ERP經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)ppt課件

1、ERP的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處置.一、實(shí)驗(yàn)范式經(jīng)典范式: Oddball, Go-Nogo留意: 聽(tīng)覺(jué), 視覺(jué)記憶: 學(xué)習(xí)-再認(rèn)社會(huì)認(rèn)知.經(jīng)典范式1-OddballOddball實(shí)驗(yàn)方式是指采用兩種或多種不同刺激繼續(xù)交替呈現(xiàn)，它們出現(xiàn)的概率顯著不同組成規(guī)范刺激(standard stimuli)大約率偏向刺激(deviant stimuli)小概率 令被試對(duì)偏向刺激進(jìn)展反響，因此該偏向刺激稱為靶刺激Target或目的刺激。誘發(fā)P300、MMN等與刺激概率有關(guān)的ERP成分時(shí)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方式。 .規(guī)范刺激 靶刺激 非靶刺激 刺激缺失 新奇刺激 ABCD. 跨通路延遲反響范式Task 1：Attending

2、 Picture, Ignoring TonePictureToneTone Red CrossDiscriminatewait and capturereact the imperative signalTask 2：Attending Tone, Ignoring PictureTone Picture ClickDiscriminatewait and capturereact the imperative signal(0-2 trial) (0-2 trial) .經(jīng)典范式2- Go-Nogo兩種刺激的概率相等Go刺激令被試反響的刺激，即靶刺激 Nogo刺激不需被試反響的刺激特點(diǎn)：排

3、除了刺激概率對(duì)ERP的影響；由于沒(méi)有大小概率之分，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，但也丟掉了因大、小概率差別而產(chǎn)生的ERP成分 .留意的實(shí)驗(yàn)范式雙耳分聽(tīng)空間留意: Cue - Target提示范圍的分級(jí).雞尾酒會(huì)效應(yīng)與雙耳分聽(tīng)(Chrry, 1953).Hillyard, 1975, Science.Mangun &Hillyard, 1991.Valid CueInvalidNeutral經(jīng)典的中央性提示.固定凝視點(diǎn)1400 ms提示箭頭200-500 ms目的50 ms屏蔽200 ms(Luck et al.,1994).Valid vs. InvalidValid vs. NeutralInvali

4、d vs. Neutral.間隔對(duì)P1效應(yīng)的影響(Grorge & Mangun, 1998).留意左側(cè)，多靶16%；留意右側(cè)，多靶16%；留意左側(cè)，少靶2%；留意右側(cè)，少靶2%；被動(dòng)2%無(wú)關(guān)刺激 Woldorff et al., 1997靶刺激在下視野.對(duì)側(cè)的背側(cè)枕區(qū)、18/19區(qū).Martinez Hillyard, 1999，2001 刺激為白色直立的T占86和倒置的T靶刺激14 ，被9個(gè)十字所包圍，并疊加在灰色的棋盤(pán)格上以等概率隨機(jī)出如今左側(cè)視野LVF或右側(cè)視野RVF。義務(wù)是繼續(xù)凝視中央箭頭并按鍵報(bào)告箭頭所指留意側(cè)的靶刺激，并忽視留意側(cè)對(duì)面的刺激物。.C1無(wú)留意效應(yīng)留意效應(yīng)發(fā)生在早期P

5、1 、晚期P1和N1留意時(shí)其波幅增大 . 300 ms1500 msTimeCUE SIZESmall Medium Large SOA(ms)230-350 (Short)500-650 (Medium)800-950 (Long)Fixation Precue Search Array不同范圍等級(jí)提示的空間留意實(shí)驗(yàn)范式(Luo et al, Cogn Brain Res, 2001).ERP in Short SOA SmallMedianLargeP1 (80 ms)Large Median SmallN1 (160 ms)CueSearch ArrayP1 (100 ms)N1 (16

