不同領域ERP研究范式

1、第7章 不同領域ERP的實驗范式 介紹注意、視知覺、記憶、語言、推理等研究中常用的實驗范式。列舉一些經典的研究。 實驗范式的重要性：實驗設計、理解ERP實驗結果、數據分析有重要的啟發(fā)。 大多數大多數ERPERP實驗范式源于行為研究實驗范式源于行為研究。第一節(jié) 經典的ERP實驗范式 經典范式經典范式1Oddball 一項實驗中隨機呈現同一感覺通道的兩種刺激，兩種刺激的概率相差很大。大概率稱為標準刺激（standard stimuli），小概率稱為偏差刺激(deviant stimuli)。如果讓被試對偏差刺激進行反應，則偏差刺激成了靶刺激（target）。 Oddball范式應用廣泛，是產生P3

2、00、MMN等與刺激概率有關的ERP成分的實驗范式，是學習ERP研究與應用的入門課程。 Polich，J. Updating P300: An integrative theory of P3a and P3b，Clinical Neurophysiology，2007， 118 ： 21282148P300的名稱 P300 P3 晚期正成分（late positive component） P3b（Pz） P3a (Fz) 中線位置記錄（Fz, Cz, Pz）標準刺激標準刺激 靶刺激靶刺激 非靶刺激非靶刺激 刺激缺失刺激缺失A AB B A：一系列規(guī)律刺激中，偶然缺失一次刺激。無刺激也可引起

3、ERP。（研究某些感興趣情況下的習慣化的腦機制等。） B：刺激物分為三種，其中一種大概率（70），偏差刺激分為兩種，都是15，被試只對一種偏差刺激反應。（研究某些感興趣情況下的靶與非靶的關系。）P300的研究 對P300成分本身的研究：刺激的概率、辨別難度、間隔時間、年齡、性別、藥物等因素的影響，P300的腦內源。 P300成分的臨床研究：精神病人、多動癥患者、酒精成癮經典范式經典范式2- Go-Nogoq 兩種刺激的概率相等兩種刺激的概率相等q GoGo刺激刺激令被試反應的刺激，即靶刺激令被試反應的刺激，即靶刺激 NogoNogo刺激刺激不需被試反應的刺激不需被試反應的刺激q 特點：排除了刺

4、激概率對特點：排除了刺激概率對ERPERP的影響；由于沒的影響；由于沒有大小概率之分，大大節(jié)省了實驗時間，但也有大小概率之分，大大節(jié)省了實驗時間，但也丟掉了因大、小概率差異而產生的丟掉了因大、小概率差異而產生的ERPERP成分。成分。 第二節(jié) 注意研究的實驗范式 空間注意空間注意: Cue - Target 雙耳分聽雙耳分聽1、空間注意 空間注意：基于視覺情景中位置的選擇性注意。 行為研究：有線索提示的反應快于無線索提示的目標。注意的早期選擇模型解釋。 但無法明確地將注意的機制與信息加工的特定階段相聯系?？臻g線索提示范式Valid CueInvalidNeutral固定注視點固定注視點1400

5、 ms提示箭頭提示箭頭200-500 ms目標目標50 ms屏蔽屏蔽200 ms(Luck et al.,(Luck et al.,1994)1994)空間注意的一項ERP研究 ERP的高時間分辨率適合于探索信息加工的階段。 目的：探索空間線索效應的神經機制。 邏輯或假設：ERP可以提供視覺系統中早期（感覺）和晚期（知覺后和決策）階段的信息加工指標，可以探明線索提示的刺激是否表現更快或更強的感覺反應？ 實驗設計： 任務的范式為Posner的線索提示任務。 兩種條件：正確提示（目標出現在箭頭指示的方向，0.75）；錯誤提示（目標出現在箭頭指示的反方向，0.25）。 正確提示目標更快的反應效應：如

