en en en fi en en fi en en zh fi fi en fi en en en en en de zh de en de uk de eo en en en es en fi jbo en en en en en en en en en en en fi en fi en fi en it en sv en es en su en fi en fi en en en en en fr en en en en en en pl en uk lt en en en en es en en id de en en fi en en en en en en en en en en en en en fi en en en en en en en en en en en en en en en en en en en fa en en en en fi en en en en en en en en en en en en en en
JYX - Electrophysiological brain activity fluctuations during a long period of task engagement (full record)
University of Jyväskylä | JYX Digital Repository
English  | Give feedback |
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
Humans generally fail to maintain their task performance during a long period of task involvement, leading to performance declines and mental fatigue increases. This phenomenon is called the time-on-task effect or vigilance decrement. It is still unclear whether the impairment of time-on-task is taskspecific or not. Although some theoretical frameworks of vigilance decrement have been proposed in the literature, there is still no agreed framework generalizing to all fatigue-related findings. To address these questions, we conducted a selective visual attention task for 2 hours 20 minutes and provided monetary rewards in the early and late blocks. We also adopted the 80-minute sustained attention EEG dataset with motivation manipulation in the interval of 60-80 minutes. We explored the effects of time-on-task on selective attention and sustained attention, and investigated the modulations of motivation in these studies. We also examined the differences between vigilance and congruency. For data analysis methods, we applied the ERP, time-frequency analysis, automatic dynamic function connectivity detection approach, temporal PCA, and single-trial analysis, obtaining indicators of ERPs (e.g., N1, P2, N2, P300), ERSP (e.g., delta and theta bands), frequency-specific dynamic functional connectivity (fdFC) across different studies. Our results found that cognitive functions in selective attention were impaired by time-on-task and partially restored by motivation manipulation. Similarly, cognitive processes involved in sustained attention were degraded by vigilance decrement and partially and transiently improved by providing rewards. We also demonstrated different influences between vigilance and congruency in conflicting tasks. Overall, this dissertation elucidates the effects of prolonged task involvement on different types of attentional tasks and provides evidence for the theoretical framework of motivational control and energetical costs. Keywords: mental fatigue, time-on-task, vigilance decrement, selective attention, sustained attention, congruency
Ihmiset eivät yleensä pysty keskittymään kunnolla pitkien tehtävien suorittamiseen ja tämä johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen ja henkisen väsymyksen lisääntymiseen. Tätä ilmiötä kutsutaan aikatehtävävaikutukseksi tai valppauden heikentymiseen. Edelleen on epäselvää, liittyykö tehtävän suorittamisen kesto heikentymiseen tehtäväkohtaisesti vai ei. Kirjallisuudessa on ehdotettu teoreettisia puitteita valppauden heikkenemiseen, mutta vielä ei ole sovittua kehystä, joka yleistää kaikki väsymykseen liittyvät havainnot. Näiden kysymysten ratkaisemiseksi tässä väitöskirjassa on toteutettu valikoivan visuaalisen tarkkailutehtävä ja analysoitu siihen osallistuvia henkilöitä. Tehtävässä seurattiin aikatehtävän vaikutuksia valikoivaan huomioon ja jatkuvaan tarkkailuun, ja lisäksi tutkittiin erilaisten motivaatiotekijöiden vaikutuksia. Tietojen analysoinnissa käytettiin ERP:tä, aikataajuusanalyysiä, automaattisen dynaamisen toimintoyhteyden havaitsemisen lähestymistapaa, ajallista PCA:ta ja yhden kokeen analyysiä. Työn tuloksista havaitaan, että selektiivisen tarkkaavaisuuden kognitiiviset toiminnot heikkenivät tehtävän suorittamisen aikana ja osittain palautuivat palkkioilla. Vastaavasti kognitiiviset prosessit, joihin liittyy jatkuva huomio, heikentyivät valppauden heikkenemisellä ja parantuivat osittain ja ohimenevästi tarjoamalla palkkioita. Työssä on näytetty myös erilaisia vaikutuksia valppauden ja yhdenmukaisuuden välillä ristiriitaisissa tehtävissä. Kokonaisuudessaan tämä väitöskirja selvittää pitkäaikaisten tehtävien osallistumisen vaikutuksia erityyppisiin tarkkaavaisuustehtäviin ja tarjoaa todisteita motivaation merkityksestä pitkäaikaisissa tehtävissä. Avainsanat: henkinen uupumus, tehtävän aika, valppauden vähennys, valikoiva huomio, jatkuva huomio, yhdenmukaisuus
