摘要
精神疲劳是指长时间高度的认知和情绪负荷导致的心理和生理状况，可以影响
认知功能及身体健康，工作记忆是重要的认知功能之一。本文旨在探究精神疲劳对
工作记忆脑电信号相位幅值耦合的影响。本文主要进行了以下工作：
1、本文中实验使用n-back实验进行工作记忆任务与精神疲劳诱发，采集了工
作记忆任务期间疲劳前后的脑电信号，并同时记录主观精神疲劳感受和行为学数据。
完成数据预处理、行为学数据和分析，结果表示，被试的主观精神疲劳感受显著增
加，其行为学表现也显著下降。
2、为探明各频段活跃性，在进行相位幅值耦合分析之前，进行精神疲劳对工
作记忆脑电信号能量分析。发现theta频段平均功率谱密度显著降低，而alpha频
段平均功率谱密度显著升高。分析表明theta和alpha频段的活跃度显著改变，反
映了信号的幅值和相位信息的变化。Theta频段均随工作记忆负荷的增大显著增高。
Alpha频段呈现了精神疲劳因素和工作记忆负荷因素的交互效应。
3、为探明精神疲劳下工作记忆脑电信号相位幅值耦合的分布情况，本文在选
定低频频段、高频频段后，在频率、通道水平采用数据驱动的分析方法进行单通道
相位幅值耦合分析，结果表明精神疲劳产生后，theta-beta相位幅值耦合在左侧颞
顶叶区域显著降低，alpha-gamma相位幅值耦合在颞顶叶区域，alpha-beta相位幅
值耦合在枕顶叶区域发生了显著升高。同时在这些改变的频段和通道的基础上，分
析了相位幅值耦合的负荷效应，结果表明各频段的相位幅值耦合值均未表现出精神
疲劳与工作记忆负荷的交互效应。
4、为探明相位幅值耦合对精神疲劳状态下大脑区域间信息传递、调节和整合
的作用，本研究对脑电信号进行了溯源，首先计算了精神疲劳影响下源极相位幅值
耦合情况，将通道水平相位幅值耦合结果投影到皮质层，发现了左侧颞上回、左侧
枕上回、右侧枕中回、双侧枕下回、中央后回和左侧角回受精神疲劳影响theta-
beta相位幅值耦合显著降低；左侧枕下回和左侧角回，精神疲劳发生后alpha-
gamma相位幅值耦合发生了显著升高。在此结果上计算相位同步，发现了精神疲
劳降低了前额叶与上述相位幅值耦合源的theta频段远程同步。
关键词：精神疲劳；工作记忆；相位幅值耦合；脑电；源成像
I
II
ABSTRACT
Mentalfatigueisapsychologicalandphysiologicalconditionresultingfrom
prolongedhighcognitiveandemotionalloadthatcanaffectcognitivefunctionand
physicalhealth,withworkingmemorybeingoneoftheimportantcognitivefunctions.
Theaimofthisthesisistoinvestigatetheeffectofmentalfatigueonthephase-amplitude
couplingofworkingmemoryEEGsignals.Themainworkconductedinthisthesisisas
follows:
1.Inthisthesis,experimentswereconductedusingn-backexperimentsforworking
memorytaskswithmentalfatigueevoked,EEGsignalswerecollectedbeforeandafter
fatigueduringworkingmemorytasks,andKSSsubjectivevaluesandbehaviouraldata