事件相關腦電位實驗教程

1、事件相關腦電位實驗教程認知事件相關腦電位實驗教程根底篇第一講 緒論ERPs的開展史ERPs的學術范疇認知科學研究開展趨勢EEGelectroencephalogram 1929， Hans BergerEPEvoked Potentials 1875，Richard Calton， 兔腦外表 1947，Dawson， 照相疊加技術， 人 ERPs Event-related potentials 1951，Dawson， 平均技術ERPs開展史ERPs論文保持逐年遞增的開展趨勢，具有很大的開展?jié)摿?。ERPs的學術范疇PsychophysiologyCognitive Neuro-science

2、側重研究認知過程的神經機制。ERPs：高時間分辨率，與RT配合進展認知過程研究。實時性ERPs和ERF的重要性各種腦研究技術的時間與空間特性研究內容上越來越重視環(huán)境對認知能力的影響： 進化、生態(tài)越來越重視“跨學科、“多層次的研究策略研究方法上越來越注重采用無損傷性實驗技術： ERPs與腦成像認知科學開展趨勢第二講 ERPs的概念及其神經電生理學根底大腦皮層的根本構造EEG根本知識ERPs的概念和特點ERPs的形成機制100160億神經細胞、100萬億個突觸以及比其更多10倍的膠質細胞皮層細胞分層1、分子層：內為水平細胞2、外顆粒層：小錐體細胞3、錐體細胞層：中、大型 錐體細胞4、內顆粒層：小星

3、形細胞5、節(jié)細胞層：大錐體細胞6、多形細胞層：梭狀細胞 角狀細胞大腦皮層分區(qū)EEG根本知識產生根本原理 構成腦電自動節(jié)律的主要是錐體細胞，尤其是深層的大錐體細胞。大錐體細胞具有形成有效電場的特定條件：細胞排列井然有序，其頂樹突更是平行并列；頂樹突長，其實體外表積比細胞體大約10倍以上，接觸面積大為增加;頂樹突較粗，具有較低的阻抗。 在廣闊外表積上的眾多突觸點的電活動，假設是方向一致而且阻抗又較低的話，就容易被總和成為一個有效電場，這時，即可記錄到一個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。EEG根本特征用快的送紙速度記錄下來的腦電圖一般呈正弦波樣外觀，周期、振幅、

4、位相稱為腦電圖的根本特征，也是規(guī)定放電團節(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90度EEG分類波波波中間快波波波Schwab頻率分類0.5 3Hz4 7Hz8 13Hz14 17Hz18 30Hz31Hz以上慢波快波-腦電圖：頂、枕 大多數(shù)-腦電圖： 6% 全部導聯(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 生命過程中，在整個機體特別是神經系統(tǒng)發(fā)生的全部變化都能反映在腦電圖上。 年齡 個體差異和年齡差異 精神活動 外界刺激 意識變化 體內生化學改變 腦部疾病與發(fā)育情況和體制特點有關一過性、可逆性的生理變化病理變化棘波、慢波等

5、成人正常腦電圖的主要特征1由波和快波組成，慢波只有少數(shù)、散在性波(占1015以下) 。 2波和快波顯示正常分布，即波主要分布于枕、頂區(qū)，快波于額、額前區(qū)。 3左右對稱部的波幅差一般不超過20。 4左右對稱部的頻率差異不超過10。 5波在睜眼、感覺刺激、精神話動時有反響(衰減)。 當進展ERPs實驗時，要密切關注被試腦電的特征，一方面大致判斷被試的安康情況，一方面可以對實驗過程中被試的反響或實驗的可靠程度導電膏的蔓延進展判斷。Event-related potentials & Event-related brain potentials狹義：但凡外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng) 或腦的某一部

6、位，在給予刺激或撤消刺激時， 在腦區(qū)引起的電位變化。廣義：但凡外加一種特定的刺激作用于機體，在給 予刺激或撤消刺激時，在神經系統(tǒng)任何部位 引起的電位變化。ERPs的概念 1、ERPs是一種特殊的誘發(fā)電位，屬于近場電位near-field potentials - 記錄電極位置距活動的神經構造較近； 2、一般要求被試實驗時在一定程度上參與實驗； 3、刺激的性質、內容和編排多樣，目的是啟動被試認知過程的參與； 4、ERPs成分除受物理刺激特性影響的“外源性成分， 還包括“內源性成分，ERPs不像普通誘發(fā)電位記錄 神經系統(tǒng)對刺激本身產生的反響，而是大腦對刺激帶來的信息引起的反響，反映的是認知過程中大