Artikkeli I:  Liu, Jia; Zhang, Chi; Zhu, Yongjie; Liu, Yunmeng; Sun, Hongjin; Ristaniemi, Tapani; Cong, Fengyu; Parviainen, Tiina (2020). Dissociable Effects of Reward on P300 and EEG Spectra Under Conditions of High vs. Low Vigilance During a Selective Visual Attention Task.  Frontiers in Human Neuroscience, 14, 207.    DOI: 10.3389/fnhum.2020.00207
Artikkeli II:  Liu, Jia; Zhu, Yongjie; Sun, Hongjin; Ristaniemi, Tapani; Cong, Fengyu (2020). Sustaining Attention for a Prolonged Duration Affects Dynamic Organizations of Frequency-Specific Functional Connectivity.  Brain Topography, 33 (6), 677-692.    DOI: 10.1007/s10548-020-00795-0
Artikkeli III:  Liu, Jia; Zhang, Chi; Zhu, Yongjie; Ristaniemi, Tapani; Parviainen, Tiina; Cong, Fengyu (2020). Automated detection and localization system of myocardial infarction in single-beat ECG using Dual-Q TQWT and wavelet packet tensor decomposition.  Computer Methods and Programs in Biomedicine, 184, 105120.    DOI: 10.1016/j.cmpb.2019.105120
Artikkeli IV:  Liu, J., Zhu, Y., Chang, Z., Hämäläinen, T. and Cong, F., 2020. Congruency  and vigilance produce separable changes in the late positive complex during a Flanker task.  Submitted.
Electrophysiological brain activity fluctuations during a long period of task engagement
Files in this item
This item appears in the following Collection(s)
Show simple item record
Showing items with similar title or keywords.
Dissociable Effects of Reward on P300 and EEG Spectra Under Conditions of High vs. Low Vigilance During a Selective Visual Attention Task
Liu, Jia; Zhang, Chi; Zhu, Yongjie; Liu, Yunmeng; Sun, Hongjin; Ristaniemi, Tapani; Cong, Fengyu; Parviainen, Tiina (Frontiers Media, 2020)
The influence of motivation on selective visual attention in states of high vs. low vigilance is poorly understood. To explore the possible differences in the influence of motivation on behavioral performance and neural ...
Sustaining Attention for a Prolonged Duration Affects Dynamic Organizations of Frequency-Specific Functional Connectivity
Liu, Jia; Zhu, Yongjie; Sun, Hongjin; Ristaniemi, Tapani; Cong, Fengyu (Springer, 2020)
Sustained attention encompasses a cascade of fundamental functions. The human ability to implement a sustained attention task is supported by brain networks that dynamically formed and dissolved through oscillatory ...
Spatio-temporal Dynamical Analysis of Brain Activity during Mental Fatigue Process
Zhang, Chi; Sun, Lina; Cong, Fengyi; Ristaniemi, Tapani (IEEE, 2021)
Mental fatigue is a common phenomenon with implicit and multidimensional properties. It brings dynamic changes of functional brain networks. However, the challenging problem of false positives appears when the connectivity ...
Attentional processes in typically developing children as revealed using brain event-related potentials and their source localization in Attention Network Test
Santhana Gopalan, Praghajieeth Raajhen; Loberg, Otto; Hämäläinen, Jarmo; Leppänen, Paavo H.T. (Nature Publishing Group, 2019)
Attention-related processes include three functional sub-components: alerting, orienting, and inhibition. We investigated these components using EEG-based, brain event-related potentials and their neuronal source activations ...
Attentional Processes in Children With Attentional Problems or Reading Difficulties as Revealed Using Brain Event-Related Potentials and Their Source Localization
Santhana Gopalan, Praghajieeth Raajhen; Loberg, Otto; Lohvansuu, Kaisa; McCandliss, Bruce; Hämäläinen, Jarmo; Leppänen, Paavo (Frontiers Media, 2020)
Visual attention-related processes include three functional sub-processes: alerting, orienting, and inhibition. We examined these sub-processes using reaction times, event-related potentials (ERPs), and their neuronal ...
Tunes and musical notes
All of JYXCollection listBy Issue DateAuthorsSubjectsPublished inDepartmentDiscipline
How to publish in JYX?
Publish Your Thesis Online
Open Science at the JYU
Unless otherwise specified, publicly available JYX metadata (excluding abstracts) may be freely reused under the CC0 waiver.