ERP基本成分介绍及方法

ERP基本成分介绍头皮分布以对侧半球运动区波幅最大。在被动运动（非注意）时仅出现运动后电位，说明BSP代表意动（conation），即支配运动的心理所致，是一种纯心理性脑电波。下图记录点为Cz。一、偏侧预备电位LRP（LateralizedReadinessPotential）（一）运动预备电位BSP（Bereitschaftspotentials）1965年为Kornhuber和Deeckes所发现。有一类ERP与运动