7、腦 的神經電生理改變。ERPs的根本特點EEG主要來自突觸后電位變化胞體和樹突的電位變化。ERPs除皮質突觸后電位以外，可能還含有皮質下組織活動及軸突動作電位變化。P300：多起源(邊緣系統(tǒng)、顳頂葉、丘腦等)； 與膽堿能神經元活動有關； Context updating model DonchinERPs的形成機制第三講 ERPs的技術原理ERPs提取的根本原理平均技術的局限性幾個重要概念EEG對ERPs的淹沒疊加平均根本原理 ERPs波形恒定 潛伏期恒定 疊加n次：信噪比提高n 倍 例如： ERPs=0.5EEG n=100 100ERP 10EEG ERPs=5EEGERPs提取的根本原理

8、信噪比的改善程度和刺激次數(shù)成平方根的比率關系，限制了平均技術更大限度地降低噪聲和提取ERPs信號的能力。平均技術只能改善信噪比，不能完全消除噪聲。補救方法：重復測試是最簡便有效的方法。不要過分相信平均技術的作用，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的局限性采樣率放大倍數(shù)增益，Gain頻帶寬度 頻率相應曲線 低端頻響高通High-pass 高端頻響低通Low-pass時間常數(shù)TC，time constant TC1/2 fL 時間常數(shù)的設定數(shù)值直接影響ERPs波形是否失真，至關重要。重要概念頻率相應曲線TC對ERPs波形的影響第四講 ERPs實驗的根底設施ERPs

9、實驗室電極安裝電極導聯(lián)盡可能遠離人群和車輛，遠離電動設備、高頻電輻射源。應保持隔聲安靜。良好照明條件，可調及遮光設備。良好的通風及適宜的溫度。實驗室寬闊，準備間或監(jiān)測間、被試實驗記錄間。器材：Neuroscan 腦掃描儀 附屬用品電極帽、導電膏、鈍頭注射器等 必備物品酒精、棉簽、雙面膠、視力表等ERPs實驗室國際標準的根本原那么1、電極位置應根據(jù)顱骨標志的測量加以確定，盡可能與頭顱的大小及形狀成比例；2、電極的標準位置應適當分布在頭顱所有部位；3、電極位置的名稱應結合腦局部區(qū)額、顳、頂、枕：F、C、T、P、O4、應進展解剖學研究，確定標準電極下是哪個皮層分區(qū)；5、國際通用阿拉伯數(shù)字：左奇、右偶

10、， 零點zero代表頭顱正中位 A1、A2代表左右耳垂電極安裝國際10/20安裝系統(tǒng)矢狀線部位名稱代號部位名稱代號前額Frontal poleFp1Fp2側額Inferior frontalF7F8額FrontalF3FzF4顳TemporalT3T4中央CentralC3CzC4后顳Posterior temporalT5T6頂ParietalP3PzP4耳AuricularA1A2枕OccipitalO1O2國際10/10安裝系統(tǒng)記錄電極參考電極零位點的選擇接地電極電位差根本電極EEG單極導聯(lián)一個參考電極，多個記錄電極參考電極的選擇：耳垂、乳突、鼻尖單極導聯(lián)的優(yōu)點：大致記錄腦電變化的絕對值

11、單極導聯(lián)的缺點：參考電極不是絕對的零電位點電極導聯(lián)雙極導聯(lián)EOG的記錄與剔除電極導聯(lián)第五講 腦電記錄偽跡肌電偽跡Muscle50周波(50 Cycle)眼動(Eye Movement)偽跡血管(Vascular)出汗(Sweating)電極故障(Electrole pop)電極移動(Electrole Movement)其他：導線斷裂、附近設備造成的突然電壓沖擊 腦電儀器的故障、與呼吸有關的運動、 哭泣、吸吮、顫抖或吞咽等。偽跡Artifacts腦電描記中不起源于腦部的電活動干擾。這種類型的干擾可表現(xiàn) “尖頭脈沖 ，通常因持續(xù)時間非常短暫而被識別。肌電偽跡常表現(xiàn)為連續(xù)性的各種頻率的尖頭脈沖，還

12、可表現(xiàn)為以極高額率密集爆發(fā)的尖頭脈沖，這時無法分辨出各自分開的尖頭脈沖信號。頭皮下肌肉收縮形成的偽跡肌電偽跡眼睛好象一個充電的電池，其角膜外表一側為陽性(十)，視網(wǎng)膜一側為陰性()。這個電池有很大的電壓，因此眼球運動時，就會在腦電圖上產生明顯的偏轉。眼電動偽跡高電阻引起。高電阻是因為頭皮上未被去除的油脂、臟污或 死亡皮膚所引起。高電阻可以檢出任何種類的偽跡，而不僅僅是50周一種。50周波一般都是陽性的尖頭脈沖。電極故障任何電極在頭皮上移動，甚至是輕微的移動引起 。電極移動心電偽跡心電圖可在身體的幾乎任何部位檢出，并可能擴展到頭部，特別是在電極Al (LE)和A2(RE) 。血管脈搏引起電極位于

