬合截距未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)差異水平(F(3,45)=1.216,P=0.309),擬合斜率亦未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)差異水平(F(3,45)=0.235,P=0.817)。ERP結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)角度的主效應(yīng)顯著(F(3,45)=44.478,P<0.001),4個(gè)角度間的平均波幅差異顯著;HDT時(shí)間因素的主效應(yīng)顯

5、著(F(3,45)=6.585,P=0.004),HDT/0D與HDT/1D間平均波幅的差異顯著,其他時(shí)間點(diǎn)間統(tǒng)計(jì)無(wú)差異;電極點(diǎn)的主效應(yīng)顯著(F(2,30)=7.771,P=0.003),Pz點(diǎn)的平均波幅顯著大于P3點(diǎn),但P4點(diǎn)與Pz點(diǎn)和P3點(diǎn)均無(wú)差異。
　　2.當(dāng)以“手型”圖片為表象刺激研究心理旋轉(zhuǎn)時(shí),刺激圖片的旋轉(zhuǎn)角度與反應(yīng)時(shí)間存在顯著的線性關(guān)系,從HDT/0D到HDT/3D間,心理旋轉(zhuǎn)時(shí)間隨角度變化的線性擬合截距未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)

6、差異水平(F(3,14)=0.551,P=0.650);擬合斜率差異顯著(F(3,14)=4.338,P=0.009),HDT/0D顯著低于HDT/1D和HDT/2D。ERP結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)角度的主效應(yīng)顯著(F(3,45)=43.482,P<0.001),4個(gè)角度間的平均波幅差異顯著;HDT時(shí)間因素的主效應(yīng)顯著(F(3,45)=8.284,P=0.003),HDT/1D與HDT/0D、HDT/2D間平均波幅的差異顯著,其他時(shí)間點(diǎn)間統(tǒng)計(jì)無(wú)差

7、異;電極點(diǎn)的主效應(yīng)顯著(F(2,30)=6.928,P=0.007),P3點(diǎn)的平均波幅顯著小于Pz點(diǎn)和P4點(diǎn),Pz點(diǎn)和P4點(diǎn)均無(wú)差異。
　　主要結(jié)論:
　　模擬失重并未改變個(gè)體心理旋轉(zhuǎn)進(jìn)程,旋轉(zhuǎn)角度越大所需要的反應(yīng)時(shí)越長(zhǎng),所需要的認(rèn)知資源也越多。但是,模擬失重狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間顯著影響了個(gè)體心理旋轉(zhuǎn)的能力。HDT后,個(gè)體心理旋轉(zhuǎn)能力呈現(xiàn)先下降后恢復(fù)的現(xiàn)象。整體上來(lái)說(shuō),無(wú)論是基礎(chǔ)反應(yīng)時(shí)、旋轉(zhuǎn)反應(yīng)時(shí)還是平均波幅,均呈現(xiàn)倒“U”型變化