事件相關(guān)電位

1、凡是外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng)凡是外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng)或腦的某一部位，在給予刺激或撤消刺激時，或腦的某一部位，在給予刺激或撤消刺激時，在腦區(qū)引起的電位變化。在腦區(qū)引起的電位變化。（二十世紀六十年代，（二十世紀六十年代， Sutton提出了提出了ERP的概念）的概念）ERPs不像普通誘發(fā)電位記錄神經(jīng)系統(tǒng)對刺激本身產(chǎn)不像普通誘發(fā)電位記錄神經(jīng)系統(tǒng)對刺激本身產(chǎn) 生的反應(yīng)，而是大腦對刺激帶來的信息引起的反應(yīng)。生的反應(yīng)，而是大腦對刺激帶來的信息引起的反應(yīng)。 是在注意的基礎(chǔ)上，與識別、比較、判斷、記憶、決是在注意的基礎(chǔ)上，與識別、比較、判斷、記憶、決 斷等心理活動有關(guān)，反映了認知過程中

2、大腦的神經(jīng)電斷等心理活動有關(guān)，反映了認知過程中大腦的神經(jīng)電 生理改變，是了解大腦認知功能活動的生理改變，是了解大腦認知功能活動的“窗口窗口”。 ERPs成分除受刺激物理特性影響的成分除受刺激物理特性影響的“外源性外源性( (生理性生理性) ) 成分成分”，還包括不受刺激物理特性的影響，還包括不受刺激物理特性的影響“內(nèi)源性內(nèi)源性( (心理心理 性性) )成分成分”，與被試的精神狀態(tài)和注意力有關(guān)。，與被試的精神狀態(tài)和注意力有關(guān)。刺激的性質(zhì)、內(nèi)容和編排按研究目的不同編制多樣，刺激的性質(zhì)、內(nèi)容和編排按研究目的不同編制多樣， 目的是啟動被試認知過程的參與；目的是啟動被試認知過程的參與；ERPs是一種特殊

3、的誘發(fā)電位，屬于近場電位是一種特殊的誘發(fā)電位，屬于近場電位（near-field potentials - 記錄電極位置距活動的神經(jīng)結(jié)構(gòu)較記錄電極位置距活動的神經(jīng)結(jié)構(gòu)較近近）；）；ERPs屬于長潛伏期誘發(fā)電位，測試時一般要求被試屬于長潛伏期誘發(fā)電位，測試時一般要求被試 者清醒，并在一定程度上參與其中。者清醒，并在一定程度上參與其中。 一次刺激誘發(fā)的一次刺激誘發(fā)的ERP的波幅約的波幅約210m mV，比自發(fā)電位（，比自發(fā)電位（EEG）小得多，淹沒在小得多，淹沒在EEG中，兩者構(gòu)成小信號與大噪音的關(guān)系，因中，兩者構(gòu)成小信號與大噪音的關(guān)系，因此無法測量，無法研究。此無法測量，無法研究。為了從為了從E

4、EG中提取出中提取出ERP，需對被試者施以多次重復(fù)刺激，需對被試者施以多次重復(fù)刺激“S”。將每次刺激產(chǎn)生的含有。將每次刺激產(chǎn)生的含有ERP的的EEG加以疊加與平均。由加以疊加與平均。由于作為于作為ERP背景的背景的EEG波形與刺激間無固定的關(guān)系，而其中所波形與刺激間無固定的關(guān)系，而其中所含之含之ERP波形在每次刺激后是相同的，且波形在每次刺激后是相同的，且ERP波形與刺激間的波形與刺激間的時間間隔（潛伏期）是固定的，經(jīng)過疊加，時間間隔（潛伏期）是固定的，經(jīng)過疊加，ERP與疊加次數(shù)成與疊加次數(shù)成比例的增大，而比例的增大，而EEG則按隨機噪音方式加和。則按隨機噪音方式加和。 由于由于ERP是經(jīng)計算

5、機多次疊加所得的平均值，故屬平均是經(jīng)計算機多次疊加所得的平均值，故屬平均誘發(fā)電位。每一種刺激引起的誘發(fā)電位。每一種刺激引起的ERP含有一系列波。含有一系列波。以聽覺以聽覺ERP為例，為例，10ms以內(nèi)有至個波，稱為以內(nèi)有至個波，稱為；10ms至至50ms以內(nèi)有個波，稱為以內(nèi)有個波，稱為；50ms至至500ms以內(nèi)有以內(nèi)有5個波，稱為個波，稱為；500ms后出現(xiàn)的波一后出現(xiàn)的波一般為般為。與心理活動關(guān)系密切的是晚成分與慢波。與心理活動關(guān)系密切的是晚成分與慢波。CNV在在1964年為年為Walt和和Cooper等所發(fā)現(xiàn)。若在測等所發(fā)現(xiàn)。若在測量反應(yīng)時，先給出一個預(yù)備信號（如一個短音或量反應(yīng)時，先給

