ERP技術(shù)概述課件解析

ERP技術(shù)概述賈會(huì)賓華中師范大學(xué)心理學(xué)院目錄ERP的神經(jīng)機(jī)制ERP數(shù)據(jù)提取過(guò)程ERP成分命名ERP實(shí)驗(yàn)范式及典型ERP成分（或效應(yīng)）ERP實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)ERP的神經(jīng)機(jī)制Electroencephalography,EventRelated-PotentialsEEG：不斷發(fā)生/自發(fā)；ERP：誘發(fā)才有ERP是淹沒(méi)在EEG中，通常觀察不到，需提取事件相關(guān)電位（Event-relatedPotential,ERP）的定義：當(dāng)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)，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ERP數(shù)據(jù)提取過(guò)程一般來(lái)說(shuō)，一次刺激誘發(fā)的ERP的波幅約為2～10μV，比自發(fā)電位（EEG）小得多，淹沒(méi)在EEG中，二者構(gòu)成了小信號(hào)與大噪音的關(guān)系，因此無(wú)法直接測(cè)量。但是，ERP有兩個(gè)重要特性：潛伏期恒定、波形恒定；與此相對(duì)，EEG則是隨機(jī)變化的。所以，可以利用這兩個(gè)恒定，通過(guò)疊加，從EEG中提取出ERP（畫圖）疊加平均的理論假設(shè)：假設(shè)1:Allsourcesofvoltagearerandomwithrespecttotime-lockingeventexcepttheERP

假設(shè)2:TheamplitudeoftheERPsignalisthesameoneachtrial假設(shè)3:ThetimingoftheERPsignalisthesameoneachtrialERP成分命名潛伏期：早（10ms以內(nèi)）、中(10~50ms)、晚成份(50~500ms)、慢波（500ms以后）命名：正－P，負(fù)－N，潛伏期（第幾個(gè)）成份：外源性成分、中源性成分、內(nèi)源性成分和純心理波ERP實(shí)驗(yàn)范式及典型ERP成分（或效應(yīng)）

1.Oddball范式2.

Go-Nogo范式3.特定認(rèn)知領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)研究范式（記憶、語(yǔ)言、思維）4.典型ERP成分（或效應(yīng)）：C1、P1、N170、N2、P300、N400、ERN、MMN等等Oddball范式ERP的實(shí)驗(yàn)范式，主要就是指刺激序列的呈現(xiàn)方式和規(guī)定被試進(jìn)行反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)程序模式Oddball的字面意思是“怪球”，很形象地概括了這種范式的特點(diǎn)：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，經(jīng)常出現(xiàn)的刺激稱為大概率或標(biāo)準(zhǔn)刺激，偶然出現(xiàn)的稱為小概率或偏差刺激。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或目標(biāo)刺激。一般要求被試對(duì)靶刺激作按鍵或計(jì)數(shù)反應(yīng)。Oddball范式還有幾種變式：變式一：同樣兩種刺激物，在一系列規(guī)律呈現(xiàn)的刺激物中，偶然缺失一些刺激。缺失的刺激物即是靶刺激變式二：三種刺激物，其中一種大概率占60%，小概率刺激兩種，各為20%。在小概率刺激中，被試對(duì)其中一種刺激做反應(yīng)，該刺激為靶刺激，而另一種不做反應(yīng)的叫非靶刺激變式三：以上三種模式中，偶然插入一種新異的刺激——新奇刺激，令被試感到驚奇，可以產(chǎn)生新異P3成分Oddball范式是誘發(fā)P300、MMN等與刺激概率有關(guān)的ERP成分時(shí)常用的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)范式Go-Nogo范式兩種刺激的概率相等。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。該范式也叫做Go與Nogo作業(yè)這種范式排除了刺激概率對(duì)ERP的影響；由于沒(méi)有大小概率之分，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，但也丟失了因大、小概率差異而產(chǎn)生的ERP成分特定認(rèn)知實(shí)驗(yàn)研究范式1.

