心理与认知神经科学实验中心建设与管理模式
疏德明，冯成志
（苏州大学 教育学院，江苏 苏州 215123）
摘 要：该文系统介绍了苏州大学心理与认知神经科学实验中心的布局、主要设备、环境建设、网络教学和管理模式。介绍了脑与认知神经科学、认知行为科学、工程心理学、临床心理学等四大类实验室，主要设备及部分建设参数，以及如何通过虚拟仿真实验教学系统、在线预约系统和电子门禁管理系统实现在线教学与管理。
关键词：心理学；认知神经科学；实验中心；建设参数；管理模式
随着科学技术的不断进步和社会的发展，心理学和以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究，以及以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究在各国兴起。由于心理与认知神经科学研究涉及到多个学科，亟须建立综合性的实验研究中心，促进学科的交叉与融合及开展合作研究[1]。苏州大学心理与认知神经科学实验中心的布局、建设参数和管理经验可供同行借鉴和参考。
1 心理与认知神经科学实验中心布局
实验中心规划有4大类实验室和一定数量的办公室、教学机房、研讨室和学术交流场所。4大类实验室为：（1）脑与认知神经科学。包含事件相关电位（ERP）实验室、经颅磁刺激（TMS）实验室、功能性近红外脑成像（fNIRS）实验室等；（2）认知行为科学。包含多导生理记录实验室、眼动实验室、行为观察室、行为实验室等；（3）工程心理学。包含可用性实验室、虚拟现实实验室、体力负荷与疲劳研究室等；（4）临床心理学。包含音乐治疗实验室、生物反馈实验室、睡眠实验室等。
从模拟结果来看，ARIMA(3,1,6)模型和 ARIMA(3,2,6)模型的拟合效果差距不大，但是 ARIMA(3,2,6)模型的模拟效果更好。
8月8日，天空蔚蓝，白云点缀，壶关县晋庄镇秦村村民秦小宽又准时来到该村党群服务中心打扫卫生，笑容始终挂在脸上。
2 心理与认知神经科学实验中心主要仪器设备
实验中心主要有事件相关电位仪、眼动追踪系统、经颅磁刺激器、多导生理记录仪、生物反馈仪、行为分析系统、实时运动跟踪系统、高性能工作站、高性能显示器（刷新频率≥140 Hz），以及亮度仪、声级计、刺激灰度级增强器、听觉刺激生成器、验光仪、网络服务器等设备。同时拥有E-prime、Stim、Matlab、SuperLab、BrainVision Analyzer、Scan、Curry、BESA、INTERACT、FaceGen等刺激呈现和数据分析软件，以及心理测评系统、职业能力测试系统、心理学实验教学系统等心理测评与教学工具。主要大型仪器设备的性能和技术参数如下：
2.1 事件相关电位仪
（4）兼容性。可以兼容眼动数据、生理数据以及多种第三方数据，以便进行分析与对比。
2.2 眼动追踪系统
眼动追踪技术是通过记录和分析人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征，如注视点、注视时间和次数、眼跳距离、瞳孔大小等数据，探讨其与心理活动之间的直接或间接关系，从而考察个体内在认知过程，现已广泛用于注意、视知觉、阅读和消费心理学等研究领域。随着摄像技术、红外技术和微电子技术的飞速发展，高精度眼动追踪系统得以研发和应用，促进了眼动研究在心理学及相关学科中的应用，眼动心理学的研究已经成为现代心理学研究的一种有用范式。以加拿大SR Research Ltd.出品的EyeLink 1000 Plus 桌面式眼动仪为例，其主要配件有处理器、高速图像采集卡、红外光源、桌面支座、专用光学镜头、眼动系统控制与分析软件等。
2.3 经颅磁刺激器
心理与认知神经科学实验室资源实行全校共享，将有限的人力与经费进行合理布局，克服了学科之间人为设置的使用障碍[5]。中心通过虚拟仿真教学系统、在线申请和预约系统和电子门禁管理系统，实现网络教学和管理。实验室申请使用的一般流程：通过虚拟仿真教学系统熟悉研究流程和仪器操作方法→在线提交申请和预约→管理员审核→安全教育→开启电子门禁→开展实验研究。
2.4 多导生理记录仪
多导生理记录仪是一种能够记录人体多项生理指标的仪器，通过记录和分析被试在完成特定心理任务时所表现的植物神经活动指标，研究被试的心理活动规律。多导生理记录仪可以完成心电、脑电、肌电、眼电等20多种生理信号测量。美国Biopac Systems Inc.出品的Biopac MP160多导生理记录仪配套的数据采集和分析软件AcqKnowledge 4提供了多种计算功能，可进行信号平滑、叠加、微分、积分、傅里叶变换、频谱分析、模板查找、信号平均、峰值探测等。可以对各个通道的信号进行各种数学运算[3]。
研究结果显示，‘索邦’花青素苷合成转录因子LhsorMYB12编码区序列长720 bp，核苷酸序列长863 bp(登录号：MG593164)，共编码239个氨基酸(图2)。
2.5 行为观察与分析系统
行为观察与分析系统通过记录和分析行为发生时的音频、视频、生理指标和现场观察数据，考察人的心理与行为特征，可用于临床心理学、教育心理学、管理心理学、认知心理学、社会心理学的研究与教学。系统主要配件有行为分析软件、数码摄像机、音频/视频记录工作站等。以德国Mangold International GmbH.出品的INTERACT行为分析系统为例，主要性能如下：
微波烘干时间影响凤尾鱼片的口感，烘干时间对去除水分的量影响很大。在其他因素不变的条件下，以8，10，12，14 min(以10 dm2凤尾鱼120 g计)为时间点，设计4组不同烘干时间的单因素实验，对实验结果采取感官评价的方式进行评分，选取评价分数最高的3组实验数据设定为最合适的烘干时间范围。