13、一個隨心臟跳動而搏動的血管附近。引起非常緩慢的波動。出汗偽跡的剔除密切監(jiān)測非腦電偽跡實驗前告知被試關于偽跡的本卷須知以減少偽跡確定偽跡的剔除標準 EOG的去除(相關法)偽跡補償方法第六講ERPs 實驗步驟實驗流程本卷須知腦電記錄參數(shù)及其原理關于實驗刺激選擇和編排刺激發(fā)生系統(tǒng)STIM視覺 聽覺 屏幕 耳機 反響時被試電極帽 反響鍵 錯誤率 EEG、EOG數(shù)字放大器 顯示 波形測量 統(tǒng)計數(shù)據(jù)采集 (ANOVA)處理系統(tǒng) 采樣 疊加 總平均 繪圖 排偽 相減 腦電地形圖ERPs實驗流程一、預約被試 1、大學生被試應防止與實驗目的不利的科系。 2、被試參加實驗前應有充分休息。二、實驗前的準備 1、器材

14、用品 棉球簽、95%酒精、注射器、記號筆、電極帽、雙面貼、鑷子、導電膏、記錄表格、指導語等。 2、記錄表格： 根本情況(包括科系、利手)；實驗中被試精神狀態(tài)、配合情況；實驗步驟命名記錄；壞電極情況記錄； 數(shù)據(jù)處理中的問題記錄ERPs實驗步驟本卷須知三、儀器啟動步驟 帶電極帽放大器計算機，啟動STlM、SCAN。四、被試準備 1、被試洗頭，吹干，謹防感冒。 2、主動講解實驗步驟，說明實驗的無創(chuàng)性。 3、講解指導語及充分練習。 4、提醒實驗中應注意的問題如實驗前上廁所等。五、記錄準備 1、磨擦皮膚時，應講明使用的材料、目的，盡量輕擦。 2、導電膏每個電極注射0.5ml即可，嚴防蔓延。 3、預記錄腦

15、電，注意查看電阻情況、腦電、眼電波形。 4、讓被試作充分的練習。 5、注意光線、聲音。 6、啟動刺激程序(刺激前/后分別記錄3-5分鐘安靜腦電)。 7、記錄時應特別注意文件名正確、符合要求。 8、實驗開場后應通過腦電記錄判斷被試是否真正理解指導語，如有問題及時解決。六、實驗完畢后的整理 1、備份數(shù)據(jù)光盤。 2、電極帽的清洗以溫水浸泡為主，沖洗動作要輕，要充分晾干，且防止高溫烘烤。 3、根據(jù)被試要求講解行為數(shù)據(jù)結果。 4整理實驗用品、清掃地面。放大倍數(shù) 腦電50,000倍 EOG減小1/2或2/3。分析時間epoch與基線baseline1000ms左右前100200ms基線校正(1/10)。頻

16、帶寬度bandpass 低通40100Hz皮膚阻抗5k采樣頻率A/D Rate 與時間分辨率成正比,早晚成份分析。腦電數(shù)據(jù)的記錄參數(shù)刺激物的分類和編排刺激物分類體感聽覺視覺非圖形圖形閃光幾何圖形、文字、面孔、自然景觀純音、短聲、白噪聲語音自然環(huán)境聲微弱脈沖電流刺激參數(shù)體感聽覺視覺照度比照度亮度視角頻率聲壓級上升/下降時間0.10.5ms，15Hz，50uV刺激呈現(xiàn)時間刺激間隔SOA、ISI刺激編排實驗模式Oddball兩種刺激物三種刺激物新異刺激物的插入標準刺激(Standard)偏差刺激(Deviant)靶刺激(Target)非靶刺激(non-Target)標準模式缺失刺激為靶Go/Nogo

17、模式跨通道研究模式運動知覺記憶語言特定認知實驗模式非特定認知實驗模式心算連續(xù)心算選擇心算簡單心算Example 1StandardNovelDeviantOddballGo/Nogo80% 0(5%) 20%(15%)Non-target Target50% 50%Non-target TargetOddball 1SmileCryOddball 2SmileCryNovelOddball 3-1(實驗設計：面孔MMN-1)MediumSmile判斷聲音類型數(shù)量Oddball 3-2(實驗設計：面孔MMN-2)MediumSmile判斷聲音類型數(shù)量Go/Nogo人獅Left & Right V