記憶（如n-back范式）---------veryusefullinmentalworkloadresearch典型ERP成分（或效應(yīng)）1.失匹配負(fù)波（mismatchnegativity,MMN）RistoN??t?nen(1978)--------聽(tīng)覺(jué)MMNRainerCammer(1990)----------視覺(jué)MMN雙耳分聽(tīng)Oddball范式：標(biāo)準(zhǔn)刺激（如1000Hz的短純音）和偏差刺激（如800Hz的短純音）在被試兩耳呈現(xiàn)。令被試雙耳分聽(tīng)，即只注意一只耳朵的聲音并對(duì)偏差刺激進(jìn)行反應(yīng)，而不注意另一只耳朵的聲音。結(jié)果無(wú)論注意與否,偏差刺激引起的ERP減標(biāo)準(zhǔn)刺激引起的ERP的差異波，在100~250ms出現(xiàn)一個(gè)明顯的負(fù)成分------即聽(tīng)覺(jué)MMN當(dāng)刺激與任務(wù)相關(guān)時(shí)，其他一些成分也會(huì)敏感于刺激之間的失匹配，但MMN即使在刺激與任務(wù)不相關(guān)的情況下也能觀察到（如當(dāng)呈現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)刺激時(shí)，要求被試讀書(shū)）。但是，如果被試非常強(qiáng)烈地集中注意于另一只耳朵的競(jìng)爭(zhēng)性刺激，那么對(duì)于這只耳朵的失匹配刺激，MMN也會(huì)消失MMN可能反映了一種相對(duì)的自動(dòng)化過(guò)程，這個(gè)過(guò)程對(duì)輸入刺激與先前刺激的感覺(jué)記憶痕跡進(jìn)行比較MMN的性質(zhì)聽(tīng)覺(jué)MMN:額-中央?yún)^(qū)最大，產(chǎn)生自聽(tīng)覺(jué)皮層，150~250ms；標(biāo)準(zhǔn)刺激和偏差刺激越大，MMN波幅越大，MMN潛伏期提前（甚至可能與N100重疊）視覺(jué)MMN:當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)刺激相比，偏差刺激的大小、顏色、呈現(xiàn)時(shí)間變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生MMN。枕葉最大，產(chǎn)生自初級(jí)視覺(jué)皮層，150~250ms2.N2諸成分2.P3001965年Sutton等發(fā)現(xiàn)，“Science”O(jiān)ddball實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ阶畛醢l(fā)現(xiàn)的P3是在300ms左右出現(xiàn)的正波（靶刺激），5~20μV，頂葉Pz最大隨著與P300類似的成分的不斷發(fā)現(xiàn)，其潛伏期已經(jīng)逐漸擴(kuò)展到800ms，使得P300逐漸形成了一個(gè)包含多個(gè)子成分的家族------------晚正復(fù)合體（latepositivecomplex）P300家族的另一個(gè)最常見(jiàn)的成員是P3a（額葉最大，潛伏期小于經(jīng)典的P300，反映朝向反射）---------------將頂葉P3稱為P3b，將額葉P3稱為P3a（一般情況下，若不加說(shuō)明，P300或P3這一術(shù)語(yǔ)指的是P3b）P300的性質(zhì)P300的波幅與所投入的心理資源量成正相關(guān)，其潛伏期隨任務(wù)難度增加而變長(zhǎng)----------veryusefullinmentalworkloadresearchP300的波幅和潛伏期與認(rèn)知過(guò)程的難度相關(guān)，而與反應(yīng)選擇階段的難度無(wú)關(guān)。Donchin（1981）認(rèn)為，P300的潛伏期反映的是對(duì)刺激物的評(píng)價(jià)或分類所需的時(shí)間，而P300波幅反映的是工作記憶中表征的更新。后一種觀點(diǎn)得到支持更多，這意味著P300也許可成為研究高級(jí)認(rèn)知過(guò)程，比如工作記憶的腦機(jī)制，特別是過(guò)程機(jī)制問(wèn)題注意效應(yīng)：只有注意條件下才出現(xiàn)P300概率效應(yīng)：靶刺激概率越小，P300波幅越高3.錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波（Error-relatednegativity，ERN）被試反應(yīng)錯(cuò)誤后出現(xiàn)。即使他沒(méi)有意識(shí)到自己犯錯(cuò)了，ERN也會(huì)出現(xiàn)；但是當(dāng)被試意識(shí)到自己的錯(cuò)誤反應(yīng)時(shí)，ERN更大MichaelFalkenstein,J.Hohnsbein,J.Hoormann,&L.Blanke(1990)

W.J."Bill"Gehring,D.E.Meyer&E.Donchin(1990)性質(zhì)ERN是反應(yīng)鎖定（肌電EMG）的ERP成分。當(dāng)被試做出錯(cuò)誤反應(yīng)時(shí)，該成分即開(kāi)始；一般在錯(cuò)誤反應(yīng)發(fā)生后的80~150ms達(dá)到波峰，或肌電活動(dòng)開(kāi)始后的40~80ms額區(qū)和中央?yún)^(qū)最大，源自扣帶前回產(chǎn)生ERN的主要實(shí)驗(yàn)范式

（1）Eriksen

flankertask:Subjectswereinstructedtomakeadirectionalresponsestocertainletters,forexamplearightresponsetothelettersHandK,andaleftresponsetoSandC.Eachstimulusconsistedofasetofsevenletters,withthetargetinthecentralposition.ExamplesofcongruentstimuliwouldbeHHHKHHHandCCCSCCC,whereboththetargetandtheflankerscorrespondtothesameresponse.ExamplesofincongruentflankerstimuliHHHSHHHandCCCHCCC,wherethecentraltargetletterandtheflankerscorrespondtooppositeresponsesGo/NogotaskERP實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.試次數(shù)目：P3/N400:30-40trialspercondition(e.g.,30rare)N2pc/ERN:100-200trialsperconditionP1/N1:300-600trialspercondition60minutesof“runtime”persessionRunsof4-6minuteswith2-320-secondbreaksLessmakesitinefficienttodealwithelectrodes,etc.MoreleadstofatigueSomelabsdoall-daysessionswithlotofbreaksSOA過(guò)短會(huì)導(dǎo)致ERP成分（特別是早期成分的重疊）；但是過(guò)長(zhǎng)會(huì)浪費(fèi)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間，并延長(zhǎng)必要的實(shí)驗(yàn)時(shí)間當(dāng)你比較兩種條件的ERP時(shí)，需要確保他們的刺激物理屬性相同，差別僅在于心理因素需要確保兩種條件的信噪比差異不是太大NeverassumethattheamplitudeandlatencyofanERPcomponentarelinearlyorevenmonotonicallyrelatedtothequalityandtimingofacognitiveprocess.Thiscanbetested,butitshouldnotbeassumed9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開(kāi)的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽(yáng)光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。2月-252月-25Tuesday,February25,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。16:06:3916:06:3916:062/25/20254:06:39PM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無(wú)以廣才，非志無(wú)以成學(xué)。2月-2516:06:3916:06Feb-2525-Feb-2512、越是無(wú)能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。16:06:3916:06:3916:06Tuesday,February25,202513、志不立，天下無(wú)可成之事。2月-252月-2516:06:3916:06:39February25,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout