事件相关电位erps研究生上课ppt课件

1、事件相关电位(ERPs)技术及应用曲琛fondest163.2021-12-12.脑电研究的优势？2021-12-12.（一无创性。（一无创性。（二时间分辨率高：认知可分为认知过程和认知状态，过程指的就（二时间分辨率高：认知可分为认知过程和认知状态，过程指的就是时间过程。是心理学工作者进行认知神经科学研究的最得力的方法。是时间过程。是心理学工作者进行认知神经科学研究的最得力的方法。行为方法的指标反应时行为方法的指标反应时RT和正确率，通常反映的是从刺激到反和正确率，通常反映的是从刺激到反应的全部认知的结果，不能区分认知中的阶段而观察其过程。应的全部认知的结果，不能区分认知中的阶段而观察其过程。

2、ERP测测量的则是从刺激到反应的连续过程。可以显示受实验自变量影响的是量的则是从刺激到反应的连续过程。可以显示受实验自变量影响的是认知加工是哪个阶段或哪些阶段。认知加工是哪个阶段或哪些阶段。（三）（三） 可以实时地测量没有行为反应的认知加工。例如句中的某个可以实时地测量没有行为反应的认知加工。例如句中的某个词的实时加工。鉴于此，有的科学家将词的实时加工。鉴于此，有的科学家将ERP称为称为“二十一世纪的反应二十一世纪的反应时时”（Luk，2019）。）。（四具有脑自动加工的指标。例如（四具有脑自动加工的指标。例如MMN。为人类非意识加工、潜。为人类非意识加工、潜意识行为、无意识状态、内隐认知这类

3、重要却难以研究的脑的自动加意识行为、无意识状态、内隐认知这类重要却难以研究的脑的自动加工领域提供了难得的研究方法与有效研究途径。工领域提供了难得的研究方法与有效研究途径。 （五空间分辨率（五空间分辨率128导约为导约为3mm，达到了现代水平。，达到了现代水平。（六设备相对简单，对环境的要求不高。（六设备相对简单，对环境的要求不高。2021-12-12.ERP提高空间分辨率较低提高空间分辨率较低（一颅骨不匀且有个体差异。（一颅骨不匀且有个体差异。（二容积导体效应。（二容积导体效应。（三电场封闭，例如，（三电场封闭，例如，ERP主要来自皮质第主要来自皮质第3、5层层，不全面，不正确。，不全面，不正

4、确。2021-12-12.一、自发电位一、自发电位EEG与事件相关电位与事件相关电位ERPElectroencephalography, Event Related-PotentialsEEG：不断发生：不断发生/自发；自发；ERP：诱发才有。：诱发才有。EEG含有心理与生理信息，但非为波形本身。含有心理与生理信息，但非为波形本身。ERP是信息引起的波形本身，但淹没在是信息引起的波形本身，但淹没在EEG中，通常观察不到中，通常观察不到，需提取。，需提取。2021-12-12.二、二、ERPERP的基本概念的基本概念（一名词来源（一名词来源原称：诱发脑电位，强调刺激引起，针对原称：诱发脑电位，强

5、调刺激引起，针对“自发电位而言。自发电位而言。EvokedEvokedBrainBrainPotentials Potentials = EP= EP由于由于EPEP不仅外界刺激感觉所致，尚来自主动的自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，故改为上而下的心理因素，故改为“事件相关脑事件相关脑电位电位”（19691969，Herb VauhanHerb Vauhan）。）。Event-Event-RelatedRelatedBrainBrainPotentials = ERPsPotentials = ERPs平均诱发电位。强调经过计算机平均。平均诱发电位。强调经过计算机平均。A

6、verage Average Evoked PotentialsEvoked Potentials2021-12-12.（1诱发电位诱发电位EP的广义定义：凡是外加一种特定的刺激作的广义定义：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。的电位变化。（2诱发电位诱发电位EP的狭义定义：凡是外加一种特定的刺激，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。脑区所引起的电位变

7、化。（3事件相关电位事件相关电位ERP的定义：当外加一种特定的刺激，作的定义：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，以及用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，以及当某种心理因素出现当某种心理因素出现/变化时在脑区所产生的电位变化。变化时在脑区所产生的电位变化。需要注意撤反应。需要注意撤反应。（二（二ERP的定义的定义2021-12-12.三、三、EEG对对ERP的淹没与叠加基本原理的淹没与叠加基本原理（一特性：（一特性： 1吞没，约吞没，约2微伏微伏 10微伏。微伏。 2 两个恒定：潜伏期、波形。两个恒定：潜伏期、波形。（二（二EEG对对ER

