趙侖09MarchERP高級(jí)培訓(xùn)班講座1

ERPs實(shí)驗(yàn)高級(jí)培訓(xùn)趙侖2021.3.北京

Itisanexcitingtimeforstudyinghumancognition.-----Picton,Alain,&McIntosh

Thetheatreofthemind:Physiologicalstudiesofthehumanfrontallobes.In:PrinciplesofFrontalLobeFunction,2nd,2002認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)—CognitiveNeuroscience是一門研究人腦高級(jí)功能的學(xué)科，它是認(rèn)知科學(xué)與神經(jīng)腦科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究目的在于說(shuō)明認(rèn)知活動(dòng)的腦機(jī)制，其學(xué)科分支包括認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)、認(rèn)知心理生理學(xué)、認(rèn)知生理心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)生物學(xué)、計(jì)算神經(jīng)科學(xué)。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)名詞來(lái)源事件相關(guān)〔腦〕電位〔ERPs〕Event-RelatedBrainPotentialsEvent-RelatedPotentials誘發(fā)〔腦〕電位〔EP〕EvokedBrainPotentials=EvokedPotentials事件相關(guān)〔腦〕電位ERP的形成EEG主要是由皮質(zhì)大量神經(jīng)組織的突觸后電位同步總和所形成的。即主要來(lái)自突觸后電位—胞體和樹(shù)突的電位變化。ERP除了皮質(zhì)突觸后電位以外，還含有皮質(zhì)下組織活動(dòng)及軸突動(dòng)作電位成分。只有當(dāng)偶極子源具有開(kāi)放型電場(chǎng)時(shí)，才能被遠(yuǎn)距離記錄到。事件相關(guān)〔腦〕電位EEG根本知識(shí)產(chǎn)生根本原理構(gòu)成腦電自動(dòng)節(jié)律的主要是錐體細(xì)胞，尤其是深層的大錐體細(xì)胞。大錐體細(xì)胞具有形成有效電場(chǎng)的特定條件：細(xì)胞排列井然有序，其頂樹(shù)突更是平行并列；頂樹(shù)突長(zhǎng)，其實(shí)體外表積比細(xì)胞體大約10倍以上，接觸面積大為增加；頂樹(shù)突較粗，具有較低的阻抗。在廣闊外表積上的眾多突觸點(diǎn)的電活動(dòng)，假設(shè)是方向一致而且阻抗又較低的話，就容易被總和成為一個(gè)有效電場(chǎng)，這時(shí)，即可記錄到一個(gè)綜合性的突觸后電位，連續(xù)不斷的綜合性突觸后電位即是腦電波的主體電活動(dòng)。EEG根本特征用快的送紙速度記錄下來(lái)的腦電圖一般呈正弦波樣外觀，周期、振幅、位相稱為腦電圖的根本特征，也是規(guī)定放電團(tuán)節(jié)律性的波形的重要因索?；€振幅周期腦電位相圖180度〔位相倒轉(zhuǎn)〕90度EEG分類δ波θ波α波中間快波β波γ波Schwab頻率分類0.5~3Hz4~7Hz8~13Hz14~17Hz18~30Hz31Hz以上慢波快波α-腦電圖：頂、枕大多數(shù)β-腦電圖：6%全部導(dǎo)聯(lián)額、中央?yún)^(qū)平坦腦電圖：10%不規(guī)那么腦電圖R.Jung圖形分類影響腦電圖的各種因素

生命過(guò)程中，在整個(gè)機(jī)體特別是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生的全部變化都能反映在腦電圖上。年齡個(gè)體差異和年齡差異精神活動(dòng)外界刺激意識(shí)變化體內(nèi)生化學(xué)改變腦部疾病與發(fā)育情況和體制特點(diǎn)有關(guān)一過(guò)性、可逆性的生理變化病理變化〔棘波、慢波等〕成人正常腦電圖的主要特征1．由α波和快波組成，慢波只有少數(shù)、散在性θ波(占10％～15％以下)。2．α波和快波顯示正常分布，即α波主要分布于枕、頂區(qū)，快波于額、額前區(qū)。3．左右對(duì)稱部的波幅差一般不超過(guò)20％。4．左右對(duì)稱部的頻率差異不超過(guò)10％。5．α波在睜眼、感覺(jué)刺激、精神話動(dòng)時(shí)有反響(衰減)。當(dāng)進(jìn)行ERPs實(shí)驗(yàn)時(shí)，要密切關(guān)注被試腦電的特征，一方面大致判斷被試的健康情況，一方面可以對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被試的反響或?qū)嶒?yàn)的可靠程度〔導(dǎo)電膏的蔓延〕進(jìn)行判斷。ERP的學(xué)術(shù)位置屬于心理生理學(xué)〔psychophysiology〕范疇心理生理學(xué)以心理因素為自變量，以生理指標(biāo)為應(yīng)變量，一般以人為被試。生理心理學(xué)〔physiologicalpsychology〕以生理變化為自變量，以心理因素為應(yīng)變量，一般以動(dòng)物為被試。心理生理學(xué)是從生理心理學(xué)中別離出來(lái)的。同屬認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)是當(dāng)前腦科學(xué)界頗受關(guān)注的領(lǐng)域，ERP是其中的重要組成局部。事件相關(guān)〔腦〕電位ERP的優(yōu)勢(shì)〔1〕無(wú)創(chuàng)性、時(shí)間分辨率高—便于與RT配合進(jìn)行認(rèn)知過(guò)程研究、空間分辨率128導(dǎo)約為3mm，到達(dá)了現(xiàn)代水平，是進(jìn)行認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的得力方法?！?〕認(rèn)知可分為認(rèn)知過(guò)程和認(rèn)知狀態(tài)，過(guò)程指的是時(shí)間過(guò)程〔timecourse〕?！?〕設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境的要求不高。事件相關(guān)〔腦〕電位Event-relatedpotentialsEvent-relatedbrainpotentials

