基于脑网络的脑疲劳对不同工作记忆负荷的影响

摘要

工作记忆是认知行为的基础,脑疲劳会导致记忆力衰退、反应迟钝等认知表现下降的现象.利用N-back实验范式设计脑疲劳实验,采集15名被试正常态和疲劳态下4种工作记忆负荷的脑电数据,使用互信息算法构建功能性脑网络,计算并分析节点度、节点中间中心度、节点聚类系数、节点特征路径长度4个网络特征参数,对行为学数据(反应时间、正确率)进行统计分析.结果表明,4种工作记忆负荷下,疲劳态下的脑网络相对于正常态下的脑网络节点度减小,节点中间中心度减小,节点聚类系数减小,节点特征路径长度增大,且具有显著差异节点主要分布于额叶、顶叶和枕叶.行为学数据结果显示,正常态下4种工作记忆负荷的平均反应时间分别为(578±46)、(664±45)、(868±44)、(959±42)ms,疲劳态下4种工作记忆负荷平均反应时间分别为(656±41)、(721±46)、(941±50)、(1 038±50)ms,平均反应时间疲劳态显著高于正常态(P＜0.05),提示脑疲劳对4种负荷下的工作记忆产生消极影响.在所施加的4种工作记忆负荷下,脑疲劳对工作记忆产生一定影响,会抑制大脑活跃度的提高,且对高负 荷的影响比低负荷的影响更明显.