事件相關(guān)電位(ERPs)研究生上課

2023/7/7腦電研究的優(yōu)勢(shì)？2023/7/7（一）無創(chuàng)性。（二）時(shí)間分辨率高：認(rèn)知可分為認(rèn)知過程和認(rèn)知狀態(tài)，過程指的就是時(shí)間過程。是心理學(xué)工作者進(jìn)行認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的最得力的方法。行為方法的指標(biāo)反應(yīng)時(shí)（RT）和正確率，通常反映的是從刺激到反應(yīng)的全部認(rèn)知的結(jié)果，不能區(qū)分認(rèn)知中的階段而觀察其過程。ERP測(cè)量的則是從刺激到反應(yīng)的連續(xù)過程?？梢燥@示受實(shí)驗(yàn)自變量影響的是認(rèn)知加工是哪個(gè)階段或哪些階段。（三）可以實(shí)時(shí)地測(cè)量沒有行為反應(yīng)的認(rèn)知加工。例如句中的某個(gè)詞的實(shí)時(shí)加工。鑒于此，有的科學(xué)家將ERP稱為“二十一世紀(jì)的反應(yīng)時(shí)”（Luk，2005）。（四）具有腦自動(dòng)加工的指標(biāo)。例如MMN。為人類非意識(shí)加工、潛意識(shí)行為、無意識(shí)狀態(tài)、內(nèi)隱認(rèn)知這類重要卻難以研究的腦的自動(dòng)加工領(lǐng)域提供了難得的研究方法與有效研究途徑。

（五）空間分辨率128導(dǎo)約為3mm，達(dá)到了現(xiàn)代水平。（六）設(shè)備相對(duì)簡單，對(duì)環(huán)境的要求不高。2023/7/7ERP提高空間分辨率較低（一）顱骨不勻且有個(gè)體差異。（二）容積導(dǎo)體效應(yīng)。（三）電場封閉，例如，ERP主要來自皮質(zhì)第3、5層，不全面，不正確。2023/7/7一、自發(fā)電位EEG與事件相關(guān)電位ERPElectroencephalography,EventRelated-PotentialsEEG：不斷發(fā)生/自發(fā)；ERP：誘發(fā)才有。EEG含有心理與生理信息，但非為波形本身。ERP是信息引起的波形本身，但淹沒在EEG中，通常觀察不到，需提取。2023/7/7二、ERP的基本概念（一）名詞來源原稱：誘發(fā)（腦）電位，強(qiáng)調(diào)刺激引起，針對(duì)“自發(fā)電位”而言。Evoked（Brain）Potentials=EP由于EP不僅外界刺激感覺所致，尚來自主動(dòng)的自上而下的心理因素，故改為“事件相關(guān)（腦）電位”（1969，HerbVauhan）。Event-Related（Brain）Potentials=ERPs平均誘發(fā)電位。強(qiáng)調(diào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)平均。AverageEvokedPotentials2023/7/7（1）誘發(fā)電位（EP）的廣義定義：凡是外加一種特定的刺激作用于機(jī)體，在給予刺激或撤消刺激時(shí)，在神經(jīng)系統(tǒng)任何部位引起的電位變化。（2）誘發(fā)電位（EP）的狹義定義：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(shí)，在腦區(qū)所引起的電位變化。（3）事件相關(guān)電位（ERP）的定義：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)，以及當(dāng)某種心理因素出現(xiàn)/變化時(shí)在腦區(qū)所產(chǎn)生的電位變化。需要注意撤反應(yīng)。（二）ERP的定義2023/7/7三、EEG對(duì)ERP的淹沒與疊加基本原理（一）特性：

1．淹沒，約2微伏~10微伏。

2．兩個(gè)恒定：潛伏期、波形。（二）EEG對(duì)ERP的淹沒與疊加基本原理2023/7/72023/7/72023/7/7信噪比的提高值與疊加次數(shù):。例：原信號(hào)2微伏/噪音10微伏=0.2，疊加100次后（2微伏×100）/（10微伏×

）=200微伏/100微伏

=22023/7/7EEGandEvokedPotentialsEEGEvokedPotentials2023/7/712ERP實(shí)驗(yàn)流程12實(shí)驗(yàn)前的記錄設(shè)置（setup文件）2023/7/72023/7/7（一）增益(Gain,放大倍數(shù)Amplification):

（1）一般取105。（2）含HeadBox150倍。（3）VEOG與HEOG應(yīng)減小。（4）分貝與放大倍數(shù)的關(guān)系：1dB=20logA，logA=dB/20

例如，A=10000，則可表示為80dB。

120dB，則logA=120/20=6，A=106。（5）易犯錯(cuò)誤：取值過大而超限，表現(xiàn)為削頂，甚至成為直線。2023/7/7

普通（單邊）放大電路差動(dòng)式（雙邊）放大電路（二）共模抑制比（辨差比，Commonmodelrejectionratio,CMRR）減少50周干擾的能力：信號(hào)雙邊輸入，輸出兩邊之差。

