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基于神经振荡同步化的注意机制研究

文献类型:学位论文

作者姜玉莹
答辩日期2021-05
文献子类硕士
授予单位中国科学院自动化研究所
授予地点中国科学院自动化研究所
导师余山
关键词选择性注意,神经振荡,同步化,注意程度
学位专业模式识别与智能系统
英文摘要

大脑在面临多种感觉信息输入时,注意会使人们将有限的注意力集中于更加相关的感觉信息,从而排除无关信息的干扰,是大脑一项至关重要的认知功能。而特定的认知功能又与大脑中不同频率的神经振荡有密切的联系。目前注意所伴随的神经振荡机制尚不完全明确。此外,有节律的外界刺激可以增强大脑内相应频段的神经振荡活动,称之为神经振荡与外界节律同步化。因此,本文利用特定频率标记的视觉和听觉刺激,通过分析不同类型注意对于大脑各区域的输入响应特性以及不同脑区之间功能连接的改变,研究注意对于脑网络信息处理的影响及机制。

本文首先在视觉和听觉单模态实验中,研究了不同注意程度对大脑前额叶和初级感觉皮层稳态诱发电位的影响。本文通过行为学任务设定了 3 种注意程度,并从能量和功能连接的角度对采集的 20 名被试者的脑电数据进行分析。结果显示:在视觉模态,随着注意程度的增加,前额叶和枕叶皮层的能量升高,且两者之间的功能连接也增强;在听觉模态,随着注意程度的增加,前额叶和颞叶皮层的能量反而降低。上述变化与刺激的频率无关。这表明,注意可以对前额叶和初级感觉皮层的活动及其相互之间的作用进行调控。

本文进一步对大脑在视听双模态选择性注意中的状态变化进行了研究,并与非频率标记实验的结果进行了比较。通过对采集的 25 名被试者的脑电数据分析发现,仅在 gamma 频段的视听刺激频率下,前额叶和枕叶皮层在注意视觉模态时,视觉稳态诱发电位的能量显著高于注意听觉模态。但对于非频率标记实验在同频段的能量分析却无此结果。本部分研究结果表明,在多模态感觉信息存在竞争的条件下,前额叶对于不同信息的反应受到了选择性注意的重要影响。同时提示 gamma 频段的神经振荡与选择性注意具有更加密切的关联。最后,这些结果说明神经振荡同步化作为频率标记的方法,对于研究选择性注意机制是一个有效的工具。

本文最后研究了低频神经振荡在视听选择性注意中的作用。本文发现,注意听觉模态时,顶枕脑区的 alpha 频段能量显著高于注意视觉模态,且在非频率标记实验中也有同样的结果。顶枕脑区与额顶脑区之间的功能连接在注意听觉时也更强,表明 alpha 频段神经振荡可能抑制了枕叶皮层的视觉信息传输至前额叶皮层进行加工处理。此外,本文还发现大脑注意内源性信息会伴随着低频神经振荡的增强。

综上所述,本文通过将神经振荡同步化引入一系列不同注意程度、不同注意模态的实验,深入研究了包括视听觉初级感觉皮层和前额叶等脑区的电生理信号,发现了有关注意程度以及跨模态选择性注意对于相关脑区活动及脑网络连接特性的调控规律,并进一步揭示了不同注意状态下神经振荡的特异性变化,为理解注意的神经机制提供了新的视角。

语种中文
页码71
源URL[http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/44598]  
专题毕业生_硕士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
姜玉莹. 基于神经振荡同步化的注意机制研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院自动化研究所. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:自动化研究所

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