8、P的淹没与叠加基本原理的淹没与叠加基本原理2021-12-12.2021-12-12.2021-12-12.l信噪比的提高值与叠加次数信噪比的提高值与叠加次数: 。 例：例：原信号原信号2微伏微伏 / 噪音噪音10微伏微伏 = 0.2，叠加，叠加100次后次后l （2微伏微伏100）/（10微伏微伏 ）= 200微伏微伏 / 100微微伏伏l = 2 /S Nnnn1002021-12-12.EEG and Evoked PotentialsEEG Evoked Potentials2021-12-12.1313实验前的记录设置setup文件）.2021-12-12.2021-12-12.（一

9、增益（一增益(Gain, 放大倍数放大倍数Amplification): （1一般取一般取 10 5 。 （2含含Head Box 150倍。倍。 （3VEOG与与HEOG应减小。应减小。 （4分贝与放大倍数的关系：分贝与放大倍数的关系：1dB = 20 log A， log A = dB/20 例如，例如，A=10000，则可表示为，则可表示为80dB。 120dB，那么，那么 log A = 120/20 = 6， A=106 。 （5易犯错误：取值过大而超限，表现为削顶，甚至成为直线。易犯错误：取值过大而超限，表现为削顶，甚至成为直线。2021-12-12. 普通单边放大电路普通单边放大

10、电路 差动式双边放大电路差动式双边放大电路（二共模抑制比辨差比，（二共模抑制比辨差比，Common model rejection ratio, CMRR） 减少减少50周干扰的能力：信号双边输入，输出两边之差。周干扰的能力：信号双边输入，输出两边之差。 CMRR = Ad/Ac, Ad：异相信号放大倍数。：异相信号放大倍数。Ac：同相信号放大倍数。：同相信号放大倍数。 Ac 1 。 例如，例如， Ad=50000， Ac=1/20，则，则CMRR = 106 = 120 dB。2021-12-12.（三通过模拟滤波设定频带宽度）（三通过模拟滤波设定频带宽度） 减少噪音与干扰减少噪音与干扰(1

11、)频响曲线：任何放大器只能对一定频率范围内的信号进行放大，频响曲线：任何放大器只能对一定频率范围内的信号进行放大，对超过者不放大；该范围表示为频响曲线。对超过者不放大；该范围表示为频响曲线。频带宽度：频带宽度：- 3dB（ ，约，约0.7倍倍Ad 时，高低频响间的频时，高低频响间的频带宽度。范围的两端皆可调。带宽度。范围的两端皆可调。频率响应曲线1/ 22021-12-12.(2)低端频响低端频响FL：级间为阻容耦合，前级输出电压：级间为阻容耦合，前级输出电压E一定。容抗一定。容抗Xc = 1/C，频率，频率越低，容抗越大，落在电容上的电压越低，容抗越大，落在电容上的电压Ec 越大，落在电阻上

12、的后级输入电压越大，落在电阻上的后级输入电压ER越小，高频相反。所越小，高频相反。所以只限制低频，故称高通以只限制低频，故称高通(high-pass)。调节电容调节电容C可调节频响低端。例如将电容可调节频响低端。例如将电容C调大，则容抗变小，调大，则容抗变小，更低频率的信号落在电容上的电压更低频率的信号落在电容上的电压EC变小，落在电阻上的变小，落在电阻上的后级输入电压后级输入电压ER增大，以此拓宽了低端。增大，以此拓宽了低端。时间常数时间常数time constant, TC ）= 阻容乘积阻容乘积 = 1/（2FL），是），是低端频响之表达。低端频响之表达。2021-12-12.(3)高端

13、频响高端频响 Fh ：在输出端并联电容：在输出端并联电容C。频率越高越短路掉，。频率越高越短路掉，只限制高频，故称故低通只限制高频，故称故低通(low-pass)。调节电容调节电容C可调节频响高端。例如将电容可调节频响高端。例如将电容C调小，使较高频率调小，使较高频率的容抗增大，不致短路掉，以此拓宽了高端。的容抗增大，不致短路掉，以此拓宽了高端。(4)设定频带宽度，使其仅够放大拟研究的设定频带宽度，使其仅够放大拟研究的ERP信号，则落在信号，则落在频带外的噪音与干扰信号不被放大，达到排除噪音与干频带外的噪音与干扰信号不被放大，达到排除噪音与干扰信号目的。频带宽度的设定数值将直接影响扰信号目的。

14、频带宽度的设定数值将直接影响ERP波形波形是否失真，至关重要。是否失真，至关重要。 2021-12-12.时间常数对波形的影响时间常数对波形的影响若TC = 10，那么 FL = 1 / 2TC = 1/62.8 = 0.0159 Hz若TC = 1，那么 FL = 1 / 2TC = 1/6.28 = 0.159 Hz若FL = 0.01 Hz，那么 TC = 1 / 2FL = 1/0.0628 = 15.9若FL = 0.05 Hz，那么 TC = 1 / 2FL = 1/0.314 = 3.18若FL = 0.1 Hz，那么 TC = 1 / 2FL = 1/0.628 = 1.59E

15、RP晚成分一般应取 FL = 0.01 Hz，最多取0.05，见上图。2021-12-12.易犯的错误：易犯的错误： off-line 进行不必要的数字滤波。进行不必要的数字滤波。 on-line 进行不必要的陷波进行不必要的陷波(Notch)。 模拟滤波低端不够低。模拟滤波低端不够低。（四数字滤波（四数字滤波(digital filter) (digital filter) ：一般不用。用于陷波去：一般不用。用于陷波去5050周干扰，或只留慢波等特殊情况。周干扰，或只留慢波等特殊情况。2021-12-12.（五（五A/DA/D转换精度转换精度amplitude resolution, ARa

16、mplitude resolution, AR）ERPERP的波幅分辨率。举例说明。的波幅分辨率。举例说明。 A/D A/D转换卡转换卡Analog to digital converter Analog to digital converter 采样分辨率采样分辨率12 12 bitbit位）。位）。 输入电压范围输入电压范围input range, IRinput range, IR）= = 5V. 5V. 超过者视为超过者视为5V5V而失真。而失真。 12bit 12bit 意味着意味着212=4096,212=4096,可将输入电压可将输入电压1010伏分为伏分为40954095个个等

17、级等级, , 每个等级每个等级 10V 10V4095=2.442 mV4095=2.442 mV。 若若Ad=20000,Ad=20000, 则还原为放大前的脑电分辨率则还原为放大前的脑电分辨率=2.442mV=2.442mV20000=0.1221V. 20000=0.1221V. 即即0.1221V0.1221V的脑电变化就测不出来。的脑电变化就测不出来。所以可得公式：所以可得公式： 为提高脑电分辨率，根据上列公式，可以为提高脑电分辨率，根据上列公式，可以 1 1提高采样分辨率。现已多用提高采样分辨率。现已多用14 bit14 bit，每个等级，每个等级10V10V16383=0.61

18、mV.16383=0.61 mV. 若若Ad=20000, Ad=20000, 则还原为放大前的脑电分辨率则还原为放大前的脑电分辨率0.61mV0.61mV20000=0.0305V.20000=0.0305V. 2 2在可能的范围内增大在可能的范围内增大AdAd。 若若Ad=20000,Ad=20000,则还原为放大前的脑电分辨率则还原为放大前的脑电分辨率0.61mV0.61mV20000=0.0306V.20000=0.0306V. 若若Ad=40000,Ad=40000,则还原为放大前的脑电分辨率则还原为放大前的脑电分辨率0.61mV0.61mV40000=0.0153V.40000=0

19、.0153V.(21)bitARIRAd2021-12-12.（六（六A/DA/D转换速度采样速度）转换速度采样速度）ERPERP的时间分辨率的时间分辨率 在在A/DA/D转换精度足够的情况下，转换精度足够的情况下，A/DA/D转换速度，即采样速度决定转换速度，即采样速度决定着着ERPERP的波幅精度与的波幅精度与ERPERP的时间分辨率见图）。的时间分辨率见图）。 ERP 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，而不是像测量，而不是像PETPET、fMRIfMRI、光成像那样只是对神经元代谢产物的、光成像那样只是对神经元

20、代谢产物的测量。其次，电子技术的发展使采样率大为提高，也为测量。其次，电子技术的发展使采样率大为提高，也为ERPERP的高时的高时间分辨率提供了保障。目前间分辨率提供了保障。目前ERPERP的时间分辨率在理论上已可达到微的时间分辨率在理论上已可达到微秒级。秒级。 实际上，在记录早成分时，由于它在实际上，在记录早成分时，由于它在10ms10ms内有七、八个波，记内有七、八个波，记录由录由256256点以上组成，因此点间距即时间分辨率小于点以上组成，因此点间距即时间分辨率小于40s40s。一般的。一般的ERPERP仪器采样频率也大于仪器采样频率也大于2000Hz/2000Hz/导，即时间分辨率导，

21、即时间分辨率0.5ms0.5ms。总采。总采样频率样频率= =（频率（频率/ /导）导）* * 导数。减少导数则时间分辨率相应提高。设导数。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，组成置时间分辨率的一般原则是，组成EpochEpoch的点数应等于或大于的点数应等于或大于128128点点。2021-12-12.（一国际（一国际10-20系统系统双耳孔间依双耳孔间依10%与与20%定出定出5个点；个点；鼻根与枕骨粗隆间经鼻根与枕骨粗隆间经Cz依依20%定出定出2个新点；个新点；双侧双侧T3与与T4、前后距鼻根与、前后距鼻根与枕骨粗隆枕骨粗隆10%处，共处，共4点连线点连线成一周，

22、按成一周，按20%定出定出8个新点个新点；空间等距距离地定出空间等距距离地定出4个点，个点，有效电极共有效电极共19个点。个点。再加两个耳垂参考电极，共再加两个耳垂参考电极，共21个点。个点。七、导联方法七、导联方法（二单极导联与双极导联（二单极导联与双极导联2021-12-12.（三参考电极问题（三参考电极问题 单极导联的参考电极是各导放大器的一端共同连结的部位，单极导联的参考电极是各导放大器的一端共同连结的部位，各导的电位都是与它的电位相减的结果。理想的参考电极点应该各导的电位都是与它的电位相减的结果。理想的参考电极点应该是电位为零或电位恒定的部位。但是人体是一个容积导体，生物是电位为零或

23、电位恒定的部位。但是人体是一个容积导体，生物电无处不在，无时不变，这样，理想的参考电极应放在无限远处电无处不在，无时不变，这样，理想的参考电极应放在无限远处，其生物电为零，但这样的部位是不存在的。在过去生物电研究，其生物电为零，但这样的部位是不存在的。在过去生物电研究的的100100年间，关于参考电极的争论从来没有停止过，是目前仍无结年间，关于参考电极的争论从来没有停止过，是目前仍无结论的问题。参考电极的设置显然对数据有明显影响，因此这是一论的问题。参考电极的设置显然对数据有明显影响，因此这是一个重要的问题。这里仅简单讨论几种常用的脑电参考电极设置。个重要的问题。这里仅简单讨论几种常用的脑电参

24、考电极设置。1 1、双耳参考：将双耳乳突或耳垂连接作参考电极。由于乳突或、双耳参考：将双耳乳突或耳垂连接作参考电极。由于乳突或耳垂的脑电一般较小，较符合要求，而且以其连接所得的平均耳垂的脑电一般较小，较符合要求，而且以其连接所得的平均电位作参考，与两半球距离相同，不会造成脑的两半球电位关系电位作参考，与两半球距离相同，不会造成脑的两半球电位关系的失真，由心脏中的偶极子产生的体表电流会循环流过头部，的失真，由心脏中的偶极子产生的体表电流会循环流过头部，从而在脑电电极处引起虚假的电位变化，而双耳间的低阻通路会从而在脑电电极处引起虚假的电位变化，而双耳间的低阻通路会短路心电电流，从而阻止其在头部的流

25、动，因此连接双耳作参考短路心电电流，从而阻止其在头部的流动，因此连接双耳作参考点可减少点可减少ECGECG干扰，故曾经长期成为经典方法使用。但双耳电位干扰，故曾经长期成为经典方法使用。但双耳电位在脑的活动中也在不断变化，且二只耳的电位未必相同，因此这在脑的活动中也在不断变化，且二只耳的电位未必相同，因此这种强制双耳电位相同的做法实为局部短路，会扭曲脑电源在头表种强制双耳电位相同的做法实为局部短路，会扭曲脑电源在头表产生的电位分布，不能测量乳突附近的脑电变化，如产生的电位分布，不能测量乳突附近的脑电变化，如MMNMMN，故该，故该法现已规定不能使用。法现已规定不能使用。 2021-12-12.2

26、、单耳参考转换为双耳参考：目前较好的方法是以一只乳突、单耳参考转换为双耳参考：目前较好的方法是以一只乳突/耳垂为参考耳垂为参考进行记录，然后再转换为双侧乳突进行记录，然后再转换为双侧乳突/耳垂作参考之值。该法既具有上述双耳耳垂作参考之值。该法既具有上述双耳参考之基本优点，又避免了物理连接造成的电位分布失真，故成为目前常参考之基本优点，又避免了物理连接造成的电位分布失真，故成为目前常用的方法。我们建议统一采用左乳突作为参考电极记录。由于两只参考电用的方法。我们建议统一采用左乳突作为参考电极记录。由于两只参考电极在原帽子内已连在一起，故此时要将一枚参考电极贴在左乳突上，将另极在原帽子内已连在一起，