但凡外加一種特定的刺激，作用于感覺(jué)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。

*刺激缺失ERP的概念和特點(diǎn)EEG對(duì)ERPs的淹沒(méi)疊加平均根本原理ERPs波形恒定潛伏期恒定疊加n次：信噪比提高√n倍例如：ERPs=0.5×EEGn=100—100×ERP—10×EEG—ERPs=5×EEGERPs提取的根本原理信噪比的改善程度和刺激次數(shù)成平方根的比率關(guān)系，限制了平均技術(shù)更大限度地降低噪聲和提取ERPs信號(hào)的能力。平均技術(shù)只能改善信噪比，不能完全消除噪聲。補(bǔ)救方法：重復(fù)測(cè)試是最簡(jiǎn)便有效的方法。不要過(guò)分相信平均技術(shù)的作用，盲目增加平均次數(shù)不能消除所有偽跡〔50Hz、爆發(fā)性的肌電偽跡等〕平均技術(shù)的局限性

潛伏期：早、中、晚成份，慢波

命名：正－P，負(fù)－N，潛伏期

成份：外源性成份、內(nèi)源性成份和純心理波

外源性內(nèi)源性

P1、N1、P2N2、P3復(fù)合波

MMN、CNV

ERPs成分受刺激的物理性質(zhì)的影響？AnExample:ERPscomponentselicitedbyinfrequenttargetauditorystimuliThesensorycomponents(withalatencyoflessthan50ms)Theperceptionandcognitioncomponents(latencyexceeding50ms)P1,N1,P2,N2,P3,SW1、ERPs是屬于近場(chǎng)電位〔記錄電極位置距活動(dòng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)較近〕；2、一般要求被試實(shí)驗(yàn)時(shí)在一定程度上參與實(shí)驗(yàn)；3、刺激的性質(zhì)、內(nèi)容和編排多樣，目的是啟動(dòng)被試認(rèn)知過(guò)程的參與；4、ERPs成分除受物理刺激特性影響的“外源性成分〞，還包括“內(nèi)源性成分〞，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)生的反響，而是大腦對(duì)刺激帶來(lái)的信息引起的反響，反映的是認(rèn)知過(guò)程中大腦的神經(jīng)電生理改變。ERPs與EP的區(qū)別ERPs&EP聽(tīng)覺(jué)BAEPMLRERP視覺(jué)EPERPP1N1C1Note：EP與ERP密切相關(guān)，早期ERP成分與認(rèn)知的關(guān)系要求我們對(duì)EP的根本特征要非常熟悉。舉例：聽(tīng)覺(jué)ERPP20-50注意效應(yīng)&聽(tīng)覺(jué)MLR

視覺(jué)ERP早期注意效應(yīng)〔P1〕Face-N170-facedetectionparadigm〔Hillyard,etal〕C1componentinvisualmodalityThefirstmajorvisualERPcomponentisusuallycalledtheC1wave,anditislargestatposteriormidlineorlateralelectrodesites.ItisgeneratedinV1(primaryvisualcortex).Itspolaritycanvary,whichispositiveforstimuliinthelowervisualfieldandnegativeforstimuliintheuppervisualfield.Itissmallorpositiveforstimulionthehorizontalmidline.Itonsets40–60mspost-stimulusandpeaks80–100mspost-stimulus.Itishighlysensitivetostimulusparameters,suchascontrastandspatialfrequency.Paradigm：EarlyFacePerceptionPassivedetectionparadigm〔Bentin,etal,1996〕Reference?N170N1forobjects&N170forfaces(Itier&Taylor,2004)Respondtocheckerboards.(Itier&Taylor,2004)Anaveragereferencewasusedthatwascalculatedoff-line.刺激物的分類刺激物分類體感聽(tīng)覺(jué)視覺(jué)非圖形圖形閃光幾何圖形、文字、面孔、自然景觀純音、短聲、白噪聲、動(dòng)物叫聲語(yǔ)音自然環(huán)境聲微弱脈沖電流、針灸〔感？〕Topographicanalysis***Voice-specif