事件相關(guān)電位課件

ERP基本知識(shí)普及

2011.10.28ERP的概念和特點(diǎn)

ERP基本原理ERP主要成分及命名規(guī)則ERP檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析基本步驟

誘發(fā)電位(EvokedPotentials，EPs)，也稱誘發(fā)反應(yīng)，是指給予神經(jīng)系統(tǒng)特定的刺激，或使大腦對(duì)刺激的信息進(jìn)行加工，在該系統(tǒng)和腦的相應(yīng)部位產(chǎn)生的可以檢出的、與刺激有相對(duì)固定時(shí)間間隔和特定位相的生物電反應(yīng)。

按刺激的種類：按潛伏期的長(zhǎng)短聽覺誘發(fā)電位早潛伏期誘發(fā)電位視覺誘發(fā)電位中潛伏期誘發(fā)電位體感誘發(fā)電位晚(長(zhǎng))潛伏期誘發(fā)位味覺誘發(fā)電位慢波臨床上實(shí)用起見，將誘發(fā)電位分為兩大類：與感覺或運(yùn)動(dòng)功能有關(guān)的外源性刺激相關(guān)電位和與認(rèn)知功能有關(guān)的內(nèi)源性事件相關(guān)電位。ERP的概念ERPs（Event-RelatedPotentials），即事件相關(guān)電位，是一種特殊的腦誘發(fā)電位。指當(dāng)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(shí)，在腦區(qū)引起的電位變化。ERP是與刺激有固定時(shí)間關(guān)系的腦電位變化形成的一系列腦電波。將刺激事件，包括：視覺、聽覺、體感等物理刺激和心理因素，在大腦內(nèi)引起的相關(guān)反應(yīng)，客觀的表達(dá)出來，為觀察認(rèn)知活動(dòng)在不同時(shí)間進(jìn)程中的腦功能活動(dòng)狀態(tài)，研究人類心理和行為的神經(jīng)機(jī)制，以及認(rèn)知的發(fā)展、成熟、衰退過程提供可靠的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法。因其無創(chuàng)傷，具有血液動(dòng)力學(xué)缺乏的高時(shí)間分辨率（毫秒級(jí)），便于反應(yīng)認(rèn)知的動(dòng)態(tài)時(shí)間特征，是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)不可或缺的工具。ERP的特點(diǎn)

ERPs不像普通誘發(fā)電位記錄神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)刺激本身產(chǎn)生的反應(yīng)，而是大腦對(duì)刺激帶來的信息引起的反應(yīng)。是在注意的基礎(chǔ)上，與識(shí)別、比較、判斷、記憶、決斷等心理活動(dòng)有關(guān)，反映了認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)電生理改變，是了解大腦認(rèn)知功能活動(dòng)的“窗口”。

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(dòng)被試認(rèn)知過程的參與；

ERPs是一種特殊的誘發(fā)電位，屬于近場(chǎng)電位。

事件相關(guān)腦電有兩個(gè)重要特性：潛伏期恒定、波形恒定；與此相對(duì)，自發(fā)腦電則是隨機(jī)變化的。所以，可以將同一事實(shí)多次引起的多段腦電記錄下來，但每一段腦電都是各種成分的綜合，包括自發(fā)腦電（噪音）。

疊加n次后的ERP波幅增大了n倍，因而需要再除以n，使ERP恢復(fù)原形，即還原為一次刺激的ERP數(shù)值。所以ERP也稱為平均誘發(fā)電位，平均指的是疊加后的平均。這樣就獲得了所希望的事件相關(guān)電位波形圖。

因此，對(duì)于ERP研究來說，為了提取事件相關(guān)腦電位變化，傳統(tǒng)上不得不進(jìn)行多次重復(fù)刺激（次數(shù)記為n）?，F(xiàn)在，可以通過計(jì)算機(jī)疊加技術(shù)輕松實(shí)現(xiàn)上述過程。ERP成分及命名規(guī)則