心理与认知神经科学实验室一般要求隔音和静音通风，室内温度和亮度可调节，实验台高度可自动调节，部分实验室要求电磁屏蔽，实验室的空调送风系统需进行静音处理，主试间和被试间有可视对讲系统。现将实验中心的实验室隔音和电磁屏蔽的解决方案及技术参数介绍如下：
（3）可视化。整合了强大的图表生成及编辑功能，内置数十种图表模板，可将数据以直观的图表方式呈现，图表的各项参数可以编辑，可以对数据进行科学的分析和统计，包括注释时间、行为频率计数、概率测算、Cohen's Kappa信度计算等。
事件相关电位（event-related potential，简称ERP）是一种特殊的脑诱发电位（evoked potentials，Eps），是指给予神经系统特定的刺激，或使大脑对刺激信息进行加工，在神经系统和脑的相应部位产生的可以检出的、与刺激有相对固定时间间隔（锁时关系）和特定位相的生物电[2]。目前，事件相关电位技术广泛应用于心理学、医学和经济学等研究领域，主要研究大脑神经机制、脑疾病诊断和消费行为与心理等。该设备主要配件有放大器、高性能显示器（刷新频率≥ 140 Hz）、数据采集与分析软件、刺激呈现软件、电极帽等。
运动跟踪系统是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的技术设备，它基于计算机图形学原理，通过排布在空间中的数个视频捕捉设备将运动物体的运动状况以图像的形式记录下来，然后使用计算机对采集的图像数据进行分析处理，得到运动物体的空间位置关系，用于重构物体的三维运动，得出物体运动状态。可用于行为科学、运动心理学和工程心理学研究。以美国NaturalPoint, Inc.出品的OptiTrack实时运动跟踪系统为例，其主要配件有：动作捕捉摄像头（OptiTrack Flex 13）、跟踪软件（Motive: Tracker）、标志点、标定器和坐标校正器。
2.6 实时运动跟踪系统
（5）整合性。系统整合了多款应用程序，如通过“Highlight movie”可从多媒体文件中提取视频段落、创建视频片断、整合多种类型的外部数据，如被试者的生理-心理信息数据或眼动数据；通过“Dataview”可将数据同步可视化；通过“P.a.t.t.e.r.n”可找出数据内容与时间要素的隐藏关联性数据等。
3 心理与认知神经科学实验中心环境建设
（2）灵活性。可以按需求自行设计实验，包括视频观察分析、即时观察分析，以及多种实验类型，如：可用性实验、母婴互动实验、动物行为分析实验等；内置的音频、屏幕捕捉记录系统，使您可以全方位、多角度地得到您想要的准确的数据。
（1）易用性。可以实现行为事件编码、行为事件记录、行为数据可视化与分析，有多种编码方式，可对单个或多个目标同时进行编码并记录，编码可随时添加、修改与删除。
3.1 实验室隔音
静音实验室除了安装隔音墙体外，隔音门也是一重要组成部分，中心实验室采用防火隔音门设计，技术参数如下：（1）隔音门宽990 mm, 高2 230 mm；（2）门框材料为1.8 mm厚的优质冷轧钢板，扇料为1.0mm厚的优质冷轧钢板，门扇厚度为70mm，胶条为隔音胶条；（3）根据GB/T8485-2008《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》中建筑门窗的空气声隔声性能分级判定标准[4]，采用频谱修正量C（频谱1）时，计权隔声量为Rw+C=38 dB，隔声性能分级为4级，采用频谱修正量Ctr（频谱2）时，计权隔声量为Rw+Ctr=35 dB，隔声性能分级为4级。
3.2 实验室电磁屏蔽
电磁屏蔽室的可靠性与环境、配电、接地等因素是密不可分的，它既要系统内的设备不被外界电磁干扰，又要保证系统内设备产生的电磁场不影响外部环境。屏蔽室内需空气流通、照明得当，以提升工作效率，减缓操作人员的疲劳、缺氧、头晕、胸闷、心慌等不适之感。主要技术参数如下：（1）建设面积：42.3 m2；（2）屏蔽范围：14 KHz~40 GHz；（3）离子接地极：电阻值R≤0.01欧姆；（4）消声通风系统：进、出风口采用超静音风机和波导窗屏蔽设计。
4 心理与认知神经科学实验中心的网络教学和管理
经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，简称TMS）是一种兴奋或抑制大脑神经元的无创方法。该方法使用高强度线圈，产生快速变化的磁场脉冲，可以穿过受试者的头皮和颅骨，作用于其下的大脑皮层，诱导神经细胞发生电位活动的改变。整个过程无创、无痛，只有少许电流通过线圈的声音。TMS最初用于显示从大脑运动皮层到脊髓的神经冲动传导过程，目前可使用该方法刺激大脑皮层的不同区域并记录其反应，可用于神经科学（如抑郁症、精神分裂症、中风等）、临床治疗（如抑郁、耳鸣、疼痛等）、外科手术的前期脑功能制图、视觉信息加工、学习与记忆、运动医学等研究。
4.1 虚拟仿真实验教学系统
为方便师生随时随地开展在线学习和模拟实验，实验中心规划建设虚拟仿真实验教学系统，系统内容涵盖心理与认知神经科学教学的核心模块，如认知心理学、实验心理学、认知神经科学、临床心理学和大型仪器设备操作培训等。在紧紧结合心理和认知神经科学实验特点及教学目标的前提下，发挥虚拟仿真实验的不受时空限制[6]、绿色环保、成本低廉和避免实验风险等优点，弥补传统真实实验教学的局限性，构建以虚实结合为特点的高水平、系列化的实验教学新体系，形成内容结构完整、仿真程度高、交互功能强、情景化参与、可实时评价的虚拟实验教学资源，为有效提高学生创新能力开辟了新空间[7]。