6、0 ms).Press the key，discriminate the direction of the vertical crescentISI: Short 400-600ms Long 600-800ms固定區(qū)域提示下的留意效應(yīng) .其他相關(guān)實(shí)驗(yàn).干擾刺激位置對(duì)視覺(jué)空間留意影響干擾位于小圈 干擾位于中圈干擾位于大圈該范試的特點(diǎn)為干擾刺激均位于同一個(gè)圈。與靶刺激特征一樣內(nèi)部干擾外部干擾內(nèi)部/外部干擾可以檢測(cè)被試在分心物存在條件下留意力的集中程度.記憶的實(shí)驗(yàn)范式經(jīng)典范式: 學(xué)習(xí)-再認(rèn)運(yùn)動(dòng)知覺(jué)的啟動(dòng)元記憶.A. Study Phase(14 faces, SOA 3s, duration 1s

7、) B. Test Phase (28 faces, repeated 50%, SOA 3.2s, duration 1s) .理張理舒TimeLearning StageTestStageOldNew1st PresentTypical Procedures.ms-1002004006008001000 ms0.0-2.02.04.06.08.010.0Vms-1002006008001000 ms-2.02.04.06.08.010.0V-1002004006008001000 ms-2.02.04.06.08.010.0VC3CzC4High FrequencyLow Frequenc

8、yEncoding effects on higher- & lower- word frequency (Chinese) P180N350LPC. 110ms 146ms 166ms 275ms 498ms 600ms 650ms 750ms 114ms 182ms 234ms 380ms 486ms 650ms 680ms 750ms 聽(tīng)覺(jué)漢字視覺(jué)漢字第一階段覺(jué)得第二階段知覺(jué)第三階段言語(yǔ)Chen & Luo, 2003, NeuroImage 漢字的記憶編碼.-10020040060080010000.0-1.0-2.02.04.06.08.010.0-2.02.04.06.08.010

9、.00.0-2.02.04.06.08.010.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.0-100200400600800.0900.01000.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.0FzCzPzOldNewDiff(Old-New)Higher Freq. Lower Freq.Test StageP180N350LPC.單次運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)方式表示圖a與單次運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的ERP總平均圖b 特定方向 二義 左 右 左右(0 - 90) (0 - 270) (0 - 180)F1F2向右運(yùn)動(dòng)二義運(yùn)

10、動(dòng)向左運(yùn)動(dòng).F1F2F3啟動(dòng) 目的間隔 (200, 400, and 1000 ms)二義-目的 特定-目的 (實(shí)驗(yàn)) (對(duì)照)啟動(dòng)目標(biāo)(0-90-270) ( 0-90-0)特定方向 二義方向雙次運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方式表示圖a雙次運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的ERP總平均圖b強(qiáng)啟動(dòng)弱啟動(dòng)無(wú)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)照P1P32個(gè)相反的特定方向.無(wú)啟動(dòng)弱啟動(dòng)強(qiáng)啟動(dòng)98 162 226 386 418 ms+2.5+2.0+1.5+1.0+0.50-0.5-1.0mV顳上回枕葉hMT+內(nèi)側(cè)頂葉Z=3.09 Z=13.11ab實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相減的差別波地形圖a和fMRI結(jié)果 (b), jiang Luo et al, 2002 .RT (m

11、s)% Same Direction Judgements200 400 1000 ms Priming Reversal Priming Reversalin Young in Young in Old in Old200 400 1000 msBehavioral DataThe perceived rate in the same directionin the young was higher than in the old subjects, F1, 22 = 4.727, p .05.The RT prolonged with interval increasedonly for

12、priming condition in both young and old subjects, F2, 44 = 5.711, p .012、無(wú)認(rèn)識(shí)啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)知覺(jué)的老年化.無(wú)啟動(dòng)弱啟動(dòng)強(qiáng)啟動(dòng)98 162 226 386 418 ms+2.5+2.0+1.5+1.0+0.50-0.5-1.0mV顳上回枕葉hMT+內(nèi)側(cè)頂葉Z=3.09 Z=13.11ab初次確定視運(yùn)動(dòng)知覺(jué)的啟動(dòng)效應(yīng)在刺激后98ms首先激活視覺(jué)初級(jí)皮層后續(xù)活動(dòng)400ms左右發(fā)生在內(nèi)側(cè)顳葉、顳上回、頂葉等更廣泛的腦區(qū) 運(yùn)動(dòng)知覺(jué)啟動(dòng)與任務(wù)記憶.0-90-180 0-90-0 Same Direction Opposite Direct