CMRR=Ad/Ac,

Ad：異相信號(hào)放大倍數(shù)。Ac：同相信號(hào)放大倍數(shù)。Ac<1。

例如，

Ad=50000，Ac=1/20，則CMRR=106=120dB。2023/7/7（三）通過模擬濾波（設(shè)定頻帶寬度）減少噪音與干擾(1)頻響曲線：任何放大器只能對(duì)一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行放大，對(duì)超過者不放大；該范圍表示為頻響曲線。頻帶寬度：-3dB（，約0.7）倍Ad時(shí)，高低頻響間的頻帶寬度。范圍的兩端皆可調(diào)。頻率響應(yīng)曲線2023/7/7(2)低端頻響FL：級(jí)間為阻容耦合，前級(jí)輸出電壓E一定。容抗Xc=1/ωC，頻率ω越低，容抗越大，落在電容上的電壓Ec越大，落在電阻上的后級(jí)輸入電壓ER越小，高頻相反。所以只限制低頻，故稱高通(high-pass)。調(diào)節(jié)電容C可調(diào)節(jié)頻響低端。例如將電容C調(diào)大，則容抗變小，更低頻率的信號(hào)落在電容上的電壓EC變小，落在電阻上的后級(jí)輸入電壓ER增大，以此拓寬了低端。時(shí)間常數(shù)（timeconstant,TC）=

阻容乘積=1/（2πFL），是低端頻響之表達(dá)。2023/7/7(3)高端頻響Fh

：在輸出端并聯(lián)電容C。頻率越高越短路掉，只限制高頻，故稱故低通(low-pass)。調(diào)節(jié)電容C可調(diào)節(jié)頻響高端。例如將電容C調(diào)小，使較高頻率的容抗增大，不致短路掉，以此拓寬了高端。(4)設(shè)定頻帶寬度，使其僅夠放大擬研究的ERP信號(hào)，則落在頻帶外的噪音與干擾信號(hào)不被放大，達(dá)到排除噪音與干擾信號(hào)目的。頻帶寬度的設(shè)定數(shù)值將直接影響ERP波形是否失真，至關(guān)重要。

2023/7/7時(shí)間常數(shù)對(duì)波形的影響若TC=10，則FL=1/2πTC=1/62.8=0.0159Hz若TC=1，則FL=1/2πTC=1/6.28=0.159Hz若FL=0.01Hz，則TC=1/2πFL

=1/0.0628=15.9若FL=0.05Hz，則TC=1/2πFL

=1/0.314=3.18若FL=0.1Hz，則TC=1/2πFL

=1/0.628=1.59ERP晚成分一般應(yīng)取FL=0.01Hz，最多取0.05，見上圖。2023/7/7易犯的錯(cuò)誤：

①off-line進(jìn)行不必要的數(shù)字濾波。②on-line進(jìn)行不必要的陷波(Notch)。③模擬濾波低端不夠低。（四）數(shù)字濾波(digitalfilter)

：一般不用。用于陷波去50周干擾，或只留慢波等特殊情況。2023/7/7（五）A/D轉(zhuǎn)換精度（amplituderesolution,AR）―ERP的波幅分辨率。舉例說明。

A/D轉(zhuǎn)換卡Analogtodigitalconverter采樣分辨率≥12bit（位）。輸入電壓范圍（inputrange,IR）=±5V.超過者視為±5V而失真。

12bit意味著212=4096,可將輸入電壓10伏分為4095個(gè)等級(jí),

每個(gè)等級(jí)10V÷4095=2.442mV。若Ad=20000,

則還原為放大前的腦電分辨率=2.442mV÷20000=0.1221μV.

即<0.1221μV的腦電變化就測(cè)不出來。所以可得公式：為提高腦電分辨率，根據(jù)上列公式，可以

[1]提高采樣分辨率?，F(xiàn)已多用14bit，每個(gè)等級(jí)10V÷16383=0.61mV.

若Ad=20000,則還原為放大前的腦電分辨率0.61mV÷20000=0.0305μV.[2]在可能的范圍內(nèi)增大Ad。若Ad=20000,則還原為放大前的腦電分辨率0.61mV÷20000=0.0306μV.

若Ad=40000,則還原為放大前的腦電分辨率0.61mV÷40000=0.0153μV.2023/7/7（六）A/D轉(zhuǎn)換速度（采樣速度）―ERP的時(shí)間分辨率

