事件相关脑电位技术杨波第一节基本概念一、脑电图1．脑电图（EEG）是借助电极从头皮连续记录的交流型电活动。2．EEG与人体的意识水平也密切相关：当大脑活动增加时，EEG节律增高而波幅降低；在醒闭目的假寐状态下，a波出现；在浅睡眠状态，EEG节律逐渐减慢；当睡眠加深，眼动加快-快速眼动睡眠（REMsleep）；在深度睡眠中，以波为主；EEG消失是诊断脑死亡的最主要指标。二、事件相关脑电位1．事件相关脑电位（ERP）：（1）是与实际刺激或预期刺激（声、光、电）有固定时间关系的脑反应所形成的一系列脑电波。（2）脑电变化十分微弱（0．1-20AV），掩埋在自发脑电位（波幅范围士100tLV，其频率范围在40Hz左右）中难以观察，但利用诱发电位固定的锁时关系，经过计算机的叠加处理，则可以提取出ERP成分。2．ERP的平均叠加：在反复呈现相同刺激的过程中，与刺激有锁时关系的、时间和方向上一致的电位活动逐渐增大，而与刺激无锁时关系的随机的背景电活动则相互抵消，逐渐减小。3．电压放大倍数：放大倍数又称增益。电压放大倍数一般是指对异相信号的电压放大倍数，其数值常用分贝（dB）表示。4．时间常数：（1）时间常数（TC）是对频带宽度低端频率响应的描述方式。（2）时间常数的设定数值直接影响ERP波形是否失真。（3）各电生理信号常用的时间常数为：心电时间常数（ECG）1-2s，脑电（EEG）0.3s，肌电（EMG）0.1s，神经动作电位0.05s5．频带宽度：（1）任何放大器只能对一定频率范围内的信号进行正常放大，超过其频率范围的信号（即频率过高或频率过低的信号）经过放大器后放大倍数就会降低甚至失真。放大器的这个频率范围称为频带宽度，用以描述放大器频带宽度的曲线称为频率响应曲线。（2）ERP使用的放大器的频带宽度是可以调节的。6．共模抑制比（1）共模抑制比（CMRR）又称辨差比、辨别比，它定义为放大器对异相信号的放大倍数Ad和对共模信号的放大倍数Ac之比。（2）共模抑制比是放大器对共模信号抑制能力的指标。第二节ERP的基本技术一、刺激材料与刺激程序1．刺激物分类（1）视觉刺激：分类：非图形刺激；图形刺激。参数：视角；亮度；照度；对比度（2）听觉刺激：分类：纯音；短声；白噪声；语音参数：频率；声压级（3）体感刺激。指人体所能承受的微弱脉冲电流。2．刺激序列（1）刺激呈现时间：（a）刺激呈现时间长度与任务难度成反比（b）当呈现时间短到一定程度，人就不能主观感觉到这个刺激，可利用此特性进行非意识的启动研究（c）撤反应，即刺激物消失也能导致ERP波形的微小改变，避免撤反应的措施一是将刺激呈现时间适当延长或缩短，二是利用相减的办法。（2）刺激间隔：SOA：从起点到起点；ISI：从止点到起点。在确定刺激间隔应注意：（a）短间隔将导致ERP成分，特别是早期成分的重叠；（b）预留足够被试完成作业的反应时间；（c）间隔过长可能浪费硬盘空间，并延长不必要的实验时间；（d）刺激间隔与任务难度成反比。（3）重叠成分的消除：（a）高通滤波增加可以减弱ERP在较长潜伏期、较低频率的部分。（b）低通滤波采用不同间隔随机化，可以部分消除邻近的ERP重叠成分，又叫fitter法。3．实验模式（1）Oddball模式：（a）Oddball实验模式是指采用两种或多种不同的声音或图像，不同的刺激持续交替呈现，出现的概率显著不同，让被试对偏差刺激进行操作反应。（b）Oddball模式是产生P300，MMN等与刺激概率有关的ERP成分中，常用的经典实验模式。（c）Oddball模式又分若干亚类：两种刺激物；同样两种刺激物；三种刺激物。（2）Go-Nogo模式：（a）Go-Nogo模式：标准刺激与偏差刺激之间概率相等，需要被试反应的刺激叫做Go刺激，不需被试反应的刺激叫做Nogo刺激。（b）该模式的特点是排除了刺激概率对ERP的影响，节省了实验时间，这是它突出的优点；但也丢掉了因大、小概率差异而产生的ERP数据。（3）视觉空间注意的经典模式：（a）经典视觉注意的实验范式：闪光随机呈现于左右视野，让被试注意某一侧而忽视另一侧。（b）当被试注意视野左侧，而白色光标也出现左侧视野时，刺激物诱发的P1与N1成分比注意右侧视野的条件明显增大。（c）在以上实验条件下，发现在P1、N1的前...