ERP基本原理及其在认知神经科学中的应用幻灯片.pptVIP

* ERP的基本原理及其在认知神经科学中的应用 The Basic Principles and Application in Neurosciences of ERP 魏景汉 Jing-han Wei Weijh@psych.ac.cn 中国科学院心理研究所 Institute of Psychology, Academia Sinica 一、ERP的基本原理 EEG含有心理与生理信息，但不是信息引起的波形本身，ERP是信息引起的波形本身，但淹没在EEG中，通常观察不到，需提取。 1、名词来源 原称：诱发（脑）电位，强调刺激引起，针对“自发电位”而言。Evoked（Brain）Potentials = EP 由于认知EP不仅外界刺激感觉所致，尚来自主动的自上而下的心理因素，故改为“事件相关（脑）电位”（1969，Herb Vauhan）。Event-Related（Brain）Potentials = ERPs 平均诱发电位。强调经过计算机平均。Average Evoked Potentials （1）诱发电位（EP）的广义定义：凡是外加一种特定的刺激作用于机体，在给予刺激或撤消刺激时，在神经系统任何部位引起的电位变化。 （2）诱发电位（EP）的狭义定义：凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，在脑区所引起的电位变化。 （3）事件相关电位（ERP）的定义：当外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，或/和当某种心理因素出现时在脑区所产生的电位变化。 需要注意撤反应。 2、ERP的定义 3、特性： （1）淹没，约2微伏 ~ 10微伏。 （2）两个恒定：潜伏期、波形。 4、简史： 1935-1936 Pauline and Hallowell Davis首先在清醒人记录到感觉ERP。 1939 Davis等首次发表ERP论文，单次刺激诱发，EEG平静时记录。 1947 Dawson 首次报道用照相叠加技术记录人体EP。 1951 Dawson 首次发明机械驱动-电子存储式EP叠加与平均方法（张明岛等，1995），开创了神经电生理学的新时代。 1962 Galambos and Sheatz首次发表计算机平均叠加ERP论文。 1964 Grey Walter等发表第一个认知ERP成分（CNV），标志着ERP研究新时代的开始。 5、EEG对ERP的淹没与叠加基本原理 计算机不设置负值，只有正值，波的低谷也为正值，故噪声叠加也增大，而不是互相抵消。 信噪比的提高值与叠加次数: 。 例：原信号2微伏 / 噪音10微伏 = 0.2，叠加100次后 （2微伏×100）/（10微伏 × ）= 200微伏 / 100微伏 = 2 6、A/D转换速度（采样速度）―ERP的时间分辨率 ERP时间分辨率高的根本原因是由于它是对神经元自身活动的测量，而不是像PET、fMRI、光成像那样只是对神经元代谢产物的测量。其次，电子技术的发展使采样率大为提高，也为ERP的高时间分辨率提供了保障。目前ERP的时间分辨率在理论上已可达到微秒级。 实际上，在记录早成分时，由于它在10ms内有七、八个波，记录由256点以上组成，因此点间距即时间分辨率小于40μs。一般的ERP仪器采样频率也大于2000Hz/导，即时间分辨率≤0.5ms。总采样频率=（频率/导）* 导数。减少导数则时间分辨率相应提高。设置时间分辨率的一般原则是，组成Epoch的点数应等于或大于128点。 7、ERP的研究分类 （1）按感觉通路：AEP、VEP、SEP （2）按潜伏期：早、中、晚成分、慢波。例AEP。 a （3）命名法：正P负N潜伏期。如P300, N400, N170。 （4）向上为负。 （5）成分、外源性成分、内源性成分和纯心理波的概念。 纯心理波：运动前电位、刺激遗漏成分、解脱波。 8、ERP的优势: （1）无创性、时间分辨率高 — 便于与RT 配合进行认知过程研究、空间分辨率128导约为3mm，达到了现代水平。是心理学工作者进行认知神经科学研究的最得力的方法。 （2）认知可分为认知过程和认知状态，过程指的就是时间过程。 （3）设备相对简单，对环境的要求不高。 9、 妨碍ERP提高空间分辨率的原因： （1）颅骨不匀且有个体差异 （2）容积导体效应 （3）电场封闭（主要来自锥体细胞层，失真：该层ERP大，其他层小） 1966: 177 1967-68: 1501 1969-70: 1971 1971-72: 2063