18、isual FieldsExample 2MentalarithmeticA+B=?1+234YNNext呈現(xiàn)呈現(xiàn)按鍵Selective mental arithmetic趙侖，1999Left Red = 2; Right Red = 3; Yellow = Ignore第七講 ERPs的分析及解釋 消除眼電影響Ocular artifact reduction 數(shù)字濾波Filter：排除50周等干擾。 基線校正Baseline correct波形平均與疊加波形識別 技術難關，峰潛伏期、波形、頭皮分布，文獻、經歷。測量 波幅：基線波峰；峰峰 潛伏期：刺激起始峰頂點；始潛時 波幅反映大腦興奮性

19、上下，潛伏期反映神經活動與加工過程的速度和評價時間。波形識別與測量平均波幅測量 固定法/連續(xù)測量 具體法或連續(xù)法相減技術舉例 MMNmismatch negativity) WMNworking memory negativity(趙侖，2003)行為數(shù)據(jù)測量 反響時、正誤率1測量比較峰潛伏期、 始潛時、波幅2波形的頭皮分布3定位分析Repeated measures ANOVAERPs研究主要比較不同條件下的成份差異。統(tǒng)計分析結果定性分析極性翻轉 顱內與頭皮電位的極性翻轉 早期生理學研究海馬、海馬旁回、杏仁核 記錄到與頭皮頂部P300相反的電位； 顱內電極聽覺MMN； 鼻尖參考，外側裂以上的

20、頭皮MMN與乳突MMN極性翻轉(Ntnen,1992)。腦地形圖 將放大的腦電信號轉換成一種既能定量、又能定性的腦波圖形，使大腦在某一時間的功能變化與形態(tài)定位有機結合。至少12導記錄電極。 源分析腦電地形圖分類 EEG頻率地形圖 腦電信號 ERPs波幅地形圖 圖形色彩或形式 彩色、灰度、等高線 維度 二維、三維 實際頭型地形圖 準確實時地數(shù)字化描繪被試的電極位置和頭顱形狀，形象地顯示三維地形圖。VEP-2DfrequencyVEP-2DVEP-3D偶極子Dipole 是一對數(shù)值相等、符號相反的電荷，彼此相隔一定距離時形成的體系。ERPs成份的源 即腦內的偶極子。神經傳導遞質作用于突觸后神經元受

21、體的過程中產生的突觸后電位導致了ERPs的產生(Luck,1998)。頭皮電位的分布取決于電流偶極子的位置與方向。源定位 可根據(jù)偶極子的數(shù)目、時間特征、位置和偶極子量等因素推導。偶極子模型single/multiple dipole models偶極子定位電流密度current density可看作一定容積內的偶極子量 每個偶極子代表一定容積的電流密度,偶極子量與所代表的電流密度是成比例的。 頭皮電流密度(Scalp Current Density, SCD) 表示的是電流的源和穴,有著正性電流密度的頭皮源的徑向電流即在該區(qū)域通過顱骨流進頭皮.在垂直坐標系統(tǒng)的平面外表, SCD可以表示為 I=

22、 -(2V/x2+2V/y2) 該公式只適用于把電流計算位置的一小塊頭皮區(qū)看作是切面平面的情況. 其他情況(真正的頭皮外表,球面,曲面)需進展修正.電流密度頭皮電流密度的特點 SCD的地形分布很容易呈現(xiàn);由于SCD與電位的二階導數(shù)相關,所以SCD不依賴于用于電位記錄的參考電極,只依賴于頭皮的傳導性;與電位分布相比, SCD分布更集中, 主要反映皮層發(fā)生器的活動, 空間分辨率比電位圖更高; 與磁場相比, SCD同時包含徑向和切向成分.SCD修正方法(F. Perrin, et al. 1989)將Wahba關于球面樣條的工作應用于電流密度的估算, 簡化了SCD的數(shù)學求導和公式. 頭皮電流密度的計

23、算步驟腦電地形圖的計算外表通常是平面投影 (projection plane), SCD那么把一個球面作為投射平面.電流密度源分析將成為ERPs定位的主流趨勢。從真正的頭皮曲面到球面的投影頭皮電流密度的估算從球面到平面的投影在球面插入電位值Scalp PotentialScalp Current DensityVEP認知事件相關腦電位實驗教程實驗研究篇ERPs研究成分研究應用研究CNVP300N400MMN特點及其影響因素起源及產生機制心理生理臨床應用特因條件功能評估注意、記憶、語言加工、知覺、意識等神經精神科、昏迷愈后、輔助診斷等航空、航天、航海、惡劣環(huán)境條件等智能評估、音樂認知能力、安康評

