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儿童空间信息保持与操作的ERP研究

作　者: 陈晶
导　师: 王益文
学　校: 山东师范大学
专　业: 发展与教育心理学
关键词: 空间工作记忆保持操作事件相关电位儿童
分类号: B842.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

空间信息保持与执行控制是许多高级认知活动必不可少的信息加工的关键环节,是认知心理学和神经心理学等学科的重要研究问题之一。最近二十年来,脑成像技术的发展为探索其神经基础提供了工具和契机,使其成为当今认知神经科学领域的研究热点之一。由于PET和fMRI的时间分辨率较低,无法精确阐明大脑动态加工的时间进程,所以,已有研究多侧重其子成分的脑功能定位。在分析和评论已有相关研究的基础上,本学位论文针对其薄弱环节,充分发挥ERP高时间分辨率的优势,以健康的10-11岁儿童为被试,使用NeuroScan的便携式ERP记录与分析系统记录40导脑电数据,离线分析其行为数据(正确率和反应时)、ERP成份和脑电地形图,旨在揭示儿童空间信息保持和操作的时间特性。本学位论文包括两项研究,第一项研究主要探讨了儿童空间信息保持的脑机制,第二个研究主要讨论了对儿童对空间信息进行操作的脑机制。具体而言,研究一采用延迟反应任务探讨儿童对二维和三维空间信息保持过程的脑电变化;研究二采用延迟反应任务进一步探讨了儿童在对空间信息进行简单操作和复杂操作的过程中的脑电变化。研究结果为儿童空间信息保持和执行控制的脑机制提供了ERP指标,将结论概述为以下两点:第一,儿童空间信息保持的ERP研究表明,二维和三维任务均在头皮前部诱发出P150和晚期负成分(Late Negative Component, LNC),LNC从600ms开始持续至1500ms左右。三维任务诱发的P150波幅显著小于二维任务。相比于二维材料保持任务,三维材料保持任务的波形从900ms后表现出更负走向,但是在左侧额区和中央区400到600 ms左右三维材料的波形走向更负。但是对差异部位的平均波幅统计没有发现两任务间的显著差异。儿童二维和三维信息保持任务研究为研究儿童的是空间工作记忆的动态加工过程中的对复杂信息操作更多使用的是自动的高级加工过程提供了神经点生理学证据。P150和晚期负成分LNC的分离差异揭示了区分二维三维图形时大脑的动态过程,同时也说明,大脑在加工复杂的空间信息时更多的是利用直觉存储需要空间也比较少。第二,儿童空间信息操作的ERP研究表明,两种不同的记忆负荷(简单操作任务和复杂操作任务)均在头皮前部诱发出P300,N400和晚期正成分(Late Positive Component,LPC)。LPC从500ms开始持续至1300ms以后。复杂操作任务诱发的P300和N400波幅均显著大于简单操作任务。复杂操作任务的波形从500ms后比简单操作任务的波形表现出更正走向。研究结果提供了工作记忆中儿童空间信息操作脑机制的相关信息。P300和N400的差异表明不同难度的操作任务需要的大脑认知资源不同,复杂任务需要更多的资源,LPC的差异表明在存储不同的难度操作任务信息时所需要的大脑存储空间的大小不同。本学位论文系列研究所获得的反映儿童空间信息保持和操作动态过程的ERP指标,在一定程度上弥补了前人研究的不足。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-11
第一部分研究综述  11-21
  1 空间工作记忆  11-12
  2 空间工作记忆的神经基础  12-14
  3 儿童空间认知的发展及其脑机制  14-18
    3.1 儿童空间认知的发展  14-16
    3.2 儿童空间认知发展的功能成像研究  16-18
  4 信息保持与操作的脑机制  18-21
    4.1 信息保持与操作的参与脑区  18-19
    4.2 空间工作记忆中信息的贮存和复述的脑机制  19-21
第二部分研究思路与研究假设  21-24
  1 研究思路  21-22
  2 研究假设  22-24
第三部分实验研究  24-45
  研究一儿童平面与立体空间信息保持的ERP 指标  24-33
    1 问题提出  24-26
    2 方法  26-28
      2.1 被试  26
      2.2 刺激材料  26
      2.3 实验程序  26-27
      2.4 脑电记录  27
      2.5 ERP 数据处理和统计分析  27-28
    3 结果  28-30
      3.1 行为数据  28
      3.2 ERP 结果  28-29
      3.3 ERP 成分的方差分析  29
      3.4 脑电地形图分析  29-30
    4 讨论  30-33
      4.1 P150 与儿童空间工作记忆  30-31
      4.2 儿童和成人空间工作记忆脑功能差异  31-33
  研究二工作记忆中儿童空间信息操作的ERP 证据  33-45
    1 问题提出  33-36
    2 方法  36-38
      2.1 被试  36
      2.2 刺激材料  36
      2.3 实验程序  36-37
      2.4 脑电记录  37-38
      2.5 ERP 数据处理和统计分析  38
    3 结果  38-42
      3.1 行为数据  38
      3.2 ERP 结果  38-39
      3.3 ERP 成分的方差分析  39-40
      3.4 脑电地形图分析  40-42
    4 讨论  42-45
      4.1 P300 与儿童空间信息保持  42-43
      4.2 N400 与工作记忆信息容量  43-44
      4.3 LPC 与记忆操作的负荷效应  44-45
第四部分综合讨论  45-50
  1 儿童对空间表征的认知发展  45-46
  2 地图表征认知能力发展的两种不同观点  46-47
  3 本研究对小学生数学学习和空间认知发展的启示  47-48
  4 儿童空间信息操作能力发展与成人的相似性  48-50
第五部分研究结论  50-51
参考文献  51-59
附录  59-60
致谢  60-62
攻读学位期间发表的论文  62

儿童空间信息保持与操作的ERP研究

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