72小時模擬失重對心理旋轉能力影響的事件相關電位研究.pdf

1、在航天飛行中航天員需要面對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,對人體影響最大的因素就是失重。由于航天飛行具有時間緊、任務重等特點,難以在飛行期間進行大量的人體實驗,因此科研人員多采用在地面模擬的方法來探究航天飛行環(huán)境對航天員的影響。研究證實,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,成為國際公認的人體實驗模型。
　　良好的

2、空間能力是航天員維持恰當?shù)娘w行狀態(tài),進行空間定向的基礎。心理旋轉測驗一直被視為是測量空間視覺化能力的代表性測驗,并且可以有效的預測個體的空間視覺能力。盡管目前在失重條件下對個體心理旋轉能力的變化已有一些研究,但是這些研究均是基于行為學的研究,研究方法的差異也導致研究結果缺乏一致性,難以揭示其背后的認知神經機制。隨著腦功能研究技術的日趨成熟,使得探討心理旋轉的腦機制成為可能。
　　為此,本研究從認知神經科學的角度出發(fā),采用頭低位臥床

3、模型模擬失重生理效應,運用事件相關電位(Event-Related Pontential,ERP)技術,探討模擬失重條件下個體心理旋轉能力的變化及神經機制。
　　16名健康被試自愿參加72小時HDT實驗,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測驗,對行為數(shù)據和ERP數(shù)據進行比較分析。
　　主要結果:
　　1.當

4、以字母“F”為表象刺激研究心理旋轉時,刺激圖片的旋轉角度與反應時間存在顯著的線性關系,從HDT/0D到HDT/3D間,心理旋轉時間隨角度變化的線性擬合截距未達到統(tǒng)計學差異水平(F(3,45)=1.216,P=0.309),擬合斜率亦未達到統(tǒng)計學差異水平(F(3,45)=0.235,P=0.817)。ERP結果表明,旋轉角度的主效應顯著(F(3,45)=44.478,P<0.001),4個角度間的平均波幅差異顯著;HDT時間因素的主效應顯

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,其他時間點間統(tǒng)計無差異;電極點的主效應顯著(F(2,30)=7.771,P=0.003),Pz點的平均波幅顯著大于P3點,但P4點與Pz點和P3點均無差異。
　　2.當以“手型”圖片為表象刺激研究心理旋轉時,刺激圖片的旋轉角度與反應時間存在顯著的線性關系,從HDT/0D到HDT/3D間,心理旋轉時間隨角度變化的線性擬合截距未達到統(tǒng)計學

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結果表明,旋轉角度的主效應顯著(F(3,45)=43.482,P<0.001),4個角度間的平均波幅差異顯著;HDT時間因素的主效應顯著(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,其他時間點間統(tǒng)計無差

7、異;電極點的主效應顯著(F(2,30)=6.928,P=0.007),P3點的平均波幅顯著小于Pz點和P4點,Pz點和P4點均無差異。
　　主要結論:
　　模擬失重并未改變個體心理旋轉進程,旋轉角度越大所需要的反應時越長,所需要的認知資源也越多。但是,模擬失重狀態(tài)的持續(xù)時間顯著影響了個體心理旋轉的能力。HDT后,個體心理旋轉能力呈現(xiàn)先下降后恢復的現(xiàn)象。整體上來說,無論是基礎反應時、旋轉反應時還是平均波幅,均呈現(xiàn)倒“U”型變化