在A/D轉(zhuǎn)換精度足夠的情況下，A/D轉(zhuǎn)換速度，即采樣速度決定著ERP的波幅精度與ERP的時(shí)間分辨率（見圖）。

ERP時(shí)間分辨率高的根本原因是由于它是對(duì)神經(jīng)元自身活動(dòng)的測(cè)量，而不是像PET、fMRI、光成像那樣只是對(duì)神經(jīng)元代謝產(chǎn)物的測(cè)量。其次，電子技術(shù)的發(fā)展使采樣率大為提高，也為ERP的高時(shí)間分辨率提供了保障。目前ERP的時(shí)間分辨率在理論上已可達(dá)到微秒級(jí)。實(shí)際上，在記錄早成分時(shí)，由于它在10ms內(nèi)有七、八個(gè)波，記錄由256點(diǎn)以上組成，因此點(diǎn)間距即時(shí)間分辨率小于40μs。一般的ERP儀器采樣頻率也大于2000Hz/導(dǎo)，即時(shí)間分辨率≤0.5ms?？偛蓸宇l率=（頻率/導(dǎo)）*導(dǎo)數(shù)。減少導(dǎo)數(shù)則時(shí)間分辨率相應(yīng)提高。設(shè)置時(shí)間分辨率的一般原則是，組成Epoch的點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于128點(diǎn)。2023/7/7（一）國際10-20系統(tǒng)雙耳孔間依10%與20%定出5個(gè)點(diǎn)；鼻根與枕骨粗隆間經(jīng)Cz依20%定出2個(gè)新點(diǎn)；雙側(cè)T3與T4、前后距鼻根與枕骨粗隆10%處，共4點(diǎn)連線成一周，按20%定出8個(gè)新點(diǎn)；空間等距距離地定出4個(gè)點(diǎn)，有效電極共19個(gè)點(diǎn)。再加兩個(gè)耳垂參考電極，共21個(gè)點(diǎn)。七、導(dǎo)聯(lián)方法（二）單極導(dǎo)聯(lián)與雙極導(dǎo)聯(lián)2023/7/7（三）參考電極問題單極導(dǎo)聯(lián)的參考電極是各導(dǎo)放大器的一端共同連結(jié)的部位，各導(dǎo)的電位都是與它的電位相減的結(jié)果。理想的參考電極點(diǎn)應(yīng)該是電位為零或電位恒定的部位。但是人體是一個(gè)容積導(dǎo)體，生物電無處不在，無時(shí)不變，這樣，理想的參考電極應(yīng)放在無限遠(yuǎn)處，其生物電為零，但這樣的部位是不存在的。在過去生物電研究的100年間，關(guān)于參考電極的爭論從來沒有停止過，是目前仍無結(jié)論的問題。參考電極的設(shè)置顯然對(duì)數(shù)據(jù)有明顯影響，因此這是一個(gè)重要的問題。這里僅簡單討論幾種常用的腦電參考電極設(shè)置。1、雙耳參考：將雙耳乳突或耳垂連接作參考電極。由于①乳突或耳垂的腦電一般較小，較符合要求，②而且以其連接所得的平均電位作參考，與兩半球距離相同，不會(huì)造成腦的兩半球電位關(guān)系的失真，③由心臟中的偶極子產(chǎn)生的體表電流會(huì)循環(huán)流過頭部，從而在腦電電極處引起虛假的電位變化，而雙耳間的低阻通路會(huì)短路心電電流，從而阻止其在頭部的流動(dòng)，因此連接雙耳作參考點(diǎn)可減少ECG干擾，故曾經(jīng)長期成為經(jīng)典方法使用。但①雙耳電位在腦的活動(dòng)中也在不斷變化，且二只耳的電位未必相同，因此這種強(qiáng)制雙耳電位相同的做法實(shí)為局部短路，會(huì)扭曲腦電源在頭表產(chǎn)生的電位分布，②不能測(cè)量乳突附近的腦電變化，如MMN，故該法現(xiàn)已規(guī)定不能使用。2023/7/72、單耳參考轉(zhuǎn)換為雙耳參考：目前較好的方法是以一只乳突/耳垂為參考進(jìn)行記錄，然后再轉(zhuǎn)換為雙側(cè)乳突/耳垂作參考之值。該法既具有上述雙耳參考之基本優(yōu)點(diǎn)，又避免了物理連接造成的電位分布失真，故成為目前常用的方法。我們建議統(tǒng)一采用左乳突作為參考電極記錄。由于兩只參考電極在原帽子內(nèi)已連在一起，故此時(shí)要將一枚參考電極貼在左乳突上，將另一枚參考電極閑置。另取一枚無用的電極（例如耷拉在帽子外的未用電極或HEOG電極等）貼在右乳突上，使成單極導(dǎo)聯(lián)。記錄后，各有效電極的ERP值皆減右乳突ERP值之半，即得兩乳突連線作參考之ERP值。兩乳突連線作參考實(shí)為各點(diǎn)皆減其均值，現(xiàn)其均值即是左右乳突ERP固有值之半。證明1：設(shè)作參考的左乳突ML的固有電位為Lm，右乳突MR的固有電位為Rm，則其均值為(Lm+Rm)/2。ML作參考后MR的記錄值r=Rm-Lm，移項(xiàng)得Rm=Lm+r。代入上式ML與MR的均值即得(Lm+Lm+r)/2=Lm+r/2。由于各點(diǎn)記錄值已減Lm，故應(yīng)再減r/2。2023/7/7證明2：設(shè)A點(diǎn)的記錄值為a，固有值為A，則a=A–Lm

設(shè)右乳突的記錄值為r，則r=Rm–Lm

設(shè)擬求的A點(diǎn)在左右乳突均值作參考時(shí)的值為a’，則

a’=A–(Lm+Rm)/2=A–Lm/2–Rm/2=A–(Lm–Lm/2)–Rm/2=A–Lm+Lm/2–Rm/2=(A–Lm)–(Rm/2–Lm/2)=(A–Lm)–(Rm–Lm)/2=a–r/22023/7/7無論以左耳與右耳為參考記錄，換算的雙耳作參考的ERP值是相同的：設(shè)：在左側(cè)乳突作參考時(shí)A點(diǎn)的記錄值為aL，右側(cè)乳突記錄值為rR,A點(diǎn)換算為雙乳突作參考的計(jì)算值為aL’

在右側(cè)乳突作參考時(shí)A點(diǎn)的記錄值為aR，左側(cè)乳突記錄值為rL,A點(diǎn)換算為雙乳突作參考的計(jì)算值為aR’

求證：aL’=aR’證：aL’=aL–

rR/2=(A–Lm)–(Rm–Lm)/2=A–Rm/2–Lm/2

aR’=aR–

rL/2=(A–Rm)–(Lm–Rm)/2=A–Rm/2–Lm/2∴aL’=aR’