6、出一個預(yù)備信號（如一個短音或一個閃光），令被試者聽（或看）到命令信號后一個閃光），令被試者聽（或看）到命令信號后盡量快地按鍵，則可在預(yù)備信號和命令信號之間盡量快地按鍵，則可在預(yù)備信號和命令信號之間觀察到腦電發(fā)生負向偏轉(zhuǎn)，觀察到腦電發(fā)生負向偏轉(zhuǎn)，Walt和和Cooper等稱此等稱此負向偏轉(zhuǎn)為負向偏轉(zhuǎn)為contingent negative variation,簡稱簡稱CNV，中文稱為，中文稱為或負關(guān)聯(lián)?；蜇撽P(guān)聯(lián)。CNV的的頭皮分布以額部中央?yún)^(qū)部位頭皮分布以額部中央?yún)^(qū)部位Cz點波幅最大。點波幅最大。P300系系Sutton等等1965年所發(fā)現(xiàn)。年所發(fā)現(xiàn)。P300即為晚期成即為晚期成分的第三個正波分

7、的第三個正波P3，由于當初發(fā)現(xiàn)的，由于當初發(fā)現(xiàn)的P3是在是在300ms左右出現(xiàn)的正波，故稱之為左右出現(xiàn)的正波，故稱之為P300。后來隨。后來隨著與著與P300類似的成分的不斷被發(fā)現(xiàn)，類似的成分的不斷被發(fā)現(xiàn)，P300形成了形成了一個含有多個子成分的家族。一個含有多個子成分的家族。典型的實驗是，仍然運用上述產(chǎn)生典型的實驗是，仍然運用上述產(chǎn)生P300的的Oddball實驗?zāi)Ｊ?，標準刺激為實驗?zāi)Ｊ?，標準刺激?000Hz的短純音，偏差刺的短純音，偏差刺激為激為800Hz的短純音，分別在被試雙耳中呈現(xiàn)。的短純音，分別在被試雙耳中呈現(xiàn)。令被試者雙耳分聽，即注意一只耳的聲音，并對令被試者雙耳分聽，即注意一只

8、耳的聲音，并對偏差刺激進行反應(yīng)，而不注意另一只耳的聲音。偏差刺激進行反應(yīng)，而不注意另一只耳的聲音。結(jié)果無論注意與否，在約結(jié)果無論注意與否，在約250ms內(nèi)偏差刺激皆比內(nèi)偏差刺激皆比標準刺激引起更高的負波。若以偏差刺激引起的標準刺激引起更高的負波。若以偏差刺激引起的ERP減標準刺激引起的減標準刺激引起的ERP，觀察此差異波，則，觀察此差異波，則可見到在約可見到在約100ms至至250ms之間出現(xiàn)了一個明顯的之間出現(xiàn)了一個明顯的負波，此即負波，此即Mismatch Negativity（），），簡稱簡稱MMN。N400是研究腦的語言加工原理常用的是研究腦的語言加工原理常用的ERP成成分。它首先由分

9、。它首先由Kutas等于等于1980年報道。他們令年報道。他們令被試者對屏幕上呈現(xiàn)的句子進行認知反應(yīng)，故被試者對屏幕上呈現(xiàn)的句子進行認知反應(yīng)，故意將某些句子的最后一個詞寫為畸義詞。當在意將某些句子的最后一個詞寫為畸義詞。當在屏幕上逐個呈現(xiàn)這句話的單詞，并記錄各個單屏幕上逐個呈現(xiàn)這句話的單詞，并記錄各個單詞誘發(fā)的詞誘發(fā)的ERP時發(fā)現(xiàn)，該句尾畸義詞誘發(fā)的時發(fā)現(xiàn)，該句尾畸義詞誘發(fā)的ERP在在400ms左右出現(xiàn)了一個新的負成分，以左右出現(xiàn)了一個新的負成分，以此命名為此命名為N400。研究發(fā)現(xiàn)，。研究發(fā)現(xiàn)，N400的波幅與畸的波幅與畸義詞對其語境背離的程度相關(guān)。義詞對其語境背離的程度相關(guān)。 Oddbal