24、估等 潛伏期：早、中、晚成份，慢波 命名：正P，負N，潛伏期 成份：外源性成份、內源性成份和純心理波 外源性 內源性 P1、N1、P2 N2、P3復合波 MMN、CNV 受刺激的物理性質的影響？第一講 ERPs成分研究An Example: ERPs components elicited by infrequent target auditory stimuliThe sensory components (with a latency of less than 50 ms)The perception and cognition components (latency exceeding

25、50 ms)P1, N1, P2, N2, P3, SWCNVWalt & Cooper, 1964, Nature Walter 最早采用的是固定前期反響時fixed fore-period of a reaction time范式，稱為標準CNV范式，即警告刺激S1命令刺激S2運動反響MR，Motor response 。S1與S2之間腦電發(fā)生負向偏轉 關聯(lián)性負變( CNV, contingent negative variation ).S1: 聲/光/其他S2: 聲/光/其他EEG普通CNV無運動二級CNV S3呈現(xiàn)無運動二級CNVS3不呈現(xiàn)CNV的設計、記錄、分析過程中，有幾點注意

26、1S1與S2的ISI一般為12s，不能 0.5s，以便CNV能充分開展； 2成對刺激S1-S2與下一對刺激的間隔隨機控制在310s左右，以便成對刺激產生的CNV有足夠恢復時間； 3CNV波幅較小20V或更低，每個被試者平均至少1020次； 4記錄頻帶的高通最好為DC，低通可50Hz； 5接地和參考電極與皮膚的接觸阻抗越小越好，至少要5K，記錄電極要選用不極化的電極，如金屬-金屬鹽電極Ag/AgCl電極，以防止極化電位引起的記錄信號的失真現(xiàn)象。 (6)環(huán)境溫度一般控制在1725C，過熱或過冷易使受試者出汗或顫抖，造成記錄偽跡；受試者應盡量做到全身肌肉放松，保持清醒與注意力集中，且盡量防止眨眼和不

27、必要的動作，以減少慢電位的漂移。P300Sutton, 1965：被試識別聽覺聲音靶刺激時,在頭皮記錄的晚成分的第三個正波,潛伏期約300ms.ERPs related to Selective Response 趙侖，2000P300的根本性質多個成分的復合體LPC,late positive complex影響因素 物理屬性:刺激種類;概率(刺激概率,主觀概率);強度 心理因素:情緒;任務難度 生理因素:性別;年齡;疾病 環(huán)境因素:特因條件實驗模式 Oddball; Go/Nogo靶P300與非靶P300理論解釋 Context updating model DonchinGo/Nogo：

28、P300Lun Zhao，submittedAR: all responseSR: selective responseSDR: selective discriminance response1978，Naatanen：Oddball實驗模式，標準刺激大概率，偏差刺激小概率，雙耳分聽，對注意耳的偏差刺激進展反響。MMN結果無論注意與否，250ms內偏差刺激均比標準刺激引起更高的負波mismatch negativity，MMN。理論解釋重復的刺激在腦內留下了痕跡，新輸入的刺激能自動與之比較，假設一樣匹配那么無反響，假設不同失匹配那么引起反響，即產生MMN。 MMN是在被試者非意識的條件下產生

29、的，反映了腦對信息的自動加工。 MMN實驗方法的修正Wei JH, et al. Brain research bulletin, 2002.非注意純度MMN與N2b靶效應是否存在視覺MMN提高非注意純度消除靶效應別離MMN與N2b視聽雙通道MMN研究Cross-model Delayed responseSubject 12(7 M, 5 F), 19-22 y, right-handed.StimuliStandardAuditory800HzVisual368(85%)368(85%)DeviantAuditory1200HzVisual65(15%)65(15%)Picture Ton

30、e ToneExperiment 1 Attending to visual stimuli, ignoring auditory stimuli.Tone Picture Picture Click ToneExperiment 2 Attending to auditory stimuli, ignoring visual stimuli.Press ButtonPicturePress Button0-2trials0-2trialsISI500-700msISI500-700msERP Recording and Averaging16 scalp electrodes, left a

31、nd right mastoidsA nose referenceVEOG & HEOGElectrode impedance 5KSampled at 250 HzFilter setting of 0.1 40 HzRecording epoch: 652ms ( 52ms prestimulus baseline)評述優(yōu)點 a. 刺激間隔時間長,又提高了非注意純度. b. 消除了注意MMN靶效應. c. 視覺MMN結果更為可靠.存在問題 被試較少 采樣率較低 帶寬高通有待降低(0.01 0.05Hz)Attentional Blink的ERPs研究第二講注意的ERPs研究Attentio

