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睡眠過渡過程中認(rèn)知行為反應(yīng)量的測量

2015-05-30 21:28王瑞瑛曾鶴瓊楊祖芳
關(guān)鍵詞:失眠認(rèn)知

王瑞瑛 曾鶴瓊 楊祖芳

摘 ?要:以認(rèn)知能力和反應(yīng)能力(反應(yīng)快慢,反應(yīng)準(zhǔn)確性,反應(yīng)快慢的變化趨勢以及準(zhǔn)確性的變化趨勢)為描述腦態(tài)的參數(shù),依據(jù)認(rèn)知行為反應(yīng)提供的刺激來中斷過渡過程中腦失控的思維活動,從而建立一種方法,用來評估睡眠過渡過程,并且監(jiān)測這一過程中腦的認(rèn)知活動。

關(guān)鍵詞:睡眠過渡過程;認(rèn)知;失眠;行為反應(yīng)量

中圖分類號:R749 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ? ? ?文章編號:1006-8937(2015)02-0049-02

睡眠是生物機體的本能行為, 睡眠不足會讓人覺得疲勞,精神不集中,嚴(yán)重者甚至?xí)鹁裥约膊?,產(chǎn)生睡眠不足的原因有很多,其中很重要的一個因素就是失眠。失眠者大都因不能抑制延綿不斷的思緒而無法入睡,因此,常常把這些延綿不斷的思緒,諸如不愉快的想法、對睡眠質(zhì)量的擔(dān)憂等稱為“有害認(rèn)知活動”。雖然對失眠的病因和本質(zhì)依然不很清楚,但跡象表明,通過心理控制,有可能抑制有害認(rèn)知活動,使睡眠過渡過程(從有睡意到睡著這段過程)縮短,這給從整體水平上揭示失眠的腦機制、進(jìn)而建立有效的行為學(xué)和心理學(xué)治療原則和方法帶來了新的希望。

1 ?睡眠過渡過程中腦的認(rèn)知活動

從認(rèn)知科學(xué)的角度來看,思維活動就是腦對現(xiàn)實世界進(jìn)行心理表征以及按心理算法操作表征的過程。由于人腦比電腦復(fù)雜的多,因此更容易受內(nèi)部和外部擾動的影響而運行異常,甚至發(fā)生死循環(huán),如導(dǎo)致失眠、甚至精神失常的失控思維活動等,嚴(yán)重影響到人們的日常生活。為了解決這個問題,研究人員做了大量的工作,對睡眠、失眠及其治療提出了一些理論或假說,其中有代表性的理論認(rèn)為:在從有睡意到睡著的“睡眠過渡過程”中,腦中認(rèn)知活動處于停止的狀況是自然的入睡狀況,是理想的狀況;一旦理想狀況不能滿足,且腦中的有害認(rèn)知活動不能自行停止,則導(dǎo)致心理性失眠;這種失眠有可能通過認(rèn)知和行為學(xué)等非藥物方法來治療。

研究人員認(rèn)為,有害認(rèn)知活動需要占用腦的認(rèn)知空間才能夠維持,如果失眠者自主運行一個認(rèn)知操作過程,那么它可能占據(jù)本來被有害認(rèn)知活動占用的腦認(rèn)知空間,從而抑制有害認(rèn)知活動。以此為基礎(chǔ),研究人員嘗試了各種可能的策略來進(jìn)行心理控制。但是效果并不理想,因為這些策略對于個體的差異很大,使得它們存在爭議。實際上,自主運行的認(rèn)知操作雖然能抑制有害認(rèn)知活動,但它是違背自然睡眠的認(rèn)知活動,也時刻產(chǎn)生著喚醒腦的危險,這是鑲嵌在上述理論體系中的一個兩難問題。