過去有的軟件為求源需用具體座標(biāo)值作參考，因此只能以一個(gè)實(shí)點(diǎn)作參考電極，現(xiàn)在有些求源軟件已不再要求用戶給出參考電極座標(biāo)，自動(dòng)地以全部電極均值作為參考，而不管用戶的參考電極位置。此時(shí)仍可用單側(cè)乳突/耳垂作參考電極記錄。2023/7/73、鼻尖參考：將參考電極放在鼻尖。由于雙耳參考法不能觀察乳突附近腦源的活動(dòng)，而有的腦電如聽覺MMN的一個(gè)源恰在乳突附近，所以在研究源位于乳突附近的腦電活動(dòng)時(shí)，常常將參考電極放置在鼻尖。4、平均參考：目的在于消除原始記錄中的參考電極電位變化所形成的誤差，獲得固有電位。方法：在用普通參考電極記錄EEG后，求出全部記錄點(diǎn)的平均值a，以各記錄值減a即為平均參考的腦電數(shù)據(jù)。依據(jù)是，假設(shè)人腦和顱骨是均勻的圓球體，球體表面均勻放置足夠的記錄電極，偶極子位于球心。此時(shí)腦電源形成的全部電極點(diǎn)的固有電位的和應(yīng)該為零，當(dāng)然平均值Vi=0。由于實(shí)際記錄時(shí)必須使用參考電極，各點(diǎn)皆從固有電位中減去了參考電極點(diǎn)的固有電位Lm（這是腦電差動(dòng)式放大器放大EEG的必然結(jié)果），所以全部各點(diǎn)記錄值的平均值變成了Vi–Lm，這個(gè)值就是上述a，即a=Vi–Lm=–Lm，Lm=–a。擬恢復(fù)為固有電位，應(yīng)每點(diǎn)皆加參考電極點(diǎn)電位Lm，即減a，所以上述做法是正確的。

該法的優(yōu)點(diǎn)是可以排除記錄電位所受到的參考電極點(diǎn)電位的影響。其缺點(diǎn)在于它是基于理想的頭顱條件計(jì)算出來的，與真實(shí)情況相差很大，因此它所帶來的誤差是不容忽視的。2023/7/75、以左乳突為參考記錄，如何換算為任意點(diǎn)作參考之值有人認(rèn)為，求源軟件如BESA應(yīng)以中線點(diǎn)為參考，以便左右半球?qū)ΨQ，此時(shí)應(yīng)換算為該點(diǎn)作參考之值。方法：該點(diǎn)作為有效電極記錄，然后從各點(diǎn)記錄值中減該點(diǎn)記錄值即可。證明：設(shè)：擬作新參考電極點(diǎn)C的固有值為C，某點(diǎn)A換算后之值為，余設(shè)同上。證：2023/7/76、任意點(diǎn)參考轉(zhuǎn)換為雙耳參考：有人認(rèn)為，求源軟件如BESA應(yīng)以中線點(diǎn)為參考，以便左右半球?qū)ΨQ，因此有的帽子以中線上Cz與CPz之間的一點(diǎn)C作參考。此時(shí)ERP之值應(yīng)轉(zhuǎn)換為雙側(cè)乳突連接作參考之值。方法：雙側(cè)乳突皆作為有效電極記錄，然后從各點(diǎn)記錄值中減雙側(cè)乳突記錄值之均值。證明：設(shè)：參考電極點(diǎn)C的固有值為C，余設(shè)同上。證：將上列各式代入，則數(shù)據(jù)采集階段2023/7/7只是經(jīng)驗(yàn)之談實(shí)驗(yàn)時(shí)間的預(yù)估，不圖省錢省時(shí)間。被試招募篩選與接待，門檻務(wù)必不能降。及時(shí)分析調(diào)整程序，SOA是關(guān)鍵。確保情境真實(shí)性，忽悠被試自討苦吃！數(shù)據(jù)分析2023/7/7一、波形平均與疊加合并行為數(shù)據(jù)消除眼電偽跡對(duì)腦電分段濾波基線校正排除偽跡平均保存總平均352023/7/71

合并行為數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)（mergetaskdata）首先要保證在數(shù)據(jù)記錄時(shí)實(shí)驗(yàn)過程得到完整記錄，即以時(shí)間進(jìn)程為軸，使行為反應(yīng)和腦電變化得到同步記錄，實(shí)現(xiàn)鎖時(shí)（locktime），這也是事件相關(guān)腦電的本質(zhì)含義。如果行為數(shù)據(jù)與EEG數(shù)據(jù)不能同步匹配，則不能按行為操作進(jìn)行平均與分析。正確合并兩種數(shù)據(jù)之后，就可以根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，比如，可以看看造成被試行為反應(yīng)正確或錯(cuò)誤的刺激引起的同步腦電變化是怎樣的，就可根據(jù)正確或錯(cuò)誤的反應(yīng)進(jìn)行分段，實(shí)現(xiàn)這種分析比較。362023/7/72

減少眼電偽跡

（Ocularartifactreduction）眼電（EOG）是最常見的偽跡，對(duì)EEG影響很大，越往頭皮前部越顯著。減少眼電的方法一是刪除，一是校正，由于刪除EOG也會(huì)刪掉其他各導(dǎo)有用的數(shù)據(jù)，因此多采用校正的方法。眼電校正的方法有多種，但原理都是從EEG中減去EOG。一般步驟如下：找到眼動(dòng)電位的最大值，構(gòu)建一個(gè)平均偽跡反應(yīng)，峰對(duì)峰、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地從EEG中減去EOG。372023/7/72023/7/73