13、ion 1stMotion2ndMotionTimeSOA: 200 ms各種條件下的啟動(dòng)效應(yīng).0-90-270 0-180- 90 0-180-0 Unambiguous Ambiguous AmbiguousAmbiguous Unambiguous Ambiguous.元記憶的研討方法實(shí)驗(yàn)分三個(gè)步驟進(jìn)展記憶一系列詞對(duì)，例如“工程大臣呈現(xiàn)前面的線索詞(工程？)，讓被試回想后面的靶子詞(“大臣)在他們回想不出來(lái)的情況下，令他們判別本人能否對(duì)那個(gè)不能勝利回想的詞有一種“知道感經(jīng)過(guò)一項(xiàng)再認(rèn)檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其“知道感能否準(zhǔn)確. 元記憶的腦機(jī)制“知道感記憶導(dǎo)致大量的腦活動(dòng)額葉區(qū) ，而“不知道感工程那么只伴

14、隨有少量腦活動(dòng)。知道感能夠是基于一個(gè)部分信息提取和元記憶判別過(guò)程；而不知道感那么能夠基于一個(gè)線索熟習(xí)性的腦活動(dòng)形狀，即一無(wú)所獲而獲得不知道感。對(duì)“知道感的認(rèn)知與大腦機(jī)制的探求，可為人工智能研討提供有益啟示。Luo et al, 2003, Chin Sci Bull.社會(huì)認(rèn)知的研討心情與留意心情與記憶欺騙的心思過(guò)程.心情對(duì)留意的影響.1500ms(Probe)延遲樣本匹配：由“目的target- 延遲(delay) - 探測(cè)probe三個(gè)階段構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)單元。 實(shí)驗(yàn)范式(Sternberg,1966)2000ms1000ms(target1500ms(delay)1500ms(Probe)詞語(yǔ)任

15、務(wù)記憶義務(wù)A B+R T+a空間任務(wù)記憶義務(wù)2000ms1000ms(target1500ms(delay)+.實(shí)驗(yàn)程序?qū)嶒?yàn)分2 sessions；一個(gè)只呈現(xiàn)負(fù)性圖片以誘發(fā)負(fù)性心情，另一個(gè)只呈現(xiàn)中性心情作為對(duì)照。5 blocks/ session ，32 trails/ block32個(gè)trails里16個(gè)空間義務(wù)16個(gè)詞語(yǔ)義務(wù)，隨機(jī)出現(xiàn)。(即每種條件80個(gè)trails).欺騙意圖的實(shí)驗(yàn)范式將欺騙過(guò)程分成三個(gè)階段：欺騙動(dòng)機(jī)構(gòu)成、做出欺騙反響、欺騙結(jié)果的評(píng)價(jià)(買曉琴，博士論文，2005).動(dòng)機(jī)構(gòu)成階段ms-2003008001300180023002800V-2.5-5.0-7.5-10.0-1

16、2.52.55.07.5-2003008001300180023002800-2.5-5.0-7.5-10.0-12.52.55.07.5 FCz ms-2003008001300180023002800-2.5-5.0-7.5-10.0-12.52.55.07.5 VVms強(qiáng)迫欺騙強(qiáng)迫老實(shí)強(qiáng)迫自愿自愿欺騙自愿老實(shí).結(jié)果評(píng)價(jià)階段欺騙組與簡(jiǎn)單組比較-2+3差別波-100100300500700-5Cz-100100300500700-5sV290 ms-15 V0300 ms欺騙組簡(jiǎn)單反響組.二、刺激序列的問(wèn)題刺激呈現(xiàn)時(shí)間刺激間隔消

17、除重疊成分.1 刺激呈現(xiàn)時(shí)間 刺激呈現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)度與義務(wù)難度成反比當(dāng)呈現(xiàn)時(shí)間短到一定程度，例如視覺(jué)刺激在40ms以下，人就不能客觀覺(jué)得到這個(gè)刺激，可利用此特性進(jìn)展非認(rèn)識(shí)的啟動(dòng)研討撤反響 即刺激物消逝也能導(dǎo)致ERP波形的微小改動(dòng)。防止撤反響的措施一是將刺激呈現(xiàn)時(shí)間適當(dāng)延伸或縮短，二是利用相減技術(shù).2 刺激間隔SOAstimulus onset asynchrony ISIinterstimulus interval Onset Offset.短間隔將導(dǎo)致ERP成分，特別是早期成分的重疊預(yù)留足夠被試完成作業(yè)的反響時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)能夠浪費(fèi)硬盤(pán)空間，并延伸不用要的實(shí)驗(yàn)時(shí)間刺激間隔與義務(wù)難度成反比。 .3 消除

18、相鄰刺激的重疊成分1高通濾波high-pass filtering添加頻帶寬度低端頻率呼應(yīng)，可以減弱ERP在較長(zhǎng)埋伏期、較低頻率的部分。假設(shè)僅對(duì)早期高頻成分，例如聽(tīng)覺(jué)腦干誘發(fā)電位感興趣，即可采用此法高通為50150Hz。2低通濾波 (Low-pass filter) 采用不同間隔隨機(jī)化，可以部分消除臨近的ERP重疊成分，又叫Jitter法。.130-190 ms125-275 ms120-320 ms.ERP數(shù)據(jù)處置.(一) 腦電數(shù)據(jù)的采集與記錄1 步驟設(shè)置或修正腦電記錄文件SETUP文件，根據(jù)下述記錄參數(shù)。電極安放戴電極帽。記錄record。保管記錄文件(save).2 記錄參數(shù) 放大倍數(shù)

19、對(duì)腦電的放大倍數(shù)至少在5萬(wàn)倍以上，留意對(duì)EOG的放大倍數(shù)應(yīng)減小1半或2/3。分析時(shí)間(epoch)與基線(baseline)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方式和研討目的設(shè)定分析時(shí)間，多在1000ms左右，刺激發(fā)生前的基線常為100200ms。頻帶寬度(bandpass)使其僅夠放大擬研討的ERP信號(hào)，那么落在頻帶外的噪音與干擾信號(hào)不被放大，到達(dá)排除目的。頻帶寬度的高通普通為0.010.1 Hz ，低通為40100Hz。皮膚阻抗應(yīng)使其低于 5 k。每個(gè)記錄點(diǎn)的腦電位均需與參考點(diǎn)的電位進(jìn)展比較而得到電位差，因此此處的皮膚阻抗尤需降到盡能夠低的程度。采樣頻率A/D Rate與時(shí)間分辨率成正比。例如250Hz的采樣頻率,

20、時(shí)間分辨率為4ms。 .(二) 波形平均與疊加提取并翻開(kāi)延續(xù)腦電文件合并義務(wù)數(shù)據(jù) 消除眼電偽跡對(duì)腦電分段 (Epoch) 濾波 (filter) 基線校正 (baseline correct) 排除偽跡平均 (average) 保管 .1 波形識(shí)別波形判別：從一系列波形中判別有關(guān)成分，是ERP研討的一個(gè)技術(shù)難關(guān)。可根據(jù)峰埋伏期、波形、及其頭皮分布，參照總平均圖與文獻(xiàn)進(jìn)展判別，豐富的閱歷也是一個(gè)重要的要素。 (三) 波形識(shí)別與丈量 .2 波峰丈量 波幅丈量峰峰，基線峰峰埋伏期丈量 起始時(shí)間(始潛時(shí))的丈量.-200200400600800 ms-2.0-4.02.04.06.0埋伏期基線峰峰峰.

21、FzC3C4CzT5T6P3P4OROLPzOzO1O2- 5 m v+600 ms.3 平均波幅丈量 適用：信噪比不太好的波形，如差別波固定法或延續(xù)丈量法：如間隔20、50、100和150ms。較客觀、規(guī)范一致，便于丈量及比較；但在個(gè)體差別大時(shí)，數(shù)據(jù)可靠性較差。 詳細(xì)法或延續(xù)法 根據(jù)總平均圖確定某一成分的時(shí)間窗口。根據(jù)總平均圖而定，針對(duì)性較強(qiáng)，但客觀性較大，不利于比較。 .4 相減相減技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)于提取更為純粹的、與心思機(jī)制相關(guān)的ERP成分具有重要意義。 .1、統(tǒng)計(jì)分析的設(shè)計(jì)描畫(huà)性統(tǒng)計(jì) 均值規(guī)范差、均值規(guī)范誤T檢驗(yàn) 方差分析 反復(fù)丈量的多要素方差分析Repeated measures AN

22、OVA (四) 統(tǒng)計(jì)分析.Oddball實(shí)驗(yàn)，記錄32導(dǎo)腦電概率2：大、小概率記錄點(diǎn)32 . Cross-Modal Delayed ResponseTask 1：Attending Picture, Ignoring TonePictureToneTone Red CrossDiscriminatewait and capturereact the imperative signalTask 2：Attending Tone, Ignoring PictureTone Picture ClickDiscriminatewait and capturereact the imperative

23、signal(0-2 trial) (0-2 trial) .可以得到哪些ERP成分？.怎樣設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)分析？22 2 12聽(tīng)覺(jué)通道與視覺(jué)通道2留意與非留意2規(guī)范刺激與偏向刺激2記錄點(diǎn)選取12個(gè)點(diǎn).聽(tīng)覺(jué)視覺(jué)注 意 非留意記憶痕跡的失匹配機(jī)制通路特異性，而構(gòu)成痕跡的機(jī)制通路上機(jī)制據(jù)此提出留意早晚選擇因條件而異的留意過(guò)濾器可塑性假說(shuō).1 定性分析 設(shè)置條件1與條件2，分別產(chǎn)生A峰B峰。 丈量并比較峰A與峰B的埋伏期、始潛時(shí)、波幅等目的。 比較條件1與條件2的波形在頭皮的分布。定位分析。(五) 結(jié)果分析.2 腦地形圖腦電地形圖是指將放大的腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一種既能定量、又能定性的腦波圖形，可使大腦在某一時(shí)間

24、的功能變化與形狀定位有機(jī)地結(jié)合。腦地形圖需求至少12導(dǎo)記錄電極，實(shí)際上導(dǎo)數(shù)越多越好，目前已到達(dá)256導(dǎo)。 根據(jù)腦電信號(hào)：EEG頻率地形圖，針對(duì)不同的頻段，包括波、波、波、波和近年遭到關(guān)注的40Hz腦電；ERP波幅地形圖.根據(jù)圖形的顏色或方式：彩色地形圖(Luo等, 2000; Worldorff等, 1997)、灰度地形圖Luo & Wei, 1999、等高線地形圖 (Mangun, 1995; Teder等, 1993.根據(jù)維度：二維地形圖三維地形圖.實(shí)踐頭形地形圖：準(zhǔn)確地、實(shí)時(shí)地?cái)?shù)字化描畫(huà)每個(gè)被試的電極位置和頭顱外形，籠統(tǒng)地顯示三維地形圖 面孔識(shí)別的P170成分分布.3 源分析極性翻轉(zhuǎn) 顱內(nèi)與頭皮電位的極性翻轉(zhuǎn)：在早期的生理學(xué)研討中，將電極直接插入海馬、海馬旁回和杏仁核，記錄到波幅較大的極性翻轉(zhuǎn)的電位，其埋伏期與頭皮記錄的頂部P300一致。俄國(guó)科學(xué)家用顱內(nèi)電極在Parkinson病人顳葉葉直接記錄到聽(tīng)覺(jué)MMN (Kropotov等, 1995)。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也多次證明。Ntnen1992用鼻尖作為參考點(diǎn)，發(fā)如今頭顱外側(cè)裂