作者：劉練紅，劉旭峰，呂靜，苗丹民，皇甫恩，邵永聰

【關鍵詞】 心理旋轉 【Abstract】 AIM: To observe the changes of P300’s latency and amplitude when stimulated by Chinese characters. METHODS: The reaction time， error rate and eventrelated potentials (ERP) were recorded when 8 healthy male college students were tested by mental rotation task. RESULTS: With the increase of the rotation angle from 0° to 180°，the amplitude of P300 in parietal changed from （1501±256） μV to （1191±201） μV. The latency of P300 changed from （450±38） ms to （566±54） ms. CONCLUSION: Stimulated by unbalanced Chinese characters with the increase of rotation angle，the amplitude of P300 becomes more negative and the latency of P300 prolongs. 【Keywords】 mental rotation; event related potentials，P300; latency peviod(psychology);reaction time 【摘要】 目的： 探討以漢字為刺激圖片進行心理旋轉時的事件相關電位P300的波幅和潛伏期的變化.方法： 8名健康男性大學生完成以漢字為刺激的心理旋轉任務時，記錄反應時，錯誤率和事件相關電位波形. 結果： 隨著刺激圖片0°旋轉至180°，腦部頂點Pz點P300波幅從(1501±256) μV變化為(1191±201) μV;潛伏期從(450±38) ms變化為(566±54) ms.結論： 以漢字為刺激圖片進行心理旋轉時，P300波幅隨旋轉角度的增加而負向漂移，潛伏期隨旋轉角度增加而延長. 【關鍵詞】 心理旋轉；事件相關電位，P300；潛伏期（心理學）；反應時間 0引言 心理旋轉測驗是測量空間視覺化的代表性測驗［1］，以字母和空間立體圖形為刺激的心理旋轉能力研究從20世紀70年代就開始了.Shepard及其同事研究得出，隨著旋轉角度的增加，反應時(Reaction Time， RT)線性增加［2，3］. 心理旋轉的事件相關電位研究最初是Wijers等［4］1989年開始的，研究認為在心理旋轉過程中，頂葉區域出現明顯的P300，且隨著旋轉角度的增加， P300波幅減小.喻柏林等［5］曾對單個漢字的心理旋轉做過行為學研究，他們把字的識別與字的表象旋轉相結合，研究結果發現，傾斜方向對于字的識別無影響，旋轉角度從0°增加到135°傾斜范圍內，反應時隨傾斜角度的增加直線地增加，這與其他研究者用不同視覺刺激所獲心理旋轉的結果總的趨勢是一致的［6］.也就是說，傾斜漢字的識別也同樣經歷了一個心理旋轉過程.但是對以漢字為刺激的心理旋轉的研究還僅限于行為學的階段，采用電生理學的方法的研究還未見報道，因此我們選擇獨體的不對稱漢字“司”為刺激圖片，在被試完成心理旋轉任務時，記錄其大腦皮層誘發電位，分析P300 隨旋轉角度的變化規律，觀察腦地形圖的變化，以期從腦功能成像方面對漢字的心理旋轉進行研究. 1對象和方法 1.1對象 8名醫學本科男性學員，19~21歲，平均206歲.裸視或矯正視力達到正常，均為右利手.簽署知情同意書. 1.2材料和方法 1.2.1材料 正立的和鏡像的漢字“司”，分別旋轉了0°，60°，120°，180°，240°，300°，其中0°等同于360°.圖片的背景為黑色，漢字呈現為白色.根據旋轉角度和正、鏡像，將刺激分為12種類別，由腦誘發電位工作站的STIM40呈現.根據前人研究結論［7］，旋轉60°與300°、120°與240°在反應時和正確率均沒有顯著差異，因而在實驗結果分析時，分別將他們按同類型處理. 60°，120°，180°，240°，300°的刺激圖片呈現30次，0°和180°的圖片呈現60次，這樣按照每個刺激角度分類，每種類型疊加次數為60次，實驗共呈現480張圖片.刺激呈現直至被試按鍵反應，為消除反應定勢，刺激間隔ISI為05 s至15 s之間，由計算機隨機選取.具體圖片如下： 1.2.2指導語“下面將在顯示器屏幕上藍色‘*’的位置出現經過一定角度旋轉后的漢字‘司’，有正立的，也有左右鏡像的，請你在準確的前提下盡快判斷它們是正立的還是鏡像的.