基线在神经影像学实验中对程序理解的影响

《ACM Transactions on Software Engineering and Methodology》：On the Influence of the Baseline in Neuroimaging Experiments on Program Comprehension

程序理解研究中基线任务选择对脑电活动的影响分析，通过对比阅读、计算、问题解决及跨注视点等基线任务，发现基线不同导致被试心理负荷显著差异。实验表明Raven渐进矩阵作为标准基线能有效保证结果可比性，强调基线设计需兼顾任务类型与认知负荷的匹配性。

　　

摘要

背景：神经成像方法在程序理解研究中已被证明具有很高的价值。一个关键问题是，不同的实验使用了不同的基线。所谓“基线”，是指在与之相关任务进行对比时，用来捕捉“正常”大脑激活状态的参考任务。遗憾的是，基线选择的影响至今仍不明确。

目标：我们研究所选基线是否以及在多大程度上会影响程序理解相关的神经成像实验结果。这有助于理解基线选择过程中的权衡，最终目标是使基线选择更加科学和透明。

方法：我们进行了一项预先注册的程序理解研究，共有20名参与者参与，使用了多种基线（包括阅读、计算、问题解决和注视转移）。我们使用64通道脑电图（EEG）设备监测大脑激活情况，并比较了不同基线对程序理解相关大脑激活结果的影响。

结果与启示：我们发现不同基线下的心理负荷存在显著差异，这表明选择合适的基线至关重要。我们的研究结果表明，通过Raven-Progressive Matrices量表操作化的标准问题解决任务是进行程序理解研究的理想默认基线。我们的结果强调了在程序理解研究中需要精心设计和选择基线的重要性。