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基于自发脑电的脑机接口实验研究与设计
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基于自发脑电的脑机接口实验研究与设计
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文档介绍：
申请上海交通大学硕士学位论文 时间压力对脑电信号特征的影响 学
校: 上海交通大学院
系: 生命科学技术学院班
级: B0708091 学
硕士生: 杨琦工程领域: 生物医学工程导 师Ⅰ: 邱意弘(副教授) 导 师Ⅱ: 童善保(研究员) 上海交通大学生命科学技术学院 2010 年1 月 A Dissertation Submitted to Sha nghai Jiao Tong University
for Master degree of Engineering
INFLUENCES PUTER WORK UNDER
TIME PRESSURE ON THE EEG
CHARACTERISTICS
Author :Qi Yang Specialty:
Biomedical Engineering
Ⅰ: Associate Prof. Yihong Qiu Advisor
Ⅱ: Prof. Shanbao Tong School of Life Scie nce and Biotechnology
Shanghai Jiao T ong University
Shanghai, P.R.China
January 19, 2010
时间压力对脑电信号特征的影响 摘要 计算机的广泛使用使人们的工作效率得到了显著提高,但是,由于长时间在电脑前工作或者因为在时间压力下完成工作等引起的各种骨骼、肌肉系统、心血管系统疾病的比率也越来越高。研究表明长期在压力下工作会导致自主神经系统受损, 在动物和人类身上多年实验研究显示心血管系统的变化是由中枢神经系统大脑皮层的活动进行调节的。本文基于多通道脑电信号研究了时间压力对大脑皮层活动的影响,这从另一个角度揭示了时间压力对中枢神经系统的影响。此外,我们还设计并进行了两种不同的施加时间压力模式的实验,为找出最人性化的施加时间压力的方式进行了探索。 本文在总结了国内外研究的基础上, 改进了我们前期的实验方案, 并提出了新的实验方法和目标,将实验方案简化为休息、基准和压力三个不同阶段的计算机输入任务。整个实验过程中,我们同时记录了这几个阶段的心电和脑电信号,并对行为学数据和心率进行了统计学分析, 对脑电信号进行了功率谱及相位同步方法的分析。 实验结果表明,时间压力下心率会显著升高。脑电分析的结果显示, 与传统的功率谱方法相比,多导联的相同步分析方法更能区分有压力和无压力的精神状态,并且两种模式的时间压力都会削弱大脑左右半球间的同步性,不同的是在有视听觉提示的时间压力下,更多大脑区域的同步性发生了显著性变化。 本文提出了用相同步的方法研究时间压力对脑电信号的影响,并与功率谱的方法进行比较,得出多通道的相位同步分析方法对不同精神状态下的脑电信号更敏感。这一结果可能应用于企业管理等领域,如为设计合适的时间压力模式从而在对人体损害最小的情况下最大程度地提高工作效率,提供了生理学上的依据, 并为将来确定工作中精确合适的时间压力打下了一定的基础。 关键词:
时间压力,脑电信号,功率谱分析,相位同步,正确率,心率 Influences puter Work unde r Time Pressure on the EEG
Characteristics
Computers nowadays are widely used in all fields. The intensive
involvement puters has greatly
improved the efficiency of the work,
but long-puter-based work
and the work under time pressure ( TP ) can cause many skeleton, mu scle or cardiovascular di seases. The influence of
time pressure on autonomic nervous sy stem and cognitive behavior in a
variety puter-based tasks has been
studied for years. Both animal and
human studies so far have suggested th at cardiovascular function alteration is
modulated by therefor e, TP could be potentially impact the
cerebral activity, which has not been inve stigated yet. In this thesis, we
designed two experiments with different cu es of time pressure, and wanted to
find which cue is more ef fective and less stressful.
