心算任务复杂度：高频α波与低频β波的脑电信号分析

本研究论文标题为《心算任务复杂度对脑电θ、α和β波的影响》（张丽平-1.pdf），由张丽平和詹长安两位作者合作完成，发表在南方医科大学生物医学工程学院。该研究的主要目的是通过比较两种不同复杂度的心算任务下4~30Hz范围内的脑电功率谱，探讨其与经典脑电波段划分之间的关系，以更深入理解大脑在执行认知任务时的电生理活动。 实验采用了14名健康的志愿者作为被试，他们分别完成了两种具有不同复杂度的心算任务，并在此过程中同步收集了脑电数据。研究团队利用Welch算法对前额和顶叶区域的10个代表性通道进行预处理，进行了谱估计，将数据与基线期进行归一化处理，从而得到了两种任务条件下的相对功率谱密度。然后，对每个1Hz频宽单位内的功率谱差异进行了独立样本t检验，以确定这些差异是否显著。 研究发现，前额和顶叶区域的脑电信号在10~25Hz和9~25Hz范围内能明显体现出心算任务复杂度的变化（P<0.05），这表明高频的θ波和低频的β波在反映心算任务难度上有较高的敏感性。这一结果挑战了传统的脑电节律划分方式，表明对脑电功率谱进行以1Hz为单位的精细区间分析，可以为理解认知负荷与脑电活动的动态关系提供新的视角。 论文的研究成果强调了在评估认知负荷时，不仅限于经典的脑电波段分析，而且应该关注这些频率区间中的细微变化。关键词包括心算任务、复杂度、脑电、功率谱估计以及工作记忆，这些关键词突出了研究的核心内容和意义。这项研究对于理解和优化认知训练，以及可能的神经反馈应用具有潜在价值。