4.2 实验室在线申请和预约系统
为便于实验室在全校的共享并提高实验室管理效率[8-9]，结合心理与认知神经科学实验的特点，建设了在线申请和预约系统（见图1）。主要功能：（1）用户可以进行注册、在线预约、预约统计、预约查询、统计机时和费用等功能[10]；（2）管理员可以进行查询、审核、取消、统计预约、仪器管理、课题组管理等功能；（3）所有表格、统计数据界面支持打印，导出EXCEL文件功能；（4）提供在线短消息收发、会话功能、系统公告、新闻动态及常用下载等；（5）支持便携式智能终端接入，可在智能手机和平板电脑等触摸设备使用。
将小麦酱油的pH值稳定在6.5，导致酱油的分子量整体偏低，但1～3 kDa肽段含量高于pH 5.4的酱油。
图1 在线预约系统主要功能
4.3 电子门禁管理系统
电子门禁系统通过网络平台开通或关闭师生“校园一卡通”进入实验室的权限。管理员可对用户进行新增、注销、挂失、冻结、过期停用，也可查询用户刷卡流水。管理系统支持导出刷卡流水、批量名单导入或删除、黑白名单实时更新等功能。电子门禁系统主要硬件有门禁控制器、门禁读卡器、闭门器、电磁锁、不间断电源等。
5 结语
心理与认知神经科学实验中心作为校级建制的综合性实验研究中心，拥有先进优良的科研设施，为开展高水平科学研究提供基础保障[11]，但无论多么先进的仪器设备，如果没有掌握前沿技术的人去使用、维护，无法发挥其作用[12]，在实验中心后期建设与发展中，在进一步加大设施设备的建设投入的同时加强高水平科研和实验技术团队的建设，更好地发挥中心在科学研究、创新人才培养和学术交流中的作用。
在“互联网+教育”的新生态环境下，教学资源作为教学内容的载体，其内涵和外延都发生了很大的变化，网络化、开放性、多层次、实时性等特点逐渐呈现。学生获取知识的渠道不再局限于课堂和书本，建设符合新时代特征的教学资源是教学取得成功的助力器，也是混合式教学取得成功的重要保障。教学资源的建设主要包括：课程信息资源建设、教材建设、实践资源建设3个方面。
参考文献(References)
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Construction and management mode of experimental center of psychology and cognitive neuroscience
SHU Deming, FENG Chengzhi
(School of Education, Soochow University, Suzhou 215123, China)
Abstract:This paper systematically introduces the layout, main equipment, environment construction, network teaching and management of the psychological and cognitive neuroscience experimental center at Suzhou University, and also introduces the four kinds of laboratories including brain and cognitive neuroscience, cognitive behavior science, engineering psychology and clinical psychology, their main equipment and some construction parameters, and discusses how to realize the online teaching management through the virtual simulation experimental teaching system, online reservation system and electronic access control management system.
Key words:psychology; cognitive neuroscience; experimental center; construction parameters; management mode
中图分类号：G482
文献标识码：A
文章编号：1002-4956(2019)07-0260-03
DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2019.07.064
收稿日期:2018-11-27
修改日期:2019-05-09
基金项目:国家社会科学基金教育学青年课题项目（CIA140179）
作者简介:疏德明（1983—），男，安徽枞阳，博士，高级实验师，研究方向为实验心理学和教育心理学.E-mail: 8deming@163.com
通信作者:冯成志（1970—），男，山东聊城，博士，教授，研究方向为基础心理学和教育心理学.E-mail: psyfrank@126.com
标签：实验室论文; 系统论文; 认知论文; 心理论文; 神经论文; 《实验技术与管理》2019年第7期论文; 国家社会科学基金教育学青年课题项目(CIA140179)论文; 苏州大学教育学院论文;