10、l實驗?zāi)Ｊ绞侵覆捎脙煞N或多種不同刺激實驗?zāi)Ｊ绞侵覆捎脙煞N或多種不同刺激持續(xù)交替呈現(xiàn)，它們出現(xiàn)的概率顯著不同，經(jīng)常持續(xù)交替呈現(xiàn)，它們出現(xiàn)的概率顯著不同，經(jīng)常出現(xiàn)的刺激稱為大概率或標準刺激（出現(xiàn)的刺激稱為大概率或標準刺激（standard stimuli）,偶然出現(xiàn)的稱為小概率或偏差刺激偶然出現(xiàn)的稱為小概率或偏差刺激（deviant stimuli）。令被試對偏差刺激進行反應(yīng)，）。令被試對偏差刺激進行反應(yīng)，因此該偏差刺激稱為靶刺激（因此該偏差刺激稱為靶刺激（Target）或目標刺）或目標刺激。這是誘發(fā)激。這是誘發(fā)P300、MMN等與刺激概率有關(guān)的等與刺激概率有關(guān)的ERP成分時常用的經(jīng)典實驗?zāi)Ｊ?。?/p>

11、分時常用的經(jīng)典實驗?zāi)Ｊ?。兩種刺激的概率相等。令被試反應(yīng)的刺激叫做兩種刺激的概率相等。令被試反應(yīng)的刺激叫做Go刺激，即靶刺激；不需被試反應(yīng)的刺激叫做刺激，即靶刺激；不需被試反應(yīng)的刺激叫做Nogo刺激。該模式也叫做刺激。該模式也叫做Go與與Nogo作業(yè)，其特作業(yè)，其特點是排除了刺激概率對點是排除了刺激概率對ERP的影響；由于沒有的影響；由于沒有大小概率之分，大大節(jié)省了實驗時間，這是它大小概率之分，大大節(jié)省了實驗時間，這是它突出的優(yōu)點，但也丟失了因大、小概率差異而突出的優(yōu)點，但也丟失了因大、小概率差異而產(chǎn)生的產(chǎn)生的ERP成分。成分。“跨通路跨通路”（Cross-Modal）是指在同一實驗）是指在同一

12、實驗?zāi)Ｊ街胁捎貌煌杏X通路的刺激物，通常為模式中采用不同感覺通路的刺激物，通常為視覺與聽覺刺激，常用于選擇性注意的研究。視覺與聽覺刺激，常用于選擇性注意的研究。如運動知覺、記憶、意識研究。如運動知覺、記憶、意識研究。ERPs的分析應(yīng)注意：每個步驟要根據(jù)具體的實驗設(shè)計和的分析應(yīng)注意：每個步驟要根據(jù)具體的實驗設(shè)計和要求去設(shè)置參數(shù)，要理解基本的參數(shù)設(shè)置原理，以滿足要求去設(shè)置參數(shù)，要理解基本的參數(shù)設(shè)置原理，以滿足不同的研究目的，而不能不同的研究目的，而不能“傻瓜傻瓜”分析。分析。偽跡偽跡（Artifacts）接地不良或高電阻引起。高電阻是因為頭皮上未被清接地不良或高電阻引起。高電阻是因為頭皮上未被清除

13、的油脂、臟污或死亡皮膚所引起。高電阻可以檢出除的油脂、臟污或死亡皮膚所引起。高電阻可以檢出任何種類的偽跡，而不僅僅是任何種類的偽跡，而不僅僅是50周一種。周一種。左圖為左圖為1s的原始腦電波形，的原始腦電波形，F(xiàn)z記錄點出現(xiàn)共計記錄點出現(xiàn)共計50個正弦樣個正弦樣波，即波，即50周；右圖為同一批腦電數(shù)據(jù)，共計周；右圖為同一批腦電數(shù)據(jù)，共計4s，50周密集周密集，看起來象一條黑線。，看起來象一條黑線。 心理生理心理生理臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用特因條件特因條件功能評估功能評估注意、記憶、語言加注意、記憶、語言加工、知覺、意識等工、知覺、意識等神經(jīng)精神科、昏迷愈神經(jīng)精神科、昏迷愈后、輔助診斷等后、輔助診斷等航

14、空、航天、航海、航空、航天、航海、惡劣環(huán)境條件等惡劣環(huán)境條件等智能評估、音樂認知智能評估、音樂認知能力、健康評估等能力、健康評估等刺激的概率刺激的概率: 靶刺激概率越小，靶刺激概率越小，P3的波幅越高，反之，波幅減小。的波幅越高，反之，波幅減小。 刺激的時間間隔刺激的時間間隔: 間隔越長，間隔越長，P3波幅越高；波幅越高； 刺激的感覺通道刺激的感覺通道: 感覺通道不同，其潛伏期及波幅不盡相同。感覺通道不同，其潛伏期及波幅不盡相同。 被試者的覺醒狀態(tài)、注意力是否集中；作業(yè)難度（難度加大被試者的覺醒狀態(tài)、注意力是否集中；作業(yè)難度（難度加大 時，波幅降低，潛伏期延長）等時，波幅降低，潛伏期延長）等年