經(jīng)平均所得到的ERP波形是由一系列正負(fù)電壓波動(dòng)所組成。我們把這些波動(dòng)叫峰、波或成分。如右圖所示，這些峰被標(biāo)示為P1，N1，P2，N2，P3。傳統(tǒng)上“P”與“N”分別表示正走向與負(fù)走向峰，而數(shù)字則表示這個(gè)峰在波形中的位置（它也常常用具體的潛伏期來表達(dá)，如P225就是在225ms的正峰）。一般情況下，潛伏期的毫秒數(shù)接近順序位置的100倍，以致P1=P100，N2=N200，P3=P300,但N400是個(gè)例外，它常常是第二個(gè)主要的負(fù)成分，我們就不能用波形的位置來命名了。

ERP的先驅(qū)研究者經(jīng)過四十多年的積累，發(fā)現(xiàn)了一些經(jīng)典的ERP成分，在發(fā)現(xiàn)這些成分時(shí)所使用的一些研究方法對(duì)于后來者有啟發(fā)。其中與心理學(xué)研究密切相關(guān)的成分主要包括CNV、P300、MMN、和N400等。Go/Nogo范式給被試兩種刺激，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Nogo刺激。靶刺激的概率等于或大于非靶刺激的概率。P300

P300是Sutton于1965年發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)被試辨認(rèn)“靶刺激”時(shí)，在頭皮記錄到的潛伏期約為300ms的最大晚期正波即為P300MMN

MMN（mismatchnegativity）譯為失匹配負(fù)波，它的也是采用Oddball范式得到的。MMN反映的是人腦對(duì)刺激差異的無意識(shí)加工，即使在兩種刺激都不加以注意的情況下也出現(xiàn)了MMN，這說明人腦有對(duì)刺激間差異進(jìn)行無意識(shí)加工的能力，或者說人腦能夠?qū)Σ煌碳ぷ詣?dòng)地做出不同的反應(yīng)。N2N2波是一個(gè)潛伏期在200--300ms的負(fù)波，有多個(gè)成分,不同任務(wù)，不同腦區(qū)的N2有不同的意義。N2pc反映了視覺搜索過程中對(duì)靶刺激的空間選擇性加工，是與視覺空間注意分配相關(guān)的唯一ERP指標(biāo)Nogo-N2反映了對(duì)既定反應(yīng)傾向的抑制，也有研究認(rèn)為反映對(duì)沖突的監(jiān)控頭部定位系統(tǒng)

ERP記錄裝置是一個(gè)電極帽，上面有多個(gè)記錄或吸收頭皮放電情況的電極，這些電極在帽子上的位置是根據(jù)國(guó)際腦電圖學(xué)會(huì)1958制定的10－20系統(tǒng)（Jesper,1958）確定的。每一個(gè)電極記錄到的腦電變化代表的是特定位置頭皮上的放電情況。離線數(shù)據(jù)分析步驟

1.合并行為數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)（mergetaskdata）；2.減少眼電偽跡（Ocularartifactreduction）；3.對(duì)腦電分段（Epoch）；4.濾波（filter）；5.基線校正（baselinecorrect）；6.排除偽跡（artifactrejection）；7.平均（average）；8.保存（outputfile）；9.總平均（grandaverage）EEG記錄偽跡識(shí)別肌電偽跡（Muscle）50周波(50Cycle)眼電(EyeMovement)偽跡血管(Vascular)出汗(Sweating)電極故障(Electrolepop)電極移動(dòng)(ElectroleMovement)其他：導(dǎo)線斷裂、附近設(shè)備造成的突然電壓沖擊、腦電儀器的故障、與呼吸有關(guān)的運(yùn)動(dòng)、哭泣、吸吮、顫抖或吞咽等。腦電描記中不起源于腦部的電活動(dòng)干擾肌電偽跡

這種類型的干擾可表現(xiàn)“尖頭脈沖”，通常因持續(xù)時(shí)間非常短暫而被識(shí)別。肌電偽跡常表現(xiàn)為連續(xù)性的各種頻率的尖頭脈沖。頭皮下肌肉收縮形成的偽跡放大之后的肌電偽跡眼電偽跡50周

接地不良或高電阻引起