27、故此时要将一枚参考电极贴在左乳突上，将另一枚参考电极闲置。另取一枚无用的电极例如耷拉在帽子外的未用电极一枚参考电极闲置。另取一枚无用的电极例如耷拉在帽子外的未用电极或或HEOG电极等贴在右乳突上，使成单极导联。记录后，各有效电极的电极等贴在右乳突上，使成单极导联。记录后，各有效电极的ERP值皆减右乳突值皆减右乳突ERP值之半，即得两乳突连线作参考之值之半，即得两乳突连线作参考之ERP值。两乳突连值。两乳突连线作参考实为各点皆减其均值，现其均值即是左右乳突线作参考实为各点皆减其均值，现其均值即是左右乳突ERP固有值之半。固有值之半。证明证明1：设作参考的左乳突：设作参考的左乳突ML的固有电位为的

28、固有电位为Lm，右乳突，右乳突MR的固有电位为的固有电位为Rm，则其均值为，则其均值为 (Lm+Rm)/2。ML作参考后作参考后MR的记录值的记录值 r= Rm-Lm ，移项得，移项得 Rm = Lm + r。代入上式。代入上式ML与与 MR的均值即得的均值即得 (Lm + Lm +r) / 2 = Lm + r/2。由。由于各点记录值已减于各点记录值已减Lm，故应再减，故应再减r/2。2021-12-12.证明证明2：设：设A点的记录值为点的记录值为a，固有值为，固有值为A，则，则a = A Lm 设右乳突的记录值为设右乳突的记录值为r，则，则r = Rm Lm 设拟求的设拟求的A点在左右乳

29、突均值作参考时的值为点在左右乳突均值作参考时的值为a ，那么，那么 a = A (Lm + Rm) /2 = A Lm /2 Rm /2 = A (Lm Lm /2) Rm /2 = A Lm + Lm /2 Rm /2 = (A Lm) (Rm /2 Lm /2) = (A Lm) (Rm Lm) /2 = a r / 22021-12-12.无论以左耳与右耳为参考记录，换算的双耳作参考的无论以左耳与右耳为参考记录，换算的双耳作参考的ERPERP值是相同的：值是相同的：设：设： 在左侧乳突作参考时在左侧乳突作参考时A A点的记录值为点的记录值为aLaL，右侧乳突记录值为，右侧乳突记录值为rR

30、,rR, A A点换算为双乳突作参考的计算值为点换算为双乳突作参考的计算值为aLaL 在右侧乳突作参考时在右侧乳突作参考时A A点的记录值为点的记录值为aRaR，左侧乳突记录值为，左侧乳突记录值为rL,rL, A A点换算为双乳突作参考的计算值为点换算为双乳突作参考的计算值为aR aR 求证：求证： aL = aR aL = aR证：证： aL = aL rR/2 = (A Lm) (Rm Lm)/2 = A Rm/2 aL = aL rR/2 = (A Lm) (Rm Lm)/2 = A Rm/2 Lm/2 Lm/2 aR = aR rL/2 = (A Rm) (Lm Rm)/2 = A R

31、m/2 aR = aR rL/2 = (A Rm) (Lm Rm)/2 = A Rm/2 Lm/2 Lm/2 aL = aR aL = aR 过去有的软件为求源需用具体座标值作参考，因此只能以一个实点过去有的软件为求源需用具体座标值作参考，因此只能以一个实点作参考电极，现在有些求源软件已不再要求用户给出参考电极座标，自作参考电极，现在有些求源软件已不再要求用户给出参考电极座标，自动地以全部电极均值作为参考，而不管用户的参考电极位置。此时仍可动地以全部电极均值作为参考，而不管用户的参考电极位置。此时仍可用单侧乳突用单侧乳突/耳垂作参考电极记录。耳垂作参考电极记录。2021-12-12.3、鼻尖参

32、考：将参考电极放在鼻尖。由于双耳参考法不能观察乳突附近、鼻尖参考：将参考电极放在鼻尖。由于双耳参考法不能观察乳突附近脑源的活动，而有的脑电如听觉脑源的活动，而有的脑电如听觉MMN的一个源恰在乳突附近，所以在研的一个源恰在乳突附近，所以在研究源位于乳突附近的脑电活动时，常常将参考电极放置在鼻尖。究源位于乳突附近的脑电活动时，常常将参考电极放置在鼻尖。4、平均参考：目的在于消除原始记录中的参考电极电位变化所形成的误、平均参考：目的在于消除原始记录中的参考电极电位变化所形成的误差，获得固有电位。方法：在用普通参考电极记录差，获得固有电位。方法：在用普通参考电极记录EEG后，求出全部记录后，求出全部记