對(duì)腦電分段（Epoch）按照預(yù)設(shè)的分析時(shí)程，以刺激物發(fā)生為起點(diǎn)，對(duì)連續(xù)記錄的EEG數(shù)據(jù)按照事件發(fā)生時(shí)段進(jìn)行分段。392023/7/7一般ERP研究是為了觀察ERP與心理因素的相關(guān)性，擬研究的心理因素發(fā)生的時(shí)間與刺激的出現(xiàn)相關(guān)，故以刺激呈現(xiàn)為起點(diǎn)進(jìn)行疊加?？墒窃谟行?shí)驗(yàn)中刺激呈現(xiàn)與擬研究的心理因素發(fā)生的時(shí)間相關(guān)性差，尚不如與反應(yīng)的相關(guān)性。例如一條條呈現(xiàn)謎語令被試猜，猜出來即按一下電鍵，研究猜出謎語時(shí)的腦機(jī)制。此時(shí)被試猜出各條謎語所需要的時(shí)間是不同的，各次猜出謎語時(shí)的ERP與刺激呈現(xiàn)的時(shí)間間隔差別很大，已不具備潛伏期恒定的疊加條件，故不能以刺激的出現(xiàn)為原點(diǎn)疊加。各次猜出謎語與按鍵反應(yīng)的時(shí)間間隔盡管有差異，這只是各次反應(yīng)時(shí)差異，明顯小于各次猜出謎語的時(shí)間差異，故以反應(yīng)為起點(diǎn)疊加其前的一段ERP疊加誤差相對(duì)較小。觸發(fā)信號(hào)可以使用按鍵的機(jī)械動(dòng)作信號(hào)，也可以使用肌電（electromyogram,EMG）。記錄肌電時(shí)要把電極貼在按鍵動(dòng)作的主要肌肉上。顯然，EMG是比較準(zhǔn)確的，不過需要對(duì)其進(jìn)行整形，以使其波形適于作疊加標(biāo)記。以反應(yīng)為起點(diǎn)疊加得到的ERP稱為“反應(yīng)鎖時(shí)電位（response-lockedpotentials）”，相對(duì)地，以刺激為起點(diǎn)疊加得到的ERP稱為“刺激誘發(fā)電位（stimulus-evokedpotentials）”（見《出版標(biāo)準(zhǔn)》）。2023/7/74

濾波（filter）目的在于排除50Hz市電干擾和其它偽跡，這是根據(jù)頻率來處理的。在Type設(shè)置時(shí)，需要注意，所謂的低通（lowpass）是讓所有頻率低于設(shè)定值的信號(hào)通過，實(shí)際上是設(shè)定一個(gè)可通過頻率的最大值；而高通（highpass）是讓所有頻率高于設(shè)定值的信號(hào)通過，實(shí)際上是設(shè)定一個(gè)可通過頻率的最小值。另外，帶通（bandpass）是讓介于兩個(gè)頻率值之間的信號(hào)通過，而帶阻（bassstop）則是讓兩個(gè)頻率值之外的信號(hào)通過。412023/7/75

基線校正（baselinecorrect）校正時(shí)一般選擇所有導(dǎo)聯(lián)（allchannel），即對(duì)所有電極點(diǎn)都進(jìn)行校正?；€是根據(jù)Epoch時(shí)設(shè)置的刺激前到0點(diǎn)的時(shí)間段上的波形，一般設(shè)定為分析時(shí)程的10%-20%。422023/7/76

排除偽跡（artifactrejection）這也是對(duì)波幅進(jìn)行處理，不過它可以針對(duì)一導(dǎo)或多導(dǎo)，根據(jù)某一范圍的數(shù)值，比如±100μV，超出這一范圍的成分則被刪除。432023/7/77

平均（average）根據(jù)需要，選取timedomain或frequencydomain進(jìn)行平均疊加。這一步主要是對(duì)相同任務(wù)引起的刺激加以疊加。442023/7/78

保存（outputfile）將生成的平均文件存盤。在數(shù)據(jù)處理過程中要多次保存，每次保存的文件名可取為相同，不要擔(dān)心被覆蓋，因?yàn)楹缶Y名是不同的。452023/7/79

