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ERP入门基本知识 陈安涛 2004.6.4 内容结构 一、ERP原理及提取技术 二、主要ERP成分及经典研究 三、刺激呈现与数据处理 四、波形的识别与结果解释 一、ERP原理及提取技术 活的人脑总会不断放电，称为脑 电（EEG），但成分复杂而不规 则。正常的自发脑电一般处于几微 伏到75微伏之间。而由心理活动所 引起的脑电比自发脑电更弱，一般 只有2到10微伏，通常淹埋在自发电 位中。所以ERP需要从EEG中提 取。 1.1 开放电场 脑电（EEG）是由于皮质大量神经组织 的突触后电位同步总和而成，而单个神 经元电活动非常微小，不能在头皮记录 到，只有神经元群的同步放电才能记录 到。 这种脑组织神经元排列方向一致的情 况，构成所谓的开放电场（open field ），反之则是方向不一致相互抵消的 封闭电场（closed field ）。 开放电场与封闭电场图示 5 因此，ERP只能反映某些脑部的 激活情况，而有些脑部即使处于激 活状态，但由于其神经元没有能够 形成开放电场，ERP上也是反映不 出来的。 影响ERP信号记录的其它因素 除神经元的排列方式外，记录点与神 经元活动的距离也会影响ERP信号的采 集。这样就区分出了近场源与远场源， 初级体感诱发电位位于中央后回，是典 型的近场源，而脑干听觉诱发电位是典 型的远场源。离头皮越远则电位衰减越 厉害，记录到的脑电波幅也很小。 1.2 ERP的两个重要特征 事件相关脑电有两个重要特 性：潜伏期恒定、波形恒定；与 此相对，自发脑电则是随机变化 的。所以，可以将同一事实多次 引起的多段脑电记录下来，但每 一段脑电都是各种成分的综合， 包括自发脑电（噪音）。 1.3 叠加技术 将由相同刺激引起的多段脑电进 行多次叠加，由于自发脑电或噪音 是随机变化，有高有低，相互叠加 时就出现正负抵消的情况，而ERP 信号则有两个恒定，所以不会被抵 消，反而其波幅会不断增加，当叠 加到一定次数时，ERP信号就显现 出来了。 ERP分段叠加显示图 10 1.4 ERP是平均诱发电位 叠加n次后的ERP波幅增大了n倍，因而需 要再除以n，使ERP恢复原形，即还原为一次 刺激的ERP数值。所以ERP也称为平均诱发 电位，平均指的是叠加后的平均。这样就获 得了所希望的事件相关电位波形图。 因此，对于ERP研究来说，为了提取事件 相关脑电位变化，传统上不得不进行多次重 复刺激（次数记为n ）。现在，可以通过计算 机叠加技术轻松实现上述过程。 1.5 ERP信号的优势与缺点 ERP是刺激事件引起的实时脑电波，在时 间精度可达到微秒级。极高的时间分辨率是 ERP的主要优势，ERP也可以和行为数据， 特别是反应时间（RT ）很好地配合，以研 究认知加工过程的规律。 通过叠加技术获得的与事件发生进程有锁 时（time-lock ）关系的脑电就称为事件相关 电位（ERP）。 ERP的主要弱点在于低的空间 分辨率，ERP在空间上只能达到 厘米级，主要的影响因素是容积 导体效应与封闭电场问题。另 外，ERP只能采用数学推导来实 现脑电的源定位，比如偶极子， 这种方法的可靠性也是有限的。 1.6 头部定位系统 ERP记录装置是一个电极帽，上面有多个 记录或吸收头皮放电情况的电极，这些电极 在帽子上的位置是根据国际脑电图学会1958 制定的10 －20 系统（Jesper, 1958 ）确定 的。 每一个电极记录到的脑电变化代表的是特定 位置头皮上的放电情况，掌