如果是正立的，請你用左手拇指按反應鍵盒上的1鍵，如果是鏡像的，請你用右手拇指按反應鍵盒上的4鍵.實驗過程中，尤其在刺激圖片出現時盡可能避免眨眼動作與吞咽動作，盡量保持身體不要有任何運動.刺激圖片顯示的間隔期，請注視藍色的‘*’，不要四處張望.實驗開始后大約5 min左右，屏幕上會出現‘have a rest’的畫面，這時，你可以稍事休息，可以眨眼，活動四肢.休息結束后，按鍵盒上的任意一個鍵，繼續實驗.實驗共分4段，中間有3次休息.明白了嗎？如果明白請準備好，我們開始實驗.” 1.2.3實驗過程本實驗采用美國NeuroScan公司生產的ESI32導ERP工作站.用國際標準1020系統電極放置法安置電極［7］： 利用Ag/AgCl電極帽記錄被試進行反應時的EEG；記錄垂直眼動與水平眼動；采用前額接地，左右乳突為參考.腦電增益為500，采樣頻率為500 Hz，帶通濾波為01~30 Hz.電極與頭皮接觸電阻<5 kΩ. 連續記錄原始腦電，離線式疊加處理.融合行為學數據，自動排除眼電偽跡. Epoch時程為-50 ms～1000 ms，以-50 ms至0 ms的平均電壓均值為基線，對所有的電極采集的腦波進行基線校正.按角度分類進行疊加平均，選擇被試正確的刺激反應，錯誤的反應不參加疊加，得到各被試的ERP波形后，測量所需的參數，然后進行總平均，形成總平均圖，并生成相應ERP地形圖. 統計學處理： 統計學分析用SPSS(Statistical package for the social science)/PC(版本110)統計分析軟件包(SPSS Inc， USA).結果以 x±s表示，采用隨機區組設計方差分析.P<005表示有顯著性差異. 2結果 2.1反應時與旋轉角度之間的關系探查刺激分為正像與鏡像兩種，正像不同旋轉角度反應時的方差分析，結果存在顯著差異(F=8341， P<0001)；鏡像不同旋轉角度的反應時方差分析，結果同樣存在顯著差異(F=4522， P=001)，采用LSD方法兩兩比較結果見Tab 1.表1正像和鏡像刺激旋轉不同角度反應時的方差分析結果（略） 從實驗數據可見，從0°到180°無論探查刺激為順時針還是逆時針旋轉，無論是正像或者是鏡像，反應時均隨旋轉角度的增加而增加，在180°時為最大. 2.2ERP數據潛伏期和波幅與旋轉角度的關系因各旋轉角度正像和鏡像漢字的反應時無差異，因而在分析ERP數據時，將各旋轉角度的正鏡像合并.在腦部頂點Pz和中央點Cz所誘發出的P300指標測量后進行統計學比較，結果見Tab 2.正、鏡像漢字旋轉后8名被試P300總平均圖見Fig 1. ERP地形圖見Fig 2. 表2不同旋轉角度Pz、Cz點的P300潛伏期和波幅（略） Tab 2，Fig 1結果可見，無論是正像刺激還是鏡像刺激，均發現隨著旋轉角度的增加，P300潛伏期延長，波幅下降，存在明顯的負向漂移.Fig 2 ERP地形圖可以看到右側頂葉的正電位出現在大約350 ms左右，逐漸擴散至整個頂部，至750 ms左右時消失.持續時間要比字母刺激的時間稍長. 統計結果表明，Pz各角度的潛伏期比較存在統計學顯著差異(F=14340，P=0000)；Cz點各角度的潛伏期比較差異不明顯(F=1508，P=0234)；各角度波幅比較存在統計學顯著差異(Pz，F=3097，P=0043；Cz，F=3659，P=0024). 不同旋轉角度P300潛伏期兩兩比較結果發現： Pz點旋轉0°與旋轉60°，旋轉120°和旋轉180°無統計學顯著差異，其他各旋轉角度之間比較均存在統計學顯著差異(0°~120°， P=0001， 0°~180°， P=0001， 60°~120°， P=0001， 60°~180°， P<0001)；Cz點各旋轉角度兩兩比較無統計學顯著差異. 不同旋轉角度P300波幅兩兩比較結果發現： Pz點旋轉0°與旋轉120°，旋轉0°與旋轉180°存在統計學顯著差異(0°~120°，P=0024，0°~180°，P=0011)，其他各旋轉角度比較均無統計學顯著差異；Cz點旋轉0°、旋轉60°、旋轉120°均與旋轉180°存在統計學顯著差異(0°~180°，P<0001，60°~180°，P=0001，120°~180°，P=0006)，其他各旋轉角度比較均無統計學顯著差異.鏡像刺激條件下，Pz點各旋轉角度比較均未發現統計學顯著差異；Cz點旋轉0°、旋轉60°與180°間存在統計學顯著差異(0°~180°，P=0004，60°~180°，P=0021)，其他各旋轉角度比較均未發現統計學顯著差異. 3討論 對漢字的心理旋轉的研究，我國做的較多的是旋轉漢字的識別的研究，主要是采用行為學的方法，計算反應時和正確率，還未見ERP對漢字心理旋轉的研究.從反應時與旋轉角度的關系來看，隨著旋轉角度從0°到180°增加，反應時線性增加.這與以字母和圖形為刺激的心理旋轉的結論相同［2，3］.