總平均（grandaverage）現(xiàn)在可以生成自動(dòng)批處理文件，由于不同被試做的任務(wù)相同，所以腦電數(shù)據(jù)的處理一般也是相同，如果每個(gè)被試的數(shù)據(jù)都逐一設(shè)置則非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。可以通過對(duì)一個(gè)被試數(shù)據(jù)的處理，嘗試各個(gè)參數(shù)的最佳值，然后將這些設(shè)置保存成批處理文件，如此可對(duì)所有被試的數(shù)據(jù)很快地處理完。分析者可以相當(dāng)輕松。早期ERP報(bào)告都是報(bào)告?zhèn)€別被試的幾個(gè)電極點(diǎn)的腦電變化，現(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展能夠做到對(duì)多個(gè)被試的數(shù)據(jù)進(jìn)行總平均了，現(xiàn)在報(bào)告的ERP圖形一般都是總平均圖。46幾種常見的偽跡-肌電50周偽跡出汗了1定性分析將不同事件（條件）引起的腦電波形加以比較，重點(diǎn)比較的內(nèi)容包括：潛伏期、始潛時(shí)和波幅等指標(biāo)，兩種條件造成的波形在頭皮上的分布情況，以及定位分析。結(jié)果分析/呈現(xiàn)眼動(dòng)偽跡心電偽跡2腦電地形圖是將腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一種既能定量也能定性的腦波圖形，可以將大腦在某一時(shí)間點(diǎn)上的功能變化與形態(tài)定位有機(jī)地結(jié)合起來（將功能狀態(tài)與激活狀態(tài)結(jié)合起來）。地形圖中相同顏色的區(qū)域代表激活程度相同（電壓相等）。要繪出腦地形圖至少需要12導(dǎo)記錄電極，理論上越多越好。腦電地形圖可以看作大腦各部位的激活在頭皮上的表現(xiàn)。地形圖可分為二維（平面）地形圖、三維（立體）地形圖和實(shí)際頭形地形圖。55根據(jù)圖形的色彩或形式，可將地形圖分為：彩色地形圖、灰度地形圖、等高線地形圖3、偶極子定位偶極子（dipole）是由多對(duì)數(shù)值相等、符號(hào)相反的電荷，彼此相隔一定距離時(shí)形成的體系。偶極子被認(rèn)為是ERP的腦內(nèi)源。在神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)過程中，在兩個(gè)神經(jīng)元之間的突觸處形成負(fù)離子占優(yōu)，在下一個(gè)神經(jīng)元的頂樹突處形成一個(gè)純粹的細(xì)胞外負(fù)電位，同時(shí)在此神經(jīng)元的其它部分（細(xì)胞體和基底樹突）又形成一個(gè)純粹的正成分，這樣就構(gòu)成了一個(gè)微小的電流偶極子。當(dāng)刺激引起大腦某部位激活時(shí)，多個(gè)相同方式激活的神經(jīng)元所構(gòu)成的電流偶極子將累加，這樣將形成一個(gè)大偶極子其電位將通過大腦的傳導(dǎo)到達(dá)頭皮，雖受到腦脊膜和顱骨的阻抗，但仍可在頭皮記錄到。ERP在頭皮記錄到的就是這種腦電信號(hào)。通過逆運(yùn)算（inverseoperation），即根據(jù)結(jié)果來估計(jì)原因，從頭皮記錄到的腦電情況來逆推其發(fā)生源，因而偶極子的確定嚴(yán)重依賴于算法，由于導(dǎo)聯(lián)數(shù)目的限制和腦電在腦內(nèi)傳導(dǎo)時(shí)衰減和擴(kuò)散，其準(zhǔn)確性受到影響。2023/7/71、

波形識(shí)別波形判斷：從一系列波形中判斷有關(guān)成分，是ERP研究的一個(gè)技術(shù)難關(guān)。可根據(jù)峰潛伏期、波形、及其頭皮分布，參照總平均圖與文獻(xiàn)進(jìn)行判斷，豐富的經(jīng)驗(yàn)也是一個(gè)重要的因素。二、波形的識(shí)別與測(cè)量592023/7/72、

波峰測(cè)量波幅測(cè)量峰——峰，基線——峰峰潛伏期測(cè)量起始時(shí)間(始潛時(shí))的測(cè)量602023/7/761-200200400600800ms-2.0-4.02.04.06.0潛伏期基線——峰峰——峰2023/7/7FzC3C4CzT5T6P3P4OROLPzOzO1O2-5mv+600ms622023/7/73、平均波幅測(cè)量適用：信噪比不太好的波形，如差異波固定法或連續(xù)測(cè)量法：如間隔20、50、100和150ms。較客觀、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便于測(cè)量及比較；但在個(gè)體差異大時(shí)，數(shù)據(jù)可靠性較差。具體法或間斷法：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)，但主觀性較大，不利于比較。64Qu,Wang,2013三類對(duì)手：接納自己

排斥自己

陌生人FzFortheFRNamplitude,2(fairnesslevel:Fair,Unfair)×3(condition:Inclusion,ExclusionandNovelty)×3(electrodelocation:Fz,FCz,Cz)repeated-measuresANOVAPzFortheP300amplitude,2(fairnesslevel:Fair,Unfair)×3(condition:Inclusion,ExclusionandNovelty)×2(electrodelocation:CPz,Pz,)repeated-measuresANOVA2023/7/74、相減技術(shù)69相減技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)于提取更為純粹的、與心理機(jī)制相關(guān)的ERP成分具有重要意義。692023/7/71、統(tǒng)計(jì)分析的設(shè)計(jì)描述性統(tǒng)計(jì)均值±標(biāo)準(zhǔn)差、均值±標(biāo)準(zhǔn)誤T檢驗(yàn)方差分析重復(fù)測(cè)量的多因素方差分析（RepeatedmeasuresANOVA）三、統(tǒng)計(jì)分析702023/7/7一般可以將電極分為右左、前中后、背、腹共7個(gè)區(qū)。取每個(gè)區(qū)內(nèi)各電極點(diǎn)ERP的平均值作為各區(qū)的數(shù)值。可將這些區(qū)分在兩半球、前后、背腹三個(gè)因素中，每個(gè)區(qū)作為一個(gè)水平進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在下面的論述中將使用Luck（2005）引用的一個(gè)實(shí)驗(yàn)例子。該實(shí)驗(yàn)共分為4項(xiàng)。第1項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的刺激為計(jì)算機(jī)屏幕出現(xiàn)的字母“O”或“X”，“O”出現(xiàn)的比例為25%和“X”出現(xiàn)的比例為75%，屏幕亮度正常，兩種字母分辨容易。被試的任務(wù)是對(duì)兩種字母用不同的手盡快而準(zhǔn)確地按鍵。第2項(xiàng)實(shí)驗(yàn)僅將字母出現(xiàn)的概率顛倒，余同第1項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。第3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)與第4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)分別與第1項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和第2項(xiàng)實(shí)驗(yàn)相同，僅將屏幕亮度變暗，使兩種字母分辨困難。被試10名。ERP記錄中線和兩側(cè)各3個(gè)點(diǎn)，共9個(gè)點(diǎn)：Fz、Cz、Pz、F3、C3、P3、F4、C4、P4。在中線3點(diǎn)記錄的4項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總平均圖如下。2023/7/72023/7/7

該實(shí)驗(yàn)的電極前后位置（前、中、后3個(gè)水平）和電極左右位置（左、中、右3個(gè)水平）要作為兩個(gè)因素和另外兩個(gè)因素（概率和亮度）一起進(jìn)行一次4因素3×3×2×2方差分析，不要一個(gè)個(gè)位置，更不要一個(gè)個(gè)電極做多次方差分析，否則I型和II型錯(cuò)誤的概率都會(huì)增加。因?yàn)榉治龃螖?shù)增加則更多的P值要被計(jì)算，達(dá)到0.05的概率隨之增加，即I型錯(cuò)誤的概率增加。當(dāng)實(shí)驗(yàn)處理效應(yīng)出現(xiàn)在多個(gè)部位時(shí)，多個(gè)部位的效應(yīng)都貢獻(xiàn)給ANOVA，就可能使之達(dá)到顯著水平，而單獨(dú)一個(gè)部位的實(shí)驗(yàn)處理效應(yīng)較小，可能達(dá)不到顯著水平，即II型錯(cuò)誤的概率增加。在分析某一成分時(shí)，要在ANOVA分析中只包括該成分出現(xiàn)的電極，而不是包括全部電極，否則將降低信噪比或受其他成分影響而降低統(tǒng)計(jì)的信度。進(jìn)而，有時(shí)甚至可以只分析感興趣成分波幅最大的部位。ERP成分的基本認(rèn)識(shí)2023/7/7一、ERP的研究分類（一）按感覺通路：AEP、VEP、SEP（二）按潛伏期：早、中、晚成分、慢波。例AEP。a2023/7/7（三）命名法：正P負(fù)N潛伏期。如P300,N400,N170。（四）向上為負(fù)。（五）成分、外源性成分、內(nèi)源性成分和純心理波的概念。純心理波：運(yùn)動(dòng)前電位、刺激遺漏成分、解脫波。C1：頭皮后部中線或偏側(cè)電極位置幅度最大下視野的C1為正，下視野相反對(duì)物理屬性敏感p1和N1之前，在100ms之前出現(xiàn)早期注意P1，峰值潛伏期100ms，頭皮后部N1：頭皮前部兩個(gè)并不同源N1702023/7/7二、ERP的成分舉例2023/7/7頭皮分布以對(duì)側(cè)半球運(yùn)動(dòng)區(qū)波幅最大。在被動(dòng)運(yùn)動(dòng)（非注意）時(shí)僅出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后電位，說明BSP代表意動(dòng)（conation），即支配運(yùn)動(dòng)的心理所致，是一種純心理性腦電波。下圖記錄點(diǎn)為Cz。公式：右減左加左減右除2（一）運(yùn)動(dòng)預(yù)備電位BSP（Bereitschaftspotentials）1965年為Kornhuber和Deeckes所發(fā)現(xiàn)。有一類ERP與運(yùn)動(dòng)預(yù)備相關(guān)，出現(xiàn)在骨骼肌肉運(yùn)動(dòng)之前約800ms，系腦電的負(fù)向漂移，稱為Bereitschaftspotentials,簡稱BSP，亦稱readinesspotentials,簡稱RP。它在運(yùn)動(dòng)后約100ms達(dá)到負(fù)相峰值。該峰稱為N2或motorpotentialMP。此后開始朝正向翻轉(zhuǎn)，至運(yùn)動(dòng)后約350ms達(dá)到正相峰值。該峰稱為P2或reafferentpotential,簡稱RAP，亦稱運(yùn)動(dòng)后電位（post-movementwave）。2023/7/7（二）伴隨性負(fù)波CNV(contingentnegativevariation)（1）CNV的發(fā)現(xiàn)1964年為Walter和Cooper等所發(fā)現(xiàn)。發(fā)表在“Nature”.疊加12次，Cz.A:喀聲,B:閃光,C:喀聲+閃光以上三種情況都不出現(xiàn)CNV.D:令被試在閃光出現(xiàn)時(shí)盡快按鍵，按鍵即將閃光終止，只有這時(shí)才出現(xiàn)CNV.2023/7/7（三）P300（1）1965年Sutton等發(fā)現(xiàn)，“Science”（2）Oddball實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑簩?duì)同一感覺通路的一系列刺激由兩種刺激組成，一種刺激出現(xiàn)的概率很大（如85%），稱為標(biāo)準(zhǔn)刺激；另一種刺激出現(xiàn)的概率很小（如15%），稱為偏差刺激。兩種刺激出現(xiàn)的順序是隨機(jī)的。這樣，對(duì)被試者來說偏差刺激具有偶然性。令被試者發(fā)現(xiàn)偏差刺激后盡快按鍵或記憶其數(shù)目。此時(shí)偏差刺激已成為靶刺激。如此可在偏差刺激后約300ms觀察到一個(gè)正波，此即P300。2023/7/7（三）P300與注意、概率、靶的關(guān)系:

注意效應(yīng)、概率效應(yīng)與靶效應(yīng)刺激由高低頻2種純音組成。依2種純音的相對(duì)概率分為9個(gè)刺激系列，18項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。左右實(shí)線為同一注意實(shí)驗(yàn)，左右虛線為同一非注意實(shí)驗(yàn)。注意實(shí)驗(yàn)：只對(duì)高頻刺激記數(shù)（左圖實(shí)線為靶，右圖實(shí)線為非靶）。非注意實(shí)驗(yàn)：進(jìn)行視覺加工任務(wù)，如困難的詞匯判斷（左右圖虛線皆為非靶）。結(jié)果：注意是產(chǎn)生P300的條件。P300波幅與概率成反比，靶與非靶皆然。同概率的靶P300>非靶P300。(Duncan-Johnson,etal.,1977)2023/7/7（4）P300的潛伏期隨任務(wù)難度的增加而增加3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，各含2種刺激，以大小不同概率出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)1實(shí)線：判斷具體名字是否相同。實(shí)驗(yàn)2虛線：判斷名字性別。實(shí)驗(yàn)3斷線：判斷是否為“刺”的同義詞。[扎、挑]2023/7/7（四）識(shí)別電位RP（Recognitionpotential）（1）1990年RudellA.P.發(fā)現(xiàn)。由可識(shí)別（=可辨認(rèn)，知道是什么）的視覺刺激誘發(fā)的200-300ms的負(fù)電位。視覺刺激的可辨認(rèn)是誘發(fā)RP的必要條件。（2）RP出現(xiàn)的條件

RP的出現(xiàn)只與視覺刺激的可辨認(rèn)性有關(guān)，而與刺激參量無關(guān)，如發(fā)光強(qiáng)度、所占視網(wǎng)膜面積、延續(xù)時(shí)間、字體、重復(fù)性等。可辨認(rèn)的視覺刺激可以是字詞、圖畫或漫畫等。圖的左列（1、3）為可辨認(rèn)的詞。它們誘發(fā)的ERP繪于其右列第1行。中列（2、4）為不可辨認(rèn)的物理參量相同的亂碼或非字。它們誘發(fā)的ERP繪于其右列第2行。第3行（A、B）為差異波。短豎線為250ms處。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無論字詞單個(gè)呈現(xiàn)還是多個(gè)同時(shí)呈現(xiàn)皆誘發(fā)出RP,而被試不可辨認(rèn)的視覺刺激不誘發(fā)RP。2023/7/7該圖繪制格式與上圖相同。與上圖的區(qū)別只是可辨認(rèn)的詞與不可辨認(rèn)的對(duì)照物混合呈現(xiàn)（1、3），2、4則全部為不可辨認(rèn)的對(duì)照物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無論字詞是手寫體（group）還是印刷體，或者可辨認(rèn)的詞與不可辨認(rèn)的對(duì)照物混合呈現(xiàn)，皆誘發(fā)出RP，而被試不可辨認(rèn)的視覺刺激不誘發(fā)RP。在這些實(shí)驗(yàn)中可辨認(rèn)的刺激不一定是靶，但它是被試注意的對(duì)象。（3）誘發(fā)RP的實(shí)驗(yàn)范式在一般刺激呈現(xiàn)方式中，視覺刺激呈現(xiàn)在空背景中，不論刺激圖像能否被識(shí)別，都會(huì)在500ms內(nèi)誘發(fā)出一系列波幅較高的VEP晚成分。其中的RP在250ms左右出現(xiàn)，波幅較小，與VEP晚成分重疊在一起，實(shí)際上是被VEP晚成分掩蓋而不能看出全貌?？刹捎脙煞N方法減弱VEP晚成分而分離出較清晰的RP(Rudell等,1991,1992,1997)。N400句尾歧義詞相關(guān)詞與無關(guān)詞詞與非詞新詞與舊詞圖片命名ERP的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2023/7/7實(shí)驗(yàn)范式一、經(jīng)典范式:Oddball，Go-Nogo二、注意：Cue-target，Stroop三、記憶：工作記憶，長時(shí)記憶四、情緒與認(rèn)知942023/7/7一、經(jīng)典范式--OddballOddball范式是指實(shí)驗(yàn)中采用兩種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。組成標(biāo)準(zhǔn)刺激(standardstimuli)——大概率偏差刺激(deviantstimuli)——小概率令被試對(duì)偏差刺激進(jìn)行反應(yīng)，因此該偏差刺激稱為靶刺激（Target）或目標(biāo)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)?zāi)Ｊ健?52023/7/796Oddball范式示意圖2023/7/797Oddball范式

P3a和P3b2023/7/7Go-Nogo兩種刺激的概率相等Go刺激——令被試反應(yīng)的刺激，即靶刺激Nogo刺激——不需被試反應(yīng)的刺激特點(diǎn)：排除了刺激概率對(duì)ERP的影響；由于沒有大小概率之分，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間982023/7/7(Kr?meretal.,2010;Falkensteinetal.,1999)Nogo-N2&Nogo-P3Go-P3992023/7/7100二、注意:Cue-target2023/7/7101+++++++++有效提示無效提示中性提示注視點(diǎn)提示靶注意研究常用范式：提示-靶刺激任務(wù)2023/7/7102行為結(jié)果：無效提示RTs>中性提示RTs>有效提示RTs視空間注意的行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果（Posner，1980）2023/7/7ERP研究舉例Hopfinger&Mangun(1998)1032023/7/7104ERP研究舉例2023/7/7105ERP研究舉例2023/7/7106綠紅藍(lán)黑紫紅藍(lán)黑綠紫自動(dòng)加工與控制加工Stroop任務(wù)2023/7/7(Loittietal.,2000)107202