知觉质量对汉字心理旋转事件相关电位P300的影响(1)

                                      作者：刘练红 王智斌 刘旭峰 苗丹民 王伟

【关键词】  心理旋转；,事件相关电位；,知觉质量；,潜伏期

　　Influence of perceptional quality of stimulus on eventrelated potential P300 during mental rotation

　　【Abstract】 AIM： To observe the effects of visual noise on the mental rotation.  METHODS： The reaction time and eventrelated potentials (ERP) were recorded when 8 healthy male college students were tested by mental rotation task. Stimuli were white words on a black background without visual noise and white words on a gray background with visual noise. RESULTS： With the increase of the rotation angle from 0° to 180° the average amplitude of P300 in Pz changed from (13.3±2.6) μV to (10.8±1.9) μV. The average latency of P300 changed from (504±65) ms to (601±53) ms; there was significant difference in the latency  (P<0.05). The average amplitude of P300 in Cz changed from (9.8±2.3) μV to (9.0±2.8) μV. The average latency of P300 changed from (561±52) ms to (614±56) ms; there was significant difference in the average latency (P<0.05). CONCLUSION： With the increase of rotation angle，the amplitude of P300 becomes more negative. The reduced perceptual quality delays the onset of the mental rotation, and the onset of the amplitude modulation of P300 was also delayed.
【Keywords】 mental rotation; event related potential; perceptual quality; latency

　　【摘要】 目的：探讨视觉干扰对被试心理旋转加工的影响. 方法：8名健康男性大学生完成以未加背景干扰和加入背景干扰的汉字为刺激的心理旋转任务时，记录反应时和事件相关电位波形. 结果：未加视觉干扰与加入视觉干扰图片相比，随着从0°旋转至180°，Pz点P300平均波幅从(13.3±2.6)  μV变化为(10.8±1.9) μV；潜伏期从(504±65) ms变化为(601±53) ms，潜伏期存在显著差异（P<0.05）.  Cz点P300平均波幅从(9.8±2.3) μV变化为(9.0±2.8) μV；潜伏期从(561±52) ms变化为(614±56) ms，存在显著差异（P<0.05）. 结论：P300波幅随心理旋转加工角度的增加而负向漂移. 降低知觉质量，推后心理旋转，P300的波幅改变被推后.

　　【关键词】 心理旋转；事件相关电位；知觉质量；潜伏期

　　0　引言

　　对字母和汉字心理旋转的事件相关电位研究结果表明［1-3］，心理旋转过程中, 顶叶出现明显的正波P300，且随着旋转角度的增加P300的波幅减小. Wijers等［1］和Rosler等［4］认为，这个波幅的逐渐减小是因为一个变化的负波叠加在P300上导致的，而这个负波被认为是心理旋转操作所引起. 如果是心理旋转引起P300波幅的改变，可以推论波幅改变的开始，就反映了心理旋转的开始. 传统的心理旋转理论［5-6］将心理旋转任务区分为功能独立的六个信息处理阶段：知觉编码、辨认/描述图形和辨认它的方位、心理旋转、判断相同性、选择反应和反应执行. Kosslyn等［7］认为这些处理阶段之间的信息传输是离散的. 为了验证心理旋转与P300波幅改变存在的功能联系，我们通过以不同清晰度的刺激图片来改变被试的知觉质量，延长对图形的知觉编码时间，以推后心理旋转，观察此时事件相关电位P300的变化.

　　1　材料和方法

　　1.1材料

　　正立的和镜像的汉字“司”，分别旋转0°，60°，120°，180°，240°，300°，其中0°等同于360°. 图片的背景分为黑色和混杂色两类，汉字呈现为白色．由脑诱发电位工作站的STIM 4.0呈现（图1）. 图片大小为3.5 cm×3.5 cm，视角为3.2°. 实验模式为GONOGO模式. 60°，120°，180°，240°，300°的刺激图片呈现30次，0°和180°的图片呈现60次，这样按照每个刺激角度分类，每种类型叠加次数为60次，实验共呈现480张图片. 刺激间隔为500 ms至1500 ms间随机取得.
 
　　本实验我们采用美国NeuroScan公司生产的ESI32导事件相关电位(eventrelated potential, ERP)工作站. 用国际标准10-20系统电极放置法安装电极：利用Ag/AgCl电极帽记录被试进行反应时的EEG；记录垂直眼动与水平眼动；采用前额接地，左右乳突为参考. 脑电增益为500，采样频率为500 Hz，带通滤波为0.1～30 Hz. 电极与头皮接触电阻小于5 kΩ. 8名医学本科男性学员，19～21（平均20．6）岁．裸视或矫正视力达到正常，均为右利手. 签署知情同意书.

　　1.2方法

　　为均衡误差，一半被试先进行未加干扰的图片，另一半被试先进行加干扰的图片. 请被试判断如果字是正立的，按反应键盒上的1键，如果是镜像的，按反应键盒上的4键. 实验过程中，尽可能避免眨眼动作与吞咽动作，保持身体不要有任何运动. 连续记录原始脑电，离线式叠加处理. 融合行为学数据，自动排除眼电伪迹. 分段时程为-50 ms～1000 ms，以-50 ms~0 ms的平均电压均值为基线，对所有的电极采集的脑波进行基线校正. 按角度分类进行叠加平均，选择被试正确的刺激反应，错误的反应不参加叠加，得到各被试的ERP波形后，测量所需的参数，然后进行总平均，形成总平均图，并生成相应ERP地形图.

　　统计学处理：采用SPSS 11.0统计分析软件包, 结果以x±s表示，采用随机区组设计方差分析，数据进行LSD两两比较. P<0.05表示有统计学差异.

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