6、果這種效應來自知覺過程，則早期的感覺相關的ERP成分出現差異；如果來自決策或反應偏差，則ERP早期成分無差異，但更長潛伏期的晚成分有差異。2、雙耳分聽、雙耳分聽 徹里（Cherry,1953）給被試的兩耳同時呈現兩種材料，讓被試大聲追隨從一個耳朵聽到的材料，并檢查被試從另一耳所獲得的信息。前者稱為追隨耳，后者稱為非追隨耳。結果發(fā)現，被試從非追隨耳得到的信息很少，能分辨是男音或是女音，并且當原來使用的英文材料改用法文或德文呈現時，或者將課文顛倒時，被試也很少能夠發(fā)現。(Chrry, 1953)一項聽覺選擇性注意的ERP研究 研究問題：注意操作發(fā)生于早期階段（知覺）還是晚期階段（決策、記憶及行為輸

7、出）？ 實驗設計 某些實驗分組中，要求被試注意左耳，在其他實驗分組則要求被試注意右耳，然后給予一系列快速的脈沖式短聲，每只耳刺激數各一半，為了在兩耳間易于區(qū)分，每只耳的音調不同。要求被試監(jiān)聽注意的耳，聲調稍高一點的變異短聲為靶，注意到靶時按鍵。 注意左的實驗分組中的左非靶與注意右的實驗分級中同樣的左非靶的比較。第三節(jié)第三節(jié) 知覺的實驗范式知覺的實驗范式 雙穩(wěn)態(tài)知覺（bistable perception） 可能的解釋： 自下而上加工（bottom-up） 自上而下加工 (top-down)任務范式一任務范式二錯覺實驗范式一錯覺實驗范式二第四節(jié)第四節(jié) 記憶的實驗范式記憶的實驗范式 典型的三級加工

8、模型典型的三級加工模型 工作記憶（Baddeley等） 一、工作記憶的實驗范式一、工作記憶的實驗范式 1 1、雙任務范式、雙任務范式 重復敲擊（控制條件） 隨機數字產生 以順時針方向按一個鍵盤上的鍵 迅速重復詞語或數字（1、3、5） 2、N-back范式 n-back范式要求被試者將剛剛出現過的刺激與前面第n個刺激相比較，通過控制當前刺激與目標刺激間隔的刺激個數來操縱負荷。當n=1時，要求被試者比較當前刺激和與它相鄰的前一個刺激 。刺激材料：字母、單詞、空間位置等。 該范式的優(yōu)點在于將任務設計成在工作記憶上施加一連續(xù)的、參數可變的負荷，而其他任務需要保持恒定。 3、連續(xù)刷新任務 在屏幕中央逐個

9、呈現一系列字母、數字等，系列長度從3個項目到8個項目隨機，讓被試在每一系列結束時，報告此系列的最后3個項目。MKLinput注視點呈現38個字母輸入屏幕空屏記憶刷新任務范式記憶刷新任務范式A. Study Phase(A. Study Phase(14 faces, SOA 3s, duration 1s14 faces, SOA 3s, duration 1s) ) B. Test Phase (B. Test Phase (28 faces, repeated 50%, 28 faces, repeated 50%, SOA 3.2s, duration 1sSOA 3.2s, durat

10、ion 1s) ) 二、經典的學習再認范式二、經典的學習再認范式理理張張理理舒舒TimeTimeLearning Learning StageStageTestTestStageStageOldOldNewNew1 1st st PresentPresent例：Examining the neural basis of episodic memory: ERP evidence that faces are recollected differently from names 問題提出：反映再認記憶有兩個指標：記起和熟悉性。已有的ERP研究表明，與再認記憶有關的兩個成分：早期（300500ms

11、）的中部額區(qū),稍晚的（500700ms）左側頂區(qū)的新舊效應。后者反映了再認中的記起（recollection），但對前者的解釋存在爭議（概念啟動，熟悉性？）。已有比較面孔與名字的研究沒有保證二者在編碼階段的一致性，從而無法排除編碼效應。本研究考察面孔與詞語材料線索的回憶是否具有不同的神經基礎。實驗任務 為排除可能的影響因素，對面孔的進行選擇和處理。 年輕的白人，無飾物、眼鏡或面毛；去除照片背景、頭發(fā)和耳朵；大小、亮度、顏色相同；黑色背景呈現實驗程序 18學習測驗blocks（學習：12對；測試：6張舊面孔，6個舊名字，3張新面孔，3個新名字） 學習與測驗間隔時間被試自己掌握；每個trials中