The protocols of puter-mouse
work task were modified from the
previous studies by our group. The whole digit input task was simplified into
resting, baseline and time pressure
sessions, and both ECG signals and EEG
signals were recorded simultaneously
in these sessions. We found that the
heart rate increased significantly under
time pressure. EEG analysis result
showed that multichannel
phase synchronization me thod was more effective
than the traditional power spectral met hod in detecting the dynamical change
of the brain functions during mental proce ss. Also, in this study, we found that
TP could cause the decrease of inter- hemispheric synchronization, which was
more prominent under visual 1
内容来自淘豆网转载请标明出处.心理学怪咖们是怎么做实验的？ - 壹心理
心理学怪咖们是怎么做实验的？
发表于 15:11:48
文：疯帽子 |&壹心理专栏作家原题《心理学都是怎么做实验的？》这几周，美国上映了一部纪录片《实验者》（Experimenter），该片从预告片上映以后就一直收到好评和收视率。该片主要记录了1961年在耶鲁大学进行的米尔格拉姆实验（Milgram experiment），也被称为权威服从研究（Obedience to Authority Study）。这是一个非常著名的社会心理学实验，实验目的是为了测试人们在遭受权威者下达违背良心的命令时，人性能发挥的拒绝力量到底有多少。 实验开始前，被试被告知这是一个关于测试人的记忆能力的实验，并且有另一个被试与之合力完成。然而，这是一个关于服从，良知与自由意志的实验，也并没有另一个被试。实验中，被试被要求对另外一名进行学习测试，在测试结果错误时，对其进行电击。随着错误次数的增加，电击的程度一直在提高。电击后，被试也会听到“另一名被试”传来的痛苦的叫声等。在实验中，当被试提出想终止实验时，会有一名实验者在一旁礼貌的指令“请继续。”实验结果惊人的发现，多达65%的被试者选择服从并向“另一名被试”发出了可能致命的电击。这个实验在心理学界，甚至社会上，都引起了非常大的反响，米尔拉格姆也因为这个实验付出了惨痛的代价。《实验者》电影纪录了这个服从实验以及服从实验给米尔拉格姆带来的各种问题。事实上，这个著名的实验已经被多次改编成电影。 然并卵，中国并不会上映的。
《实验者》电影剧照 疯帽子想到以前每次给朋友说我要去做实验了，总会被投来怪异的眼光。他们的潜台词无外乎是，你们心理学做实验，是不是把人按在解剖台上。然后，我自然是满脸黑线，各种解释。 借这个大家都看不成的电影上映之际，我在这里和大家简单介绍一下心理学都是怎么做实验的吧。
人的心理就像一只神秘的黑匣子 一、观察法研究 顾名思义，就是在一旁看着。当然，毕竟不是喝着咖啡看看路人罢了。观察法需要有系统，有计划的观察，从中发现心理现象产生，发展的规律。这种方法不仅用在心理学中，也用在许多社会科学中。心理学中有研究观察路边行驶的车辆，发现在路边的停止标志前，好车更少的遵守规则停下来。结果他们总结出，权力让人们更不遵守规则。 这种实验虽然非常的自然，干预很少。但是，也有一些缺点，比如很难控制一些突发情况，很难重复验证等等。 二、调查法研究 这种方法其实大家也很熟悉，就是通过问卷调查，或者访谈。可以是被访者对问题进行自由的开放性的回答，也可以是对一些待选项目进行选择。而研究者则通过问题的设计来尽可能的挖掘到真实的数据。在社会心理学研究中，常常使用这种方法。疯帽子之前的心理系就有实验室，通过大量问卷来了解婚姻生活质量的研究。 三、个案法研究 顾名思义就是盯着某个目标进行深入的详尽的研究，并且长时间的对过去现在的资料进行收集和探究。这种方法也同样被人类学广泛运用，并且在哈佛商学院也对个案法十分喜爱，不但不断改进个案研究法，调用各种辅助工具，比如多媒体等，还将这种方法引入课堂教学中。 四、实验法研究 当然说了那么多，最重要，大家最感兴趣的应该还是实验法了。也就是把小伙伴们叫进实验室。其实，实验室研究并不是大家想象的那么可怕。只是在一个可以控制的条件下对某些特定的心理现象进行研究。因为在实验室中，可以排除一些无关的干扰条件，使实验的结果更加的严谨。比如，可以对结果数量化，可以重复检验，可以揭示因果等等。
