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《天津大学》 2017年
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基于极低频脉冲磁刺激调节大脑警觉度的研究

田苗  
【摘要】:随着我国载人航天事业的快速发展,众多关键航天工效学研究任务已迫在眉睫。太空特殊的昼夜变化规律,失重和隔离幽闭环境,以及超负荷工作强度等因素会引起长期在轨航天员脑力疲劳,并对其大脑警觉度水平产生负面影响,进而降低作业绩效甚至引发灾难性事故。因此,研究快速有效的提高航天员大脑警觉度技术成为目前国际航天工效学领域研究的热点和难点课题。极低频脉冲磁场作为一种有效调控大脑功能的技术手段具有无痛无创、安全且易于操作的优点,将其应用到调控大脑警觉度方面具有重要的现实研究意义。大脑警觉度是指持续性的注意力或长期的警惕性。本论文在前期研究基础上,提出了基于磁刺激诱导大脑脑电信号节律改变,进而快速调节大脑警觉度的科学假设。利用N-back工作记忆任务进行大脑警觉度下降建模,通过心理警觉度测试实验评估检测警觉度状态,通过单盲实验对比研究磁刺激对大脑警觉度的调控作用。同时在整个实验过程中采集受试者的脑电和心电信号,并在心理警觉度测试实验前后填写主观评分量表。综合得到的量表评分、行为学参数以及脑电心电的特征分析和统计分析,研究磁刺激调控大脑警觉度的可行性以及其生理机制。磁刺激组和对照组的生理信号特征比较结果显示,磁刺激组脑电特征中的高频段(alpha,beta)能量增加,低频段(delta,theta)能量下降;大部分导联的复杂度比较高;脑网络的平均聚集系数大部分增大,网络的局部传输效率增高。在磁刺激的过程中心率变异性的时域RR间期均值变小、相邻RR间期差值的均方根值变小;频域特征的低频功率增大,高频功率减小。这些结果均显示磁刺激实验组的交感神经活性增强,副交感神经活性降低,说明人体在受到磁刺激以后兴奋性增强。生理学信号结果表明,磁刺激能够诱导大脑脑电信号节律改变,从而调节大脑警觉度。本文初步探索了极低频脉冲磁场对大脑警觉度调控作用的影响,验证了其具有一定的可行性和有效性,为该方法未来在载人航天领域的应用奠定了理论和实验基础。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R857.1

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