利用脑电图测量比较特定任务的神经效率：空间智力任务

本实验的总体目标是比较参与者在完成需要空间能力的习题集时的神经效率。该方法可以回答工程教育领域的一些关键问题，例如，学生是否能在一学期内掌握核心课程内容？或者，当学生运用空间能力解题时，与解决工程问题时，其神经测量结果有何差异？

该技术的主要优势在于能够深入了解大脑的运作效率，且可将这些信息与学生的表现进行关联。尽管该方法可用于分析空间能力与静力学问题，但也可应用于其他技能评估和问题类型，例如高等动力学中的问题。

由实验室本科生研究员 Bradley Robinson 演示本实验步骤，我们团队的本科生研究员 Steven Wood 将接收我们今天演示的实验方案。首先，根据制造商的说明设置脑电图（EEG）头戴设备。

每次实验前至少一小时，确保始终有两个耳机处于充电状态。准备用于湿润 EEG 电极的液体以及用于清洁 EEG 参考电极以确保良好接触的研磨清洁剂。接下来，将绒布插入每个外壳中，并使用注射器将湿润液体充分浸润到绒布中。

让阻尼电极静置。设置两台视频摄像机以记录参与者的行为。待参与者就位后，我们调整摄像机，并确保视频带有时间戳。

最后，打开计算机并确认软件已启动以记录脑电波数据。确认所有软件和数据采集设备均已正确连接，能够正常进行数据采集。参与者到达后，引导其进入脑电图（EEG）室。

请受试者取下身上的所有电子设备。演示如何使用注射器浸湿电极垫，并说明注射器仅用于保持脑电图（EEG）毡垫的湿润。检查毡垫是否湿润，然后将毡垫按组合放入EEG耳机外壳中。

然后，使用研磨清洁剂清洁受试者的参考点，并擦去任何残留物。将脑电图头戴设备佩戴在受试者头上，使头戴设备上的参考节点与受试者头部上的参考点对齐。

请勿过度弯折耳机的耳臂，参考电极与耳后之间应留有间隙，以避免产生不适感。最后，在受试者就位后重新调整摄像头，确保视频带有时间戳。将其中一个摄像头对准受试者的面部，以记录面部表情和高质量音频。

将另一台摄像机对准受试者前方区域，以捕捉手部运动，包括手写动作，同时能够看到计算机屏幕上显示的任务内容。在脑电图记录软件中开始记录数据。通过检查记录设备上是否显示所有通道，确保记录设备与脑电帽之间具有良好的连接。

检查所有通道最初是否均显示低幅振荡的相似行为。然后，在每次休息期之前以及每种新类型问题开始之前，检查脑电图（EEG），通过重新连接线路并调整毛毡电极，确保与受试者保持良好的连接，以在记录设备上获得稳定的信号模式。指导受试者在任务练习期间尽量保持静止和安静。

告知受试者，在数据采集过程中，所有预先计划的视觉交流将通过计算机显示器进行。启动任务呈现软件。在数据采集开始前和结束后安排休息时段，用于获取基线数据。

显示第一种空间问题类型，该类型为多项选择题或判断正误的旋转问题。随后，显示第二种空间问题类型，该类型为多项选择题或判断正误的心理切割问题。接下来，显示工程学问题类型，重点考察工程静力学中的特定原理。

完成任务后，取下脑电图头戴设备。此外，关闭任务呈现软件、脑电图记录软件以及视频录制设备。最后，感谢受试者的参与，并向其简要说明后续可能的联系安排，以及未来如何向其提供本研究的结果。

脑电帽通过电位采集大脑活动信号，其中数据中的某些伪迹以及多个事件需要手动去除，如图所示。在进行独立成分分析后，软件可将数据映射为头皮表面的活动分布图，并以按试验次数和时间排列的二维连续图形式展示活动情况。一旦掌握，该技术可在45分钟至1小时内完成。

需了解该过程取决于参与者的解题速度。在进行此操作时，务必注意检查脑电图（EG）设备与参与者头部的接触是否良好，通常可通过保持毛毡标记来实现。观看本视频后，您应能充分掌握如何通过设置脑电图（EEG）设备并从参与者处采集数据，来完成神经效率研究中的脑电数据采集工作。