像《实验者》这本电影中使用的就是实验法。实验法的研究对象可以是刚出生的婴儿到年长的老人。研究的方法也有很多，可以是记录一些实验的结果，也可以是研究实验的过程。可以是对一些行为数据的研究，比如，按键反映的时间，正确率。也可以借助一些辅助设备，记录研究者想要的数据，比如，脑电设备记录脑电波变化；眼动设备记录眼镜注视时间，方位等；摄像设备记录人们的表情，讨论等等。研究的时间可以是一次的实验室实验，也可以在一定时间段之后再把被试叫回来做多次实验的。但是，不管是怎么样的实验，都是在不伤害被试的前提下进行。在美国，就有伦理审查委员会（IRB）对研究的伦理方面进行监督和审查。 当然，心理学的研究方法远远不止这些，具体的研究方法也都是根据不同的研究目的而定。要详细说起来也是一个学期的教学量吧。呵呵哒。 延伸阅读&&& 责任编辑：赵蒙
作者疯帽子，工程心理学、社会心理学双硕士。观察人类是兴趣，分享科学是态度。原创文章，转载授权请私信。关注微信公众号：疯帽子的下午茶（MadHatter_TeaParty）
二级心理咨询师/精神分析师/高校心理教师
国家二级心理咨询师；心理学硕士；成都精神分析中心会员。成都某高校心理健康中心教师。本科与研究生均为心理学专业，接触大量临床个案类型。个案时长为800小时以上，积累了丰富的实践经验。擅长精神分析治疗，认知疗法，叙事疗法、家庭系统排列治疗、焦点治疗等。
主攻方向：青少年焦虑、抑郁；大学生恋爱、人际关系：成人情感、亲子关系等
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广东90760人参加公务员考试 同比增长2.1%
&来源：本站原创
　　最“贴近”
　　下列关于自然现象的说法错误的是：
　　A.霾通常呈黄色或者橙色，吸入后有害
　　B.露水会对农作物的生长造成危害
　　C.雾和云是由于温度下降造成的
　　D.彩虹有时会同时出现两条
　　参考答案：B
　　点评：相信大多数人都会对“雾霾”有切肤感受，这道题目绝对称得上最贴近。
　　最“焦虑”
　　在一项实验中，让80名焦虑程度不同的女性完成同样的字母识别任务，同时在她们头上放置电极，观察大脑活动。结果表明，焦虑程度高的女性完成任务时脑电活动更复杂，更容易出错。实验者由此得出结论：女性焦虑影响完成任务的质量。以下哪项如果为真，最能反驳上述结论？
　　A.焦虑程度高的女性与其他女性相比在实验前对任务不熟悉
　　B.女性焦虑时，大脑会受到各种思维的干扰而无法专注
　　C.女性焦虑容易引发强迫症、广泛性焦虑等心理问题
　　D.有研究显示，焦虑和大脑反应错误率是正相关的
　　参考答案：A
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2015江苏公务员考试逻辑判断中的实验评价类题目解题思路
　　实验评价是逻辑判断可能性推理题题干分析的论证模型之一。随着考题越来越灵活，实验评价这种新题型在江苏公务员考试当中多次出现，2011年涉及一道题、2012年涉及两道、2013年也是两道，不仅如此，在2014年国考中也涉及两道题目。由此可见，实验评价已经成为逻辑题目中一个稳定而重要的考点。考生遇到这类题目时通常从以下几个方面进行思考：
　　（1）实验有没有设置对照组；
　　（2）两组的初始条件是否一致；
　　（3）实验过程中有无影响因素；
　　（4）实验结果的统计有无问题等。
　　实验是指为了检验某种科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动。通常实验要预设&实验目的&、&实验环境&，进行&实验操作&，最终以&实验报告&的形式发表&实验结果&。那么，实验评价，就是对一个实验的具体过程进行评价，看有没有会对结果产生影响的因素。
　　【例1】有一项对500名25～35岁女性进行的科学实验，设置两个实验组，第一组实验者长期服用阿司匹林，第二组实验者没有服用阿司匹林。结果发现，长期服用阿司匹林的眼角比不服用阿司匹林的眼角出现皱纹要晚，而且皮肤光滑柔嫩。这一实验表明，阿司匹林有可能成为一种廉价有效的防皱、保青春药物。
　　以下哪项如果为真，最能支持上述结论?
