er设备杜博琪北师大课程

ERP设备&实验流程杜博琪现在…脑电的缘起1875年：英国利物浦的生理学教授李察·卡（RichadCaton）在兔子的大脑皮质表面记录到一种电波，此电波与呼吸或心跳无关，是一种脑部的生理变化，随着动物受麻醉或缺氧而破坏，且动物在死亡后消失。后来他又发现刺激动物的身体能使脑波发生变化他利用这种变化来研究身体之部位与大脑皮质区的关系，并探讨大脑皮质区的功能，成为后来神经诊断学中诱发电位（evokedpotential）发展的基础。RichardCaton,1842-1926脑电图1929年，德国精神柯医师汉斯伯格（HansBerger），首次发表人类的脑波记录，并命名为脑电波图(electroencephalogram)简称EEG，此后脑电开始被应用在医学的领域。从字面意义上来看electro－electrical－电的；encephalo－brain－大脑的；gram(ma)－picture－图像。所指的就是记录大脑活动时的电波变化。HansBerger

(1873-1941)现代脑电设备诞生纸质媒介记录的终结现在…放大器的基本构成提纲一.ERP设备1.放大器2.滤波器3.电极4.刺激呈现二.实验流程1.实验申请2.伦理审查3.主试须知为什么要了解设备？1.干净的数据无可替代2.数据的解释3.方法的创新干净数据的无无可替代性ERP噪声水平和叠叠加trial数的关系噪声水平约等等于trial数的平方根的的倒数例如：49trials=72or14.29%ofsignalcouldbenoise肌电、50周、出汗、电电极移动等。。。。增加叠加次数数？事先检查设备备状态，减少少可能的噪声声，最终节省省的是自己的的时间干净数据的无无可替代性同一个block内的trial，前后的效果果也是不同的的连续记录100个听觉诱发电电位分别将前25个trial和后25个trial叠加效果见右图并不一定是trial数越多越好如果你是研究究者或者审稿稿人…你在发表自己己的ERP研究报告时，，要说明哪些些记录参数？？记录参数的变变化是如何影影响到分析的的结果的？一篇ERP研究报告，在在方法部分，，你应该关注注哪些参数？？将脑电与其他他方法联合应应用于研究Goodtimeresolution,mscomparedtoswithfMRIPortableandaffordableMoretoleranttosubjectmovementthanfMRIEEGissilentandsousefulforstudyingauditoryprocessingLowspatialresolutionArtifacts/NoiseEEGcombinedwithTMSEEGcombinedwithfMRI工欲善其事，，必先利其器器模数转换器（（A/Dconvertor）关系到ERP设备的采样能能力：2nisthefullrangeofvalues:8bitA/D=28=256(range=0-255)10bitA/D=210=1024(range=0-1023)12bitA/D=212=4096(range=0-4095)16bitA/D=216=65536(range=0-65535)目前设备的转转换位数：A/DResolution:24bit采样率（SampleRate）BrainStemEvokedResponse(BSER)1-15msPeakDuration1-1.5ms5-7peakstoresolveSample1/5-1/10msMiddleLatencyResponse15-65msPeakDuration3-5msSample1/2-1msCognitivecomponents65-1000msPeakDuration20-100msSample4-5msCNV-ContingentNegativeVariation2S-10SPeakDuration5-10S听觉诱发电位位采样率：10000Hz低通滤波：3000Hz以上高通滤波：100-150Hz核磁环境下采采集传统条件下的EEG信号

核磁环境下的EEG信号幅度50微伏左右5000微伏频率低频成分比较多，基本上在100hz以下频率非常高，而且能量很大采样率：20000Hz或以上放大范围：10mv以上电极的选择：：防止灼伤差分放大电路路EEG信号放大是通通过差分放大大器放大“记记录电极-接地电极”和和“参考电极极-接地电极”之之差来实现的的。如果输入阻抗抗很高，差分分放大器共模模抑制能力的的被削弱，导导致电路的底底噪声难以去去除。这种噪声声难以通通过算法法在后处处理中去去除。直流采集集（DC）/交流采集集（AC）直流放大大器/交流放大大器交流放大大器有电电容的隔隔直作用用，可降降低漂移移噪声电路复杂杂，放大大级数有有限，不不够灵活活直流放大大器的优优点是失失真小，，可以接接成级数数无限的的多级放放大电路路，放大大倍数可可以很高高，能够够放大直直流信号号或变化化极其缓缓慢的交交流信号号。漂移参考点的的选择鼻尖、鼻鼻根头顶（Vertex）乳突（mastoid）耳垂（Earlobe）头部以外外的部位位（Back、Leg等）平均参考考（Average，如果电电极很多多的话，，建议使使用）选择一个个点作为为参考，，越靠近近参考的的记录电电极，波波幅越小小。参考点的的选择对对数据的的“影响响”Joyce&Rossion,2005滤波器高通滤波波HighPassFilter-attenuatesLOWfrequencywhile“saving””orpassingthroughtheHIGHfrequencies(lowfrequencyfilter,lowbandpassfilter)低通滤波波LowPassFilter-attenuatesHIGHfrequencywhile“saving””orpassingthroughtheLOWfrequencies(highfrequencyfilter,highbandpassfilter)截止频率率、时间间常数…滤波器的的参数会会影响到到ERP的波幅和和潜伏期期滤波对ERP的影响低通滤波波：阻止止高于所所设参数数的频率率成分进进入低通越小小会导致致ERP成分的峰峰潜伏期期增加高通滤波波：阻止止低于所所设参数数的频率率成分进进入高通增加加会导致致ERP成分峰潜潜伏期的的减少，，波幅减减小反之亦然然滤波参数数：0.3-100Hz低通滤波的影影响滤波参数数：0.3-30Hz低通滤波的影影响滤波参数数：0.3-10Hz低通滤波的影影响滤波参数数：0.3-5Hz低通越小小会导致致ERP成分的峰峰潜伏期期增加低通滤波的影影响滤波参数数：2-10Hz低通滤波的影影响滤波参数数：2-20Hz低通滤波的影影响滤波参数数：2-30Hz低通滤波的影影响滤波参数数：2-100Hz（60Hz陷波）低通越高高，潜伏伏期提前前低通滤波的影影响滤波参数数：0.3-100Hz高通滤波的影影响滤波参数数：2-100Hz（60Hz陷波）高通滤波的影影响滤波参数数：3-100Hz（60Hz陷波）高通滤波的影影响滤波参数数：5-100Hz（60Hz陷波）高通滤波的影影响记录电极极制作材料料：金、、银、氯氯化银、、碳、锡锡等形状多样样与皮肤接接触的方方式电极膏、、盐水等等针电极采用导电电膏的电电极（帽帽）采用盐水水导电的的电极帽帽皮肤电阻阻高（允允许40-60KΩΩ）佩戴快速速（<10min）持续时间间短（<30min）电极放置置位置和和数量取决于实实验的目目的、实实验效应应以及被被是的年年龄等多多种因素素。没有绝对对正确或或者普适适的标准准；文章中需需要报告告电极的的放置方方式以及及参考点点的选择择（事实实上到目目前为止止，曾经经使用过过的电极极放置方方式多达达50多种）另，对于于特殊被被试，例例如儿童童，电极极（帽））准备时时间最好好少一些些，例如如<10分钟10-20system10-20system实际上…10-20系统给出出的也只只是电极极之间的的相对位位置个体差异异是存在在的例如：帽帽子的弹弹性，头头部的形形状等（（新生儿儿头的形形状与出出生方式式有关））空间分辨辨率并不不是ERP优势顺产新生生儿剖腹产新新生儿电极阻抗抗通常电极极阻抗的的建议值值是<5KΩΩ如果电极极阻抗过过高会导导致：1.降低放大大器的共共模抑制制能力；；2.提高皮皮肤电电位高输入入阻抗抗的放放大器器，允允许40-60KΩΩ的电阻阻例如：：EGI/Biosemi等导电膏膏（paste）vs盐水（（KCLSolution）“Quik-Gel”(Gloopyoff-whitepaste)Pros:CanachieveverylowimpedanceLong-lastingCons:MessySubjectdiscomfortUnevenquality/shelflife“Quik-Cel”(sponges+electrolyte)Pros:Pain-free,fastprepTidyCons:HigherimpedanceLongersetupSaltbridgingmorelikelySpongesdryoutResultsdependonsubject’shairtype实验室室环境境需要考考虑的的因素素：电源：：电压压、电电涌、、断电电保护护地线：：良好好接地地、去去静电电地板板噪声（（环境境噪声声和电电噪声声）温湿度度控制制特殊被被试的的要求求安全性性UPS设备电源要要求：：电压压：AC220V（±3%）；电电流：：25A；频率率50Hz；地线线良好好；零零线与与地线线之间间交流流电压压<2V；为避免免电泳泳等电电源异异常情情况对对设备备造成成的损损害，，建议设备配备使用UPS噪声声音：：隔音音房间间装修喧哗…声音诱诱发电电位/情绪烦烦躁、、紧张张等电噪声声：50Hz市电干干扰引入设设备的的干扰扰：音音箱、、耳机机、加加湿器器等…电磁屏屏蔽?电磁屏屏蔽必要性性？放大器器的共共模抑抑制比比>100dB成本？？MEG什么情情况下下需要要？引入设设备的的电磁磁干扰扰怎么做做？法拉第第笼（（富兰兰克林林笼））温湿度度控制制出汗伪伪迹导电介介质的的持续续时间间被试的的舒适适性新风系系统/空调/加湿器器刺激呈呈现系系统电脑和和软件件E-prime/Presentation/Psychotoolbox/Stim…刺激传输系系统(分频)声音反应系系统（功放放/话筒等）视觉刺激呈呈现系统刺激的marker（trigger）刺激参数的的控制界限（设备备的最大的的能力，失失真/延迟等）设备的放置置理想情况：：2间隔音的屋屋子被试间和设设备间（主主试间）单向玻璃摄像头特殊情况下下：至少：设备备和主试都都在被试的的身后或者者视线之外外控制被试视视线内的分分心刺激NoThreaten，NoMessy实验申请填写实验申申请特殊政策递交评审委委员会审查查实验的基本本合理性伦理审查知情同意书书（InformedConsent）成人被试儿童被试老年被试病人人体试验审审议委员会会InstitutionalReviewBoard(IRB)IRBreview:a)ResearchinvolvinghumansubjectsconductedorsupportedbytheDepartmentofHealthandHumanServices,orotherfederaldepartmentsoragenciesthatapplytheFederalPolicyfortheProtectionofHumanSubjectstosuchresearch;and/orb)ClinicalinvestigationsregulatedbytheFoodandDrugAdministration(FDA)oftheDepartmentofHealthandHumanServices成员主试须知1（以Neuroscan设备为例））准备阶段：：准备导电膏膏；可按照照5:1的比例加入入纯净水，，搅拌均匀匀后加热（（解冻至常常温即可））；用针管管吸好备用用；提前确认仪仪器设备、、电极帽正正常开放大器、、电脑（注注意先后顺顺序）；刺激呈现电电脑准备好好程序；确认采集数数据主机有有足够的硬硬盘空间；；数据采集主主机设置参参数loadsetup,（notch取50Hz，非必要步步骤）；Acquire——>acquisition--->impendance进入调电阻阻状态；用前用棉签签擦拭每个个电极（建建议步骤））；主试须知2被试准备：签订知情同同意书；介介绍ERP无害，用于于研究，自自愿参加；；被试视力、、听力正常常（确认被被试没有戴戴隐形眼镜镜）；请勿给被试试饮用带有有咖啡因等等成分的提提神饮料（（包括茶、、咖啡、红红牛等）；；建议饮用用常温纯净净水；若实验时间间较长，请请建议被试试提前去洗洗手间；被试洗头（（请勿使用用具有养护护头皮作用用的洗发液液）；并用用磨砂膏擦擦洗眼眶周周围和耳后后皮肤；说明实验指指导语，并并提醒被试试注意事项项；通常建建议被试完完成每一个个实验任务务过程中不不要眨眼，，按键后可可以眨；每每一个部分分完成后闭闭目休息；；主试须知3戴电极帽，，打导电膏膏：准备好胶带带，剪刀，，纸巾（主主试自备）），针管，，酒精棉；；量好被试头头围，确定定所使用帽帽子的大小小；从前面戴帽帽子，FPZ在中间，撑撑开，拉紧紧；电极帽的线线放在椅背背上或固定定在椅侧；；给被试披上上毛巾；贴上参考和和眼电电极极，保证电电阻调到5KΩ以下；打导电膏，，主试分区区域负责，，先周围后后顶上；打完一遍后后再检查是是否有需要要补打的，，阻抗小于于5KΩ；为防止被试试的焦虑或或疲惫，可可与被试适适当交谈；；主试须知4开始实验：1.按照指导语语重申实验验任务和要要求，进行行练习实验验，观察被被试眼动、、头动、手手动等并加加以提醒说说明；眨眼眼控制在两两个trail之间，头不不动，结束束后闭眼休休息；2.确认记录结结果的文件件名与被试试id一致；3.先选择好脑脑电数据存存放目录和和文件名（（与实验材材料同名）），再打开开实验材料料；4.确认被试准准备好且明明白下一个个任务后，，先开始记记录，再运运行实验程程序；5.每一部分实实验结束后后迅速停止止脑电记录录，下一部部分实验开开始重复步步骤4