此外,有害的認(rèn)知活動相當(dāng)不確定,其內(nèi)容、其程度不但因人而異,而且因時而異。失眠者必須實時把握自主運行的認(rèn)知操作過程的強度和持續(xù)時間,讓其在有效抑制有害認(rèn)知活動的同時,又防止轉(zhuǎn)變成新的有害認(rèn)知活動,而這實際上幾乎是不可能的。因此,控制腦的睡眠過渡過程是一個極為復(fù)雜的問題,它的進(jìn)展高度依賴于學(xué)科間的交叉融合以及新知識、新方法、新技術(shù)的應(yīng)用,而關(guān)鍵的問題是如何找出現(xiàn)有理論的缺陷并在新的理論指導(dǎo)下創(chuàng)建行之有效的新方法。

通過我們先前所做腦的意識加工和有意識的行為反應(yīng)實驗,我們觀察到在睡眠過渡過程中:

①一定微弱程度的外部刺激,不論是聽覺刺激還是觸覺刺激,都可以使腦中斷原先的意識加工,轉(zhuǎn)向?qū)ν饨绱碳さ谋O(jiān)測。

②當(dāng)這種外部刺激的時間間隔隨機且漸進(jìn)地延長時,被試者做出行為反應(yīng)的時間表現(xiàn)為波動性地變慢,行為反應(yīng)往往在漸進(jìn)延長的間隔中,等待姍姍來遲的目標(biāo)時終止,腦漸漸墮入到睡眠態(tài)。

這提示外界刺激有可能在睡眠過渡過程起了作用,刺激的特性和參數(shù)可能是關(guān)鍵的問題。而腦狀態(tài)是控制的對象,也是實施控制的依據(jù)。我們利用機-腦接口,根據(jù)認(rèn)知行為反應(yīng)表達(dá)的腦態(tài),利用聲音序列持續(xù)轉(zhuǎn)移被試者的注意,該聲音序列具有某種特性,可作為外界刺激來抑制那些失控制的思維活動。

因此,確定聲音序列的特性至關(guān)重要。除此以外,由于不同的被試者或同一個被試者在不同的失眠之夜,認(rèn)知和行為反應(yīng)水平各不相同,在實施控制之前,機-腦接口將自動地依據(jù)當(dāng)日的初始腦態(tài),即睡眠前的認(rèn)知和行為反應(yīng)的水平,確定聲音刺激的初始特性。

2 ?測量方法

由于行為反應(yīng)量,如反應(yīng)的快慢、反應(yīng)的準(zhǔn)確性與腦對外界信息認(rèn)知加工和行為反應(yīng)的實時狀態(tài)密切相關(guān),而反應(yīng)快慢的變化、反應(yīng)準(zhǔn)確性變化與腦認(rèn)知活動的變化及腦認(rèn)知行為反應(yīng)水平的變化密切相關(guān)。因此,本項目擬以認(rèn)知能力和反應(yīng)能力(反應(yīng)快慢,反應(yīng)準(zhǔn)確性,反應(yīng)快慢的變化趨勢以及準(zhǔn)確性的變化趨勢)為描述腦態(tài)的參數(shù),依據(jù)認(rèn)知行為反應(yīng)提供的刺激來中斷過渡過程中腦失控的思維活動。為了實現(xiàn)這個功能,我們設(shè)計了一種通過計算機監(jiān)測、控制來干預(yù)大腦思維活動的系統(tǒng)—機-腦接口。

為了有效轉(zhuǎn)移失控的思維活動,并阻止已中斷的失控的思維活動復(fù)蘇,以2種不同的聲音按確定的方式構(gòu)成不同的聲刺激單元。在這兩種聲音中,一種較為清脆,稱為目標(biāo)聲,每當(dāng)目標(biāo)聲出現(xiàn)時要求被試者對它做出反應(yīng),以此使失控的思維活動被轉(zhuǎn)移。另一種較為低沉,被稱為非目標(biāo)聲,它的作用是使失控思維活動持續(xù)缺乏注意而被抑制,直至最終失活。對于非目標(biāo)聲,被試者不需要對其作出反應(yīng)。