32、nal Blink的ERPs研究1、Attentional BlinkAB) 的根本概念 Raybrond Shapiro, Arnell, et al. (1992) Attentional Blink 是指在多重刺激的快速系列視覺呈現(xiàn)刺激流中，被試對前一個刺激的正確識別影響了其對后繼刺激識別的現(xiàn)象。黑色字母刺激流的呈現(xiàn)速度為11個/秒，呈現(xiàn)時間15ms，間隔時間75ms，target前有7-15個字母，其后有8個字母，分別記為probe1-probe8，target為白色，probe恒為黑色字母X，一串刺激流中只有一個target和一個probe，每串刺激流完畢后，要求被試報告target

33、的名稱及X是否在其后刺激流中出現(xiàn)。2、Attentional Blink的理論解釋(1)兩大類分歧 a. 在注意的早期選擇理論上的分歧，這兩種分歧在于選擇發(fā)生的位置是在對刺激進展識別和提取之前還是之后。 b. Attentional Blink 現(xiàn)象發(fā)生位置的區(qū)別：一些人認為Attentional Blink的發(fā)生位置在知覺處理的RSVP或RAP流上線上論，還有一些人認為Attentional Blink現(xiàn)象發(fā)生在RSVP或RAP流完成之后的記憶處理過程中。2中樞干擾理論1999, Pierre Jolicoeur AB的本質是由一個容量極端有限，把信息編入短時記憶的短期合并的特定信息處理階段

34、的延遲造成的。在同一時間，神經中樞只能記憶其中的一種操作。所以一個任務正在進展時，其它需要中樞處理的操作就必須等待。而那些不需要進展中樞處理的操作可以同上述中樞處理過程同步進展。舉例來說，對P的感覺編碼和知覺編碼過程就可以與T的反響選擇同步進展。Electrophysiologial evidence for a postperceptual locus or suppression during the attentional blink. Vogel EK, Steven JL, & Shapiro KL. 1998. J. Experimental Psychology, 1998， V

35、ol.24, No.6, 1656-1674。 Experiment 1 : Sensory processing:the P1 and N1 components 目的是驗證假說：AB反映了感覺加工過程的抑制。通過測試AB對視覺P1和N1成分的影響來驗證該假說。P1和N1成分反映的是感覺過程，大量研究說明這兩種成分受空間注意的調控，即呈現(xiàn)在非注意位置的刺激引起的P1和N1比注意位置要小。如果AB期間與此有一樣的注意機制，那么AB期間的刺激誘發(fā)的P1和N1成分比AB以外的刺激誘發(fā)的要小，如果AB反映的是后加工階段，那么AB期間不會出現(xiàn)P1和N1的抑制。 T1：奇、偶；T2：元音、輔音采用相減的

36、方法解決由于RSVP中ISI太小所帶來的ERPs記錄困難。單一靶刺激任務&雙重靶刺激任務Experiment 2 The updating of working memorythe P300 componentT1: even or odd digit; T2: 15%E, 85%other letterResponse: to press a button if T2 was the letter E and to make no response to T2 if it was some other latter.ERPs difference waves: infrequent T2 c

37、ategory minus frequent T2 category P300Experiment 3 Semantic analysisthe N400 componentStimuli Related UnrelatedContext word SHOE PICKLEDistractor PNVSZPC KSDWPVZ T1 7777777 8888888Distractor Probe (T2) FOOT TABLEResponse: whether the number string was even or odd and whether the red word was semant

38、ically related or unrelated to the context word N400: unrelated - related1相減方法的應用2所選用的刺激材料并不一致，而在語言認知過程中，有意義詞的早期加工P1、N1與字母的早期加工亦有所不同；所用的語義相關研究的不是T1與T2的相關性；3P1與N1的研究應進展對照研究，即用 不同的Flash 作為T2，字母作為疊加刺激；4僅對正確反響的T2進展了比較，沒有進展missed T2 的比較，即missed T2 是否感知到了，是否會產生明顯的P1和N1。5實驗3中，N400無變化僅能說明語義加工沒有變化，并不能說明哪個階段不

39、受影響，因為N400反映的加工是語言加工階段，即N2，而語義加工中的P3在P600-800范圍。結論AB期間，P1、N1和N400都沒有發(fā)現(xiàn)受到抑制，而P300完全被抑制；AB 反映的是感知后階段 postperceptual stage 加工的減弱。評述第三講情緒的ERPs研究在記憶作業(yè)中間接考察被試對不同情緒的心理加工過程情緒ERPs研究的刺激材料正性、中性、負性情緒的畫面或單詞憤怒、悲傷、愉快、中性表情的人臉圖像以單詞作為刺激對象，置于不同情緒成分的句子中被試的任務直接發(fā)生情緒反響 呈現(xiàn)5種不同情緒的圖像：1快速3Hz隨機呈現(xiàn)；2飛快5Hz呈現(xiàn)；3用黑白模式呈現(xiàn)5Hz；4調整亮度地呈現(xiàn)沒