33、录点的平均值点的平均值a，以各记录值减，以各记录值减a即为平均参考的脑电数据。即为平均参考的脑电数据。 依据是，假设人脑和颅骨是均匀的圆球体，球体表面均匀放置足够的记依据是，假设人脑和颅骨是均匀的圆球体，球体表面均匀放置足够的记录电极，偶极子位于球心。此时脑电源形成的全部电极点的固有电位的和录电极，偶极子位于球心。此时脑电源形成的全部电极点的固有电位的和应该为零，当然平均值应该为零，当然平均值Vi = 0。 由于实际记录时必须使用参考电极，各点皆从固有电位中减去了参考电由于实际记录时必须使用参考电极，各点皆从固有电位中减去了参考电极点的固有电位极点的固有电位Lm这是脑电差动式放大器放大这是脑电

34、差动式放大器放大EEG的必然结果），所以的必然结果），所以全部各点记录值的平均值变成了全部各点记录值的平均值变成了ViLm，这个值就是上述，这个值就是上述a，即，即a=ViLm = Lm，Lm = a。拟恢复为固有电位，应每点皆加参考电极点电位。拟恢复为固有电位，应每点皆加参考电极点电位Lm，即，即减减a，所以上述做法是正确的。，所以上述做法是正确的。 该法的优点是可以排除记录电位所受到的参考电极点电位的影响。其缺该法的优点是可以排除记录电位所受到的参考电极点电位的影响。其缺点在于它是基于理想的头颅条件计算出来的，与真实情况相差很大，因此点在于它是基于理想的头颅条件计算出来的，与真实情况相差很

35、大，因此它所带来的误差是不容忽视的。它所带来的误差是不容忽视的。2021-12-12.5、以左乳突为参考记录，如何换算为任意点作参考之值、以左乳突为参考记录，如何换算为任意点作参考之值 有人认为，求源软件如有人认为，求源软件如BESA应以中线点为参考，以便左右半球对称，此应以中线点为参考，以便左右半球对称，此时应换算为该点作参考之值。方法：该点作为有效电极记录，然后从各点时应换算为该点作参考之值。方法：该点作为有效电极记录，然后从各点记录值中减该点记录值即可。证明：记录值中减该点记录值即可。证明：设：拟作新参考电极点设：拟作新参考电极点C的固有值为的固有值为C，某点，某点A换算后之值为换算后之

36、值为 ， 余设同上。余设同上。证：证：,aALm,cCLmaAC,AaLm,CcLm()()aaLmcLmaLmcLm aca2021-12-12. 6、任意点参考转换为双耳参考：有人认为，求源软件如、任意点参考转换为双耳参考：有人认为，求源软件如BESA应以中线点为应以中线点为参考，以便左右半球对称，因此有的帽子以中线上参考，以便左右半球对称，因此有的帽子以中线上Cz与与CPz之间的一点之间的一点C作参作参考。此时考。此时ERP之值应转换为双侧乳突连接作参考之值。方法：双侧乳突皆作之值应转换为双侧乳突连接作参考之值。方法：双侧乳突皆作为有效电极记录，然后从各点记录值中减双侧乳突记录值之均值。

37、证明：为有效电极记录，然后从各点记录值中减双侧乳突记录值之均值。证明：设：参考电极点设：参考电极点C的固有值为的固有值为C，余设同上。，余设同上。证：证：将上列各式代入，那么,aACAaC,LrLmCLLmrC,RrRmCRRmrC2LmRmaA，()()()2LRrCrCaaC2LRrra数据采集阶段.2021-12-12.只是经验之谈 实验时间的预估，不图省钱省时间。 被试招募筛选与接待，门槛务必不能降。 及时分析调整程序，SOA是关键。 确保情境真实性，忽悠被试自讨苦吃！数据分析.2021-12-12.一、波形平均与叠加1.合并行为数据 2.消除眼电伪迹3.对脑电分段4.滤波5.基线校正

38、6.排除伪迹7.平均8.保管 9.总平均362021-12-12.1合并行为数据与脑电数据merge task data） 首先要保证在数据记录时实验过程得到完整记录，即以时间进程为轴，使行为反应和脑电变化得到同步记录，实现锁时lock time），这也是事件相关脑电的本质含义。如果行为数据与EEG数据不能同步匹配，则不能按行为操作进行平均与分析。 正确合并两种数据之后，就可以根据不同标准对数据进行分类，比如，可以看看造成被试行为反应正确或错误的刺激引起的同步脑电变化是怎样的，就可根据正确或错误的反应进行分段，实现这种分析比较。372021-12-12.2减少眼电伪迹（Ocular artif

39、act reduction） 眼电EOG是最常见的伪迹，对EEG影响很大，越往头皮前部越显著。减少眼电的方法一是删除，一是校正，由于删除EOG也会删掉其他各导有用的数据，因此多采用校正的方法。 眼电校正的方法有多种，但原理都是从EEG中减去EOG。一般步骤如下：找到眼动电位的最大值，构建一个平均伪迹反应，峰对峰、点对点地从EEG中减去EOG。382021-12-12.2021-12-12.3对脑电分段Epoch） 按照预设的分析时程，以刺激物发生为起点，对连续记录的EEG数据按照事件发生时段进行分段。402021-12-12.一般一般ERP研究是为了观察研究是为了观察ERP与心理因素的相关性，

40、拟研究的心理因素与心理因素的相关性，拟研究的心理因素发生的时间与刺激的出现相关，故以刺激呈现为起点进行叠加。可是在有些发生的时间与刺激的出现相关，故以刺激呈现为起点进行叠加。可是在有些实验中刺激呈现与拟研究的心理因素发生的时间相关性差，尚不如与反应的实验中刺激呈现与拟研究的心理因素发生的时间相关性差，尚不如与反应的相关性。例如一条条呈现谜语令被试猜，猜出来即按一下电键，研究猜出谜相关性。例如一条条呈现谜语令被试猜，猜出来即按一下电键，研究猜出谜语时的脑机制。此时被试猜出各条谜语所需要的时间是不同的，各次猜出谜语时的脑机制。此时被试猜出各条谜语所需要的时间是不同的，各次猜出谜语时的语时的ERP与

41、刺激呈现的时间间隔差别很大，已不具备潜伏期恒定的叠加条与刺激呈现的时间间隔差别很大，已不具备潜伏期恒定的叠加条件，故不能以刺激的出现为原点叠加。各次猜出谜语与按键反应的时间间隔件，故不能以刺激的出现为原点叠加。各次猜出谜语与按键反应的时间间隔尽管有差异，这只是各次反应时差异，明显小于各次猜出谜语的时间差异，尽管有差异，这只是各次反应时差异，明显小于各次猜出谜语的时间差异，故以反应为起点叠加其前的一段故以反应为起点叠加其前的一段ERP叠加误差相对较小。触发信号可以使用叠加误差相对较小。触发信号可以使用按键的机械动作信号，也可以使用肌电按键的机械动作信号，也可以使用肌电electromyogram

42、, EMG）。记录肌）。记录肌电时要把电极贴在按键动作的主要肌肉上。显然，电时要把电极贴在按键动作的主要肌肉上。显然，EMG是比较准确的，不是比较准确的，不过需要对其进行整形，以使其波形适于作叠加标记。以反应为起点叠加得到过需要对其进行整形，以使其波形适于作叠加标记。以反应为起点叠加得到的的ERP称为称为“反应锁时电位反应锁时电位response-locked potentials）”，相对地，以，相对地，以刺激为起点叠加得到的刺激为起点叠加得到的ERP称为称为“刺激诱发电位刺激诱发电位stimulus-evoked potentials）”（见（见非靶非靶P300。(Duncan-Johns

43、on, et al., 1977)2021-12-12.（4P300的潜伏期随任务难度的增加而增加的潜伏期随任务难度的增加而增加3项实验，各含项实验，各含2种刺激，以大种刺激，以大 小不同概率出现。小不同概率出现。实验实验1实线：判断具体名字是否实线：判断具体名字是否 一样。一样。实验实验2虚线：判断名字性别。虚线：判断名字性别。实验实验3断线：判断是否为断线：判断是否为“刺刺的同义词。的同义词。扎、挑扎、挑2021-12-12.（四识别电位（四识别电位RP （Recognition potential ）（11990年年 Rudell A.P. 发现。由可识别（发现。由可识别（=可辨认，知道

44、是什么的视觉可辨认，知道是什么的视觉刺激诱发的刺激诱发的200-300ms的负电位。视觉刺激的可辨认是诱发的负电位。视觉刺激的可辨认是诱发RP的必要条件。的必要条件。（2RP出现的条件出现的条件 RP的出现只与视觉刺激的可辨认性有关，而与刺激参量无关，如发光的出现只与视觉刺激的可辨认性有关，而与刺激参量无关，如发光强度、所占视网膜面积、延续时间、字体、重复性等。可辨认的视觉刺激可强度、所占视网膜面积、延续时间、字体、重复性等。可辨认的视觉刺激可以是字词、图画或漫画等。以是字词、图画或漫画等。图的左列图的左列1 1、3 3为可辨认的词。为可辨认的词。它们诱发的它们诱发的ERPERP绘于其右列第绘

45、于其右列第1 1行。行。中列中列2 2、4 4为不可辨认的物理参为不可辨认的物理参量相同的乱码或非字。它们诱发的量相同的乱码或非字。它们诱发的ERPERP绘于其右列第绘于其右列第2 2行。第行。第3 3行行A A、B B为差异波。短竖线为为差异波。短竖线为250ms250ms处。处。实验结果表明，无论字词单个呈现实验结果表明，无论字词单个呈现还是多个同时呈现皆诱发出还是多个同时呈现皆诱发出RP,RP,而被而被试不可辨认的视觉刺激不诱发试不可辨认的视觉刺激不诱发RPRP。2021-12-12.该图绘制格式与上图相同。与上图该图绘制格式与上图相同。与上图的区别只是可辨认的词与不可辨认的区别只是可辨

46、认的词与不可辨认的对照物混合呈现的对照物混合呈现1、3），），2、4则全部为不可辨认的对照物。则全部为不可辨认的对照物。实验结果表明，无论字词是手写体实验结果表明，无论字词是手写体group还是印刷体，或者可辨还是印刷体，或者可辨认的词与不可辨认的对照物混合呈认的词与不可辨认的对照物混合呈现，皆诱发出现，皆诱发出RP，而被试不可辨认，而被试不可辨认的视觉刺激不诱发的视觉刺激不诱发RP。在这些实验中可辨认的刺激不一定在这些实验中可辨认的刺激不一定是靶，但它是被试注意的对象。是靶，但它是被试注意的对象。（3诱发诱发RP的实验范式的实验范式 在一般刺激呈现方式中，视觉刺激呈现在空背景中，不论刺激图像

47、能否在一般刺激呈现方式中，视觉刺激呈现在空背景中，不论刺激图像能否被识别，都会在被识别，都会在500ms内诱发出一系列波幅较高的内诱发出一系列波幅较高的VEP晚成分。其中的晚成分。其中的RP在在250ms 左右出现，波幅较小，与左右出现，波幅较小，与VEP晚成分重叠在一起，实际上是被晚成分重叠在一起，实际上是被 VEP晚晚成分掩盖而不能看出全貌。可采用两种方法减弱成分掩盖而不能看出全貌。可采用两种方法减弱VEP晚成分而分离出较清晰晚成分而分离出较清晰的的RP (Rudell 等等, 1991, 1992 , 2019)。 N400 句尾歧义词 相关词与无关词 词与非词 新词与旧词 图片命名.E

48、RP的经典实验设计.2021-12-12.实验范式一、经典范式: Oddball， Go-Nogo二、注意：Cue-target，Stroop三、记忆：工作记忆，长时记忆四、情绪与认知952021-12-12.一、经典范式-OddballOddball范式是指实验中采用两种或多种不同刺激持续交替呈现，它们出现的概率显著不同。组成标准刺激(standard stimuli)大概率偏差刺激(deviant stimuli)小概率令被试对偏差刺激进行反应，因此该偏差刺激称为靶刺激Target或目标刺激。诱发P300、MMN等与刺激概率有关的ERP成分时的经典实验模式。 962021-12-12.97

49、Oddball范式示意图2021-12-12.98Oddball范式P3a和P3b2021-12-12.Go-Nogo两种刺激的概率相等Go刺激令被试反应的刺激，即靶刺激 Nogo刺激不需被试反应的刺激特点：排除了刺激概率对ERP的影响；由于没有大小概率之分，大大节省了实验时间992021-12-12.(Krmer et al., 2019; Falkenstein et al., 2019)Nogo-N2 & Nogo-P3Go-P31002021-12-12.101二、注意: Cue-target2021-12-12.102+有效提示 无效提示 中性提示注视点提示靶注意研究常用范式：提示-靶刺激任务2021-12-12.103行为结果：无效提示RTs 中性提示 RTs 有效提示 RTs 视空间注意的行为实验结果Posner，1980）2021-12-12.ERP研究举例Hopfinger & Mangun (2019)1042021-12-12.105ERP研究举例2021-12-12.106ERP研究举例2021-12-12.107绿绿红蓝黑紫红蓝黑绿紫自动加工与控制加工Stroop任务2021-12-12.(Loitti et al., 2000)1082021-12-12.工作记忆的经典范式延迟样本匹配任