南亚研究生心理旋转任务的多模态数据集：认知策略与情感反应的跨学科研究

　　为解决传统空间认知研究单模态数据的局限性，印度理工学院团队通过EEG、GSR、眼动追踪等多元传感技术，构建了包含38名南亚研究生的心理旋转任务多模态数据库。该研究首次整合认知表现（RTs/正确率）、生理信号（α/β波）、情感状态（AFFDEX）等多维度数据，揭示了反馈机制对策略选择的影响，为STEM教育中的性别差异研究提供了跨文化基准数据集。

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在认知科学领域，心理旋转能力一直被视作STEM学科学习的关键预测指标。然而传统研究长期面临三大困境：性别差异的争议（男性优势论 vs 训练消除论）、策略测量的局限（依赖口头报告）、文化样本的单一（欧美主导）。印度理工学院团队在《Scientific Data》发表的创新研究，通过构建首个南亚研究生多模态数据库，为破解这些难题提供了全新路径。

研究团队采用交叉学科方法，招募38名（22男/16女）印度研究生完成改良版Shepard-Metzler心理旋转任务，同步采集7类数据：1）认知层面：PsychoPy记录的反应时(RTs)/正确率/难度分级；2）生理层面：Muse头环采集EEG频段功率（Delta/Theta/Alpha/Beta/Gamma）、Shimmer设备监测GSR传导值；3）行为层面：Tobii眼动仪追踪注视模式（I-VT滤波器）、DLOT系统人工标注学习情绪（每10秒记录Engagement/Confusion等6类状态）；4）主观层面：NASA-TLX量表评估认知负荷。所有数据通过iMotions平台实现毫秒级同步，形成8GB结构化数据集。

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关键发现呈现多维度突破：

1. 策略选择机制：眼动数据显示，无时间限制条件下（Category 2）平均注视持续时间（378±42ms）显著长于限时条件（Category 3），结合Alpha波功率提升（12.8%），证实反馈机制促进整体旋转策略（Holistic rotation）使用。

2. 性别差异新证：虽然男性在限时任务（Category 3）正确率高出女性9.2%，但在反馈条件（Category 2）下差距缩小至3.1%，支持"时间压力中介假说"。

3. 情感-认知耦合：GSR传导值峰值（2.1μS）与DLOT记录的Frustration状态高度同步（r=0.72），且多轴旋转任务中女性Gamma波震荡更显著（TP10导联+15.3%）。

4. 难度响应曲线：随着任务难度提升（Easy→Hard），正确率下降28%但反应时呈现非线性变化，在Hard级别出现"策略放弃阈值"（RTs缩短11%）。

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这项研究的里程碑意义在于：首次实现"认知-情感-生理"三维度数据的开放获取（CC0许可），特别填补了全球南方国家样本的空白。数据集特有的反馈条件（Category 2）为教育技术领域提供了优化认知负荷的实证基础，而高精度时间对齐（Unix毫秒戳）支持计算建模研究。正如作者强调，该资源将推动两大突破：1）验证空间认知的跨文化理论；2）发展基于多模态信号的自适应学习系统。未来研究可结合fNIRS等新技术，进一步探索前额叶皮层在策略转换中的动态机制。

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