　　A.两组被实验者的眼角皮肤在实验前是相当的
　　B.两组被实验者的人数相等
　　C.第一组被实验者服用的阿司匹林的量较大
　　D.阿司匹林是人工合成的
　　【解析】 这是一道典型的实验评价型题目。通过两组的比较，长期服用的一组皮肤更光滑。不过，得出这个结论的前提是：两个实验组各方面的条件都是完全一致的。假如长期服用阿司匹林的一组本身皮肤就很好，而另一组的皮肤相比较差的话，那结果也就不能保证成立了。所以，要支持这个结论，就要排除这些干扰因素。很明显答案就是A项。
　　再看另外几个选项，首先C项第一组的量大，所以皮肤质量好。这是一个削弱项，证明皮肤质量和量的多少有关，而和时间长短无关。BD两项明显和结果无关，题目讨论的是阿司匹林这种药物的效果问题。
　　【例2】在一项实验中，让80名焦虑程度不同的女性完成同样的字母识别任务，同时在她们头上放置电极，观察大脑活动。结果表明，焦虑程度高的女性完成任务时脑电活动更复杂，更容易出错。实验者由此得出结论：女性焦虑影响完成任务的质量。
　　以下哪项如果为真，最能反驳上述结论? （ ）
　　A. 焦虑程度高的女性与其他女性相比在实验前对任务不熟悉
　　B. 女性焦虑时，大脑会受到各种思绪的干扰而无法专注
　　C. 女性焦虑容易引发强迫症、广泛性焦虑等心理问题
　　D. 有研究显示，焦虑和大脑反应错误率是正相关的
　　【解析】题干由实验结果得出&女性焦虑影响完成任务的质量&的结论。A项说明试验初始设置有问题，是&另有他因&导致了试验结果的差异，削弱了题干结论。B项&女性焦虑使大脑受到干扰而无法专注&对结论起加强作用，排除；C项&引发心理问题&与&影响完成任务的质量&话题不一致，属于无关项，排除；D项直接肯定结论，起加强作用，排除。故选A项。
　　【例3】小女孩喜欢洋娃娃，小男孩更爱玩具汽车，这是天生本能反应还是后天环境影响下的选择?在一项实验中，研究人员观察了3至8个月大的婴儿对玩具的喜好，发现女婴盯着粉色洋娃娃看的时间明显长于玩具卡车，而男婴关注蓝色卡车的时间更多。因此，研究者认为婴儿对玩具的不同偏好或许是由性别基因决定的。
　　上述结论隐含的假设是什么?
　　A.婴儿对新鲜事物关注的时间较长
　　B.婴儿对玩具的喜好不受玩具颜色的影响
　　C.玩具卡车和洋娃娃摆放位置的不同会对婴儿的注意力产生影响
　　D.大多数婴儿更容易注意到和自己衣服色调相同或相近的玩具
　　【解析】题目通过男孩和女孩对于不同颜色玩具的喜好，得出对玩具的偏好和基因有关这一结论。不过实验中，女孩选择的是粉色的娃娃，男孩选择的是蓝色的卡车。所以，吸引他们注意力的可能是颜色，也可能是玩具本身。要保证结果&婴儿对玩具的不同偏好或许是由性别基因决定的&一定成立，就要说明，儿童的选择不受玩具颜色的影响，答案选B。选项中A比较好排除，CD两项属于不确定的选项。题干中并没有说，粉色的娃娃离女孩更近，也没有说女孩穿的一定是粉色的衣服。选项的意思要表述的清楚明白，这样模棱两可的选项一定不是最佳答案。
　　【例4】研究人员完成了两项记忆实验，实验一中参试者学习40组单词，实验二中参试者学习一系列手指信号。两实验中，只告诉一半参试者10小时后将接受测试，实际上所有参试者都将接受测试。只安排一部分参试者在学习和测试之间小睡。结果发现，睡觉组参试者比不睡觉组参试者表现更好；事先被告知要进行测试的参试者，测试成绩也比较高。因此，研究人员认为，睡眠有助于大脑存储对将来有用的记忆信息。
　　如果以下各项为真，最能反驳该结论的一项是（ ）。
　　A. 实验一中参试者都是记忆力较好的、在某语言专业学习的年轻人
　　B. 有些被告知要进行测试的参试者，小睡时没有睡着，他们无意识地在大脑中复习所学过的内容
　　C. 安排小睡时间的参试者，均为年龄较小的少年，而众所周知，人在少年时期的记忆力比较好
　　D. 实验二中部分小睡的参试者以放松的心态参加考试，取得了较好的成绩
　　【解析】题干结论是：睡眠有助于大脑存储对将来有用的记忆信息。论据是：睡觉组参试者比不睡觉组参试者表现更好；事先被告知要进行测试的参试者，测试成绩比较高。C项说明实验结果另有他因，削弱了题干结论。A项和D项都不能反驳题干结论。B项有些参试者没睡着对题干的削弱程度较弱。故选C项。
　　通过江苏公务员考试网专家列举的四道例题可以发现，实验的过程中可能存在很多问题，考生们需要特别关注：1、实验有没有设置对照组;2、两组的初始条件是否一致;3、实验过程中有无影响因素;4、实验结果的统计有无问题等。
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