聲音確定后,需要確定聲音的響度,因為聲音過強會刺激到入睡者,成為干擾入睡的源。而聲音刺激過弱的話,不能很好地轉(zhuǎn)移被試者的注意,達(dá)不到抑制失控思維活動的目的。在本實驗中,以個體的聽覺閾值響度為聲刺激單元中兩種刺激聲音的響度。它們由機-腦接口系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)。在響度被確定之后,還必須確定被試者即日的認(rèn)知行為反應(yīng)水平。再讓被試者對包含在以上述隨機給出的不同聲刺激單元序列中的聲刺激進(jìn)行鑒別反應(yīng),相鄰聲刺激的間隔在3~6 s范圍內(nèi)隨機變化,實驗共20次。將這20次認(rèn)知行為反應(yīng)水平的平均值,稱為個體、即日的認(rèn)知行為反應(yīng)水平。

測量時需要所用儀器能夠控制刺激物強度、頻度并且能自動記錄反應(yīng)時間,還需要能記錄被試者手指微小動作的傳感裝置。為了達(dá)到目的,使用的是自主開發(fā)的機-腦接口,它包含有小型傳感裝置和行為反應(yīng)記錄系統(tǒng)。另外還需要計算機一臺,用來提供刺激物,并記錄反應(yīng)時間,所使用的實驗刺激物特性如上確定。

3 ?實驗數(shù)據(jù)及其分析

測量得到的數(shù)據(jù)存放到存儲系統(tǒng)中,每次測量都會產(chǎn)生一些信息和數(shù)據(jù),這些信息和數(shù)據(jù)都包含在一個文件中,并且在這個文件中按時間順序排列。文件共分為4個部分:

①應(yīng)答信號數(shù)據(jù)。

它包括序號、時間、聲音類型及反應(yīng)時間。其中序號指的是聲音刺激是第幾次;時間指的是哪個時刻給出刺激,格式為HH:MM:SS;聲音類型指的是給出的是非目標(biāo)聲音還是目標(biāo)聲音;反應(yīng)時間指的是被試者接收到目標(biāo)聲音,多長時間可以做出反應(yīng),單位是毫秒,取整數(shù)。

②統(tǒng)計結(jié)果數(shù)據(jù)。

它包括當(dāng)日當(dāng)次實驗的聲音響度是多少;實驗過程中目標(biāo)聲音出現(xiàn)多少次,非目標(biāo)聲音出現(xiàn)多少次;非目標(biāo)聲音和目標(biāo)聲音出現(xiàn)時實驗者反應(yīng)次數(shù)各為多少以及其它相關(guān)數(shù)據(jù)。

③文件信息。

④被試者信息。

根據(jù)上述信息,以聲音出現(xiàn)的序號作為橫坐標(biāo),被試者接收到目標(biāo)聲,作出反應(yīng)的反應(yīng)時間為縱坐標(biāo),繪出睡眠反應(yīng)特性圖,如圖1所示。其中圓點表示應(yīng)該反應(yīng)的點,叉叉表示不用反應(yīng)的點,圓點在最下方表示該反應(yīng)而沒有反應(yīng),我們可以認(rèn)為該被試已經(jīng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

由圖可見,C點之后被試者不再對目標(biāo)聲音刺激做出反應(yīng),即喪失了行為反應(yīng)能力,這表明C點以后被試者已經(jīng)入睡。圖中的A點是各次實驗認(rèn)知行為反應(yīng)水平測量的結(jié)束后的第一點,而圖中的B點為被試者每次實驗中最后一次做出反應(yīng)的點。因此入睡潛伏期即為A點和B點的時間間隔,圖中A點的時間為21:50:42,B點的時間為22:00:03,C點的時間為22:00:14,則該實驗者的入睡潛伏期為9 min21 s。

4 ?結(jié) ?語

由圖1及數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看,入睡潛伏期的測量誤差達(dá)到可以忽略的程度(圖中為9 s)。因此,用這種方法對睡眠過渡過程中腦認(rèn)知活動進(jìn)行測量是一種比較好的方法。

參考文獻(xiàn):

[1] U.S.Department of Health and Human Ervices,National Institutes of

Health,Trans-NIH Sleep Research Coordinat-I NG Committee,et al[M].2003 national sleep disorders research plan,second edited,2003.

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