40、有圖片的checkboard 圖像3Hz；5調整空間頻率地呈現(xiàn)沒有圖片的checkboard 圖像3Hz。 呈現(xiàn)的頭4個圖像是快速和極快呈現(xiàn)的調整和隨機的情緒圖片，呈現(xiàn)次序在被試者中穿插平衡。黑白圖像總是呈現(xiàn)在第5個位置，其后是兩張checkboard 圖像在被試者中穿插。 實驗室黑暗。要求受試著集中注意看屏幕中心的紅色光點。呈現(xiàn)時間為4 min3Hz和2.5 min5Hz。Fleeting images: A new look at early emotion discriminationJunghfer M., Bradley MM., Elbert TR., & Lang PJ. Psy

41、chophysiology, 38(2001), 175-178評述阻抗小于50k，太高；采樣率125Hz，太低；被試的主動注意程度不夠，難以防止分心注意的影響；快速刺激序列ERPs的研究方法：基線校正問題(Adjar方法)，與誘發(fā)電位研究相似。第四講心算的ERPs研究Sources of mathematical thinking: behavioral and brain-imaging evidenceDehaene S., Spelke E., Pinel P., et al. Science, 1999,284,970-971. 加數(shù)為1-9的數(shù)字，和的范圍3-17，剔除類似2+2的

42、配對。 Exact addition: 兩個備選答案，一個是正確結果，一個至少差2。 Approximate addition: 一個答案差1，一個至少差4。 對照任務為字母匹配，數(shù)字被大寫字母代替，當原始字母對中的字母重復出現(xiàn)在一邊時，按該邊的鍵。 刺激組間隔4s ，每輪休息24s。偽隨機順序進展4 run 實驗平衡穿插設計，2run為EA3組，每組18次測試和字母匹配任務3組，每組9次測試，2run為AA和字母匹配任務。Time4 + 59 7200ms200ms200ms4 + 58 3Exact additionApproximate additionresponseresponse該

43、實驗巧妙地應用了ERPs進展了腦高級功能的研究，并與成像結果共同作出結論；提示在腦高級功能的研究中，完全可以進展有效的ERPs實驗；提示ERPs與fMRI的聯(lián)合應用，偶極子定位與成像的配合。 125Hz的采樣率太低，不利于早成分的分析；刺激呈現(xiàn)次數(shù)偏少；提示刺激與探測刺激的間隔時間與ERPs記錄分析的關系問題。評述Selective mental arithmetic趙侖，1999Left Red = 2/3; Right Red = 3/2; Green = Ignore.ISI=1.52.0s; 0.05100Hz; 08HzGo/Nogo選擇心算與心算活動有一定區(qū)別，前者包含了選擇性注意

44、活動，其ERPs中慢電位活動已超出了P300范疇，但仍不能完全說明心算的腦活動過程。音樂航天醫(yī)學研究臨床研究第五講ERPs的應用研究Music effects on event-related potnetials of humans on the basis of cultural enviroment Arikan MK., Devrim M., Oran ., et al. Neuroscience Letters, 268(1999), 21-24目的 研究文化背景對認知活動的影響。方法 聽覺Odball范式，偏離刺激2000Hz20%，標準刺激1000Hz80%。 4種不同的背景：寂

45、靜、白噪、David Darling的大提琴即興演奏B、Sadreddin zcimi的ney土耳其常見的樂器即興演奏A。刺激強度在聽閾以上80dB，背景聲音60dB。 10名被試26-35y，平均31.6，6男4女，實驗中要求用右手食指對偏離刺激按鍵。被試均都聽過ney音樂，但對音樂都不精通。 記錄10-20系統(tǒng)16個位置，相連的耳垂作參考。Dotted line: silent; Thin line: white noise; Dashed line: violoncello; Thick line; ney.Changes of Event-related Potentials on A

46、uditory Location Perception during the Simulated Weightlessness(ZHAO Lun, 2001, 2002)Introduction* During space flight, many physiological changes will take place. Head-ward shift of body fluidweightnessweightlessnessHead-ward shift of body fluid from lower bodycardiovascular systemvestibular system

47、brain circulationet alcause changesBrain FunctionThe auditory perception is very important in space flight.MethodsThe Subjects were 14 paid healthy right-handed volunteers aged 20-25 years, with full understanding of the purpose and contents of this experiment. The experiment was conducted in an ele

48、ctrically shielded and sound-damped room. The -10head-down tilt (HDT) was used as weightlessness simulation, +10 head-up tilt (HUT) as control.Subjects and experiment conditionHDTHUTHeadHead-10+10The stimuli were two kinds of sound signals (1.2kHz and 0.8kHz, 60dBSPL) and appeared randomly from four