15、齡（年齡（潛伏期與年齡呈正相關(guān)，隨年齡增加而延長，而波幅潛伏期與年齡呈正相關(guān)，隨年齡增加而延長，而波幅 與年齡呈負相關(guān)。在兒童及青少年，波幅較高與年齡呈負相關(guān)。在兒童及青少年，波幅較高）等。等。通過通過256導腦電成像掃描系統(tǒng)提取人對特定導腦電成像掃描系統(tǒng)提取人對特定刺激所產(chǎn)生的腦電變化，研究人腦的心理功刺激所產(chǎn)生的腦電變化，研究人腦的心理功能。如感知覺、注意、記憶、思維以及其他能。如感知覺、注意、記憶、思維以及其他復(fù)雜心理活動。復(fù)雜心理活動。刺激事件（例如：聲音、圖象、文字等）可以誘刺激事件（例如：聲音、圖象、文字等）可以誘發(fā)人腦產(chǎn)生腦電波，發(fā)人腦產(chǎn)生腦電波，256導腦電成像掃描系統(tǒng)可以導腦

16、電成像掃描系統(tǒng)可以將心理活動產(chǎn)生的微弱的腦電信號通過計算機疊將心理活動產(chǎn)生的微弱的腦電信號通過計算機疊加技術(shù)，從自發(fā)腦電中提取出來，這樣的信號即加技術(shù)，從自發(fā)腦電中提取出來，這樣的信號即被稱為事件相關(guān)腦電位（被稱為事件相關(guān)腦電位（ERP），它是刺激事件），它是刺激事件（包括視覺、聽覺、體感等物理刺激及心理因素）（包括視覺、聽覺、體感等物理刺激及心理因素）在大腦中引起相應(yīng)反應(yīng)的真實客觀的表現(xiàn)。在大腦中引起相應(yīng)反應(yīng)的真實客觀的表現(xiàn)。實驗原理實驗原理256導腦電成像掃描系統(tǒng)是進行認知神經(jīng)科學研究的有效工導腦電成像掃描系統(tǒng)是進行認知神經(jīng)科學研究的有效工具。該系統(tǒng)由具。該系統(tǒng)由Stim刺激呈現(xiàn)軟件、刺激

17、呈現(xiàn)軟件、Scan數(shù)據(jù)分析軟件、數(shù)據(jù)分析軟件、SYNAMPS EEG放大器、放大器、Fastrak三維成像數(shù)字儀、三維成像數(shù)字儀、Quick-Cap電極帽、電極帽、Curry多通道神經(jīng)成像軟件等組成。多通道神經(jīng)成像軟件等組成。系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)能夠?qū)EG和誘發(fā)電位進行高分辨率的測量、和誘發(fā)電位進行高分辨率的測量、分析和快速定位，并能融合分析和快速定位，并能融合fMRI、MRI、CT、MEG、PET、SPECT等數(shù)據(jù)確定事件相關(guān)電位的等數(shù)據(jù)確定事件相關(guān)電位的動態(tài)軌跡。首先通過電極帽采集大腦腦電波，微弱動態(tài)軌跡。首先通過電極帽采集大腦腦電波，微弱的腦電信號過兩次信號放

18、大后送入計算機，然后通的腦電信號過兩次信號放大后送入計算機，然后通過過Scan數(shù)據(jù)分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，最后通過成像數(shù)據(jù)分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，最后通過成像軟件呈現(xiàn)出來。軟件呈現(xiàn)出來。實驗過程實驗過程首先給被試帶上電極帽、對首先給被試帶上電極帽、對256個電極空注射導電膏、固個電極空注射導電膏、固定電極帽，然后將被試帶入屏蔽室，坐在顯示器前，將電定電極帽，然后將被試帶入屏蔽室，坐在顯示器前，將電極帽的導線接到信號接入盒上，關(guān)上屏蔽室門，將提前制極帽的導線接到信號接入盒上，關(guān)上屏蔽室門，將提前制作好刺激材料通過屏蔽室里的顯示器呈現(xiàn)給被試，同時記作好刺激材料通過屏蔽室里的顯示器呈現(xiàn)給被試，同時記錄計算機對采集來的腦電信號進行記錄。刺激材料播放完錄計算機對采集來的腦電信號進行記錄。刺激材料播放完畢后，進行數(shù)據(jù)分析。畢后，進行數(shù)據(jù)分析。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于研究心理活動的腦機制和生理基該系統(tǒng)主要應(yīng)用于研究心理活動的腦機