12、男性與女性面孔，男性與女性名字相等；刺激輪轉，使其有均等機會成為測驗階段的新刺激。每個Block內的刺激順序隨機化。 學習階段，判斷面孔與名字是否合適；測驗階段，判斷刺激是新的還是舊的，如果判斷為舊的，則需要進一步的反應判斷，即記起還是熟悉。數據記錄與分析 62導，國際1020系統電極排列，參考電極Cz和CPz；阻抗低于5千歐，帶通0.140Hz;采樣率250Hz,分析時窗100ms至刺激后2000ms。 分析比較四種條件：面孔擊中，面孔正確否定，名字擊中，名字正確否定。 電極位置：額區(qū)（F1/3/5/2/4/6），頂區(qū)（P1/3/5/2/4/6）。 分析時窗：100-300,300-500,

13、500-700300-500,500-700,700-900. 多元方差分析：新舊左右半球定位（額區(qū)和頂區(qū)）位置（上、中、下）?？偲骄鶊D地形圖分析結論 面孔提取線索與前區(qū)新/舊效應和晚期的右前額有關，而名字線索與中部額區(qū)及左側頂區(qū)效應有關。研究的結果證明回憶面孔與名字可能涉及不同的認知操作。 提示：提示： 列舉上述研究時，并沒有詳細提及行為指標的結果。 行為指標也很重要，最好能結合起來解釋，如果行為指標與ERP指標效應一致，更能說明問題。 第六節(jié)第六節(jié) 語言實驗范式語言實驗范式 人類是如何從各種聲音中識別語言的？ 從很小的時候起，人類就能學習和使用語言，他（或她）是怎么實現這一過程的？ 語言的

14、心理加工過程是如何進行的？ 失語癥的產生原因是什么？ 一、與語言有關的ERP成分三、語言有關的三、語言有關的ERP研究研究 1 ERP與語言知覺 失匹配負波（Mismatch negativity, MMN） Oddball范式，聽覺刺激。偏差刺激出現后100200ms的負波，額區(qū)頭皮分布，腦內源為初級聽覺皮層和額葉。 在被試看電影、閱讀、睡覺或昏迷時也能記錄到。運用運用MMN的語言知覺研究的語言知覺研究 Ntnen et al. (1997) 被試：土生土長的愛沙尼亞人和法國人。 刺激：不同的愛沙尼亞元音字母（S：e；D：, , o, e/） 結果：愛沙尼亞人，四種偏差刺激都誘發(fā)MMN；法國

15、人， 誘發(fā)MMN明顯更小。 解釋：語言經驗影響前注意水平的聽覺語言知覺。對頻率不同刺激的反應2 2 單詞與句子理解中的單詞與句子理解中的ERPERP成分成分 （1）語義加工：N400 N400是負走向波，潛伏期在300-500ms，右側中央區(qū)最大，但受刺激材料與通道影響，腦內源為前顳葉?！癗400效應”是指兩種條件（如語義反常與規(guī)范，不相關與相關等）下的N400差異波。 通常認為N400反映了從語義上將刺激整合到先行背景的難度。 誘發(fā)誘發(fā)N400N400的實驗范式：的實驗范式： 句尾畸義詞（經典范式）。 相關詞與無關詞（講述故事，清洗危險）。 新詞與舊詞。 文字與非文字符號。 圖片命名。 （羅

16、躍嘉，2010,事件相關電位原理與技術） （2）句法加工 左前額負波（left anterior negativity，LAN） 存在兩個LAN，一個是早期的左前額負波（ELAN），出現于刺激后100200ms;另一個產生于刺激后300500ms。 ELAN源于額下回和顳前葉，主要反映了詞性或短語結構的違反。晚期LAN主要與句法形態(tài)的一致性加工有關或句子理解中的工作記憶加工指標。不同從句的工作記憶負荷不同從句的工作記憶負荷LANLAN對詞頻敏感對詞頻敏感 P600（Syntactic positive shift, SPS） 正偏移，后區(qū)最大，峰值500900ms。對句法延續(xù)的預期程度有關：不符合語法的單詞比符合語法的誘發(fā)更大的P600。3 單詞產生中