49、 locations over the head of the subject: the left-front, left-rear, right-front and right-rear sides with equal probability and ISI was random from 800ms to 1200ms. The test was that pressing the corresponding buttons to target stimuli(high-tone or low-tone) from four locations, and making no respon

50、se to non-target stimuli.Stimulation and taskleft-frontleft-rearright-frontright-rearTarget TonereactionProcedure During HUT and HDT, four sets of tests were conducted at 25, 55, 85 and 115min after the subject was switched to HUT and HDT from supine position. Each suject completed two experiments o

51、n different days for HUT or HDT, respectively, of which the order was cross-balanced among subjects.25min 55min 85min 115minEEG signals were recorded from 9 electrodes according to the 10-10 EEG electrode system. Vertical EOG was recorded from the left eye. The recording frequency band was from 0.05

52、 to 100Hz. The recording areas were well treated so that the contacting impedance was below 5K. The EEG, EOG and the event pulses of signals were digitized on line at a rate of 256/s. Signal recording F5 Fz F6C5 Cz C6P5 Pz P6EEG The EEG raw data were checked on screen and those with apparent artefac

53、t were discarded.ERPs, with a time length of 1000ms containing 250ms before stimulus, were derived by using the recorded pulses as trigger signals. Then it was digitally filtered (0-45Hz) with no phase shift. The mean value of the part in ERPs before stimulation(250ms) was used for baseline correcti

54、on.Data analysis 1000ms 250ms: baseline correction EEGAs shown Fig. left, target(thick) and non-target(thin) ERPs at Pz Electrode The target stimuli induced significant ERPs, including the early components (P1) and the late components (N1, P2, N2, P3). Results & DiscussionEarly Components during HDT

55、 (thick) and HUT (thin) As compared with that during HUT, the early components of T and NT-ERPs significantly decreased during HDT.Early components* The early components of auditory ERPs decreased significantly during HDT, showing that the early vigilance activity in the brain was inhibited by simul

56、ated weightlessness according above conclusion.The reduction of mean potential amplitude (10-60ms) of early components during HDT was more marked in the 4th set and at left-forehead area (F5).F5 Fz F6C5 Cz C6P5 Pz P6Differences of Late Components between HDT and HUT(the 4th set)Left: non-target ERPs

57、; Right: target ERPs. The differences are statistically significant (P 0.05 ).* The new points were the findings about the temporal and spatial feature of the amplitude change during HDT. The reduction of mean potential amplitudes was significant from 1st to 4th test and especially in the 4th set, s

58、uggesting that this effect is not a transient phenomenon.And this change was more remarkable for the target signals from right-rear position and at left-front area(F5) during HDT.right-rearF5應用研究需考慮環(huán)境因素對實驗條件的限制和影響電極多少根據(jù)實驗需要進展配置：本試驗電極應有所增加本研究采樣率偏低，影響早成分的分析。應用研究要強調應用性，如F5的結果。等概率刺激呈現(xiàn)的優(yōu)越性：消除主觀概率的影響，縮短實驗

59、時間，減少被試實驗疲勞的影響選擇經典認可的實驗模式，考慮到警覺反響在航天中的重要性，因此本研究可選用混雜有新異刺激的實驗模式評述Decreased response to novel stimuli after prefrontal lesions in manKnight RT. Electroencephalography and clinical Neurophysiology, 1984, 59: 9-20被試 對照組8男，6女，平均52歲：神經生理系統(tǒng)正常，右利手。 病人組：均有大面積單側前額區(qū)損傷。沒有病人說明有顱內壓增加、CAT掃描的中線構造偏移、聽力喪失的歷史的臨床證據(jù)。所有的

60、病人均在顱內創(chuàng)傷或缺血至少4個月后進展研究。14名病人8男，6女，平均54歲中有8人為左腦損傷，6人為右腦損傷。其中，有7人有顱內腫瘤，5人為堵塞。7人用地侖丁10-20g/ml進展了治療。 在測試期間，2人在抽象思維和推理方面表現(xiàn)一定的難度，1人有輕度的殘留的不流暢的失語癥。剩下的11名病人有明顯的臨床神經心理障礙。Left Right實驗步驟被試舒適地坐在隔音室內的斜椅上。兩種不同的純音序列。第1序列包括3輪實驗，分別持續(xù)3min，每輪包括150個純音，呈現(xiàn)頻率1Hz，持續(xù)200ms。91.4%的標準刺激500Hz，8.6的靶刺激375Hz通過立體聲耳機隨機雙耳呈現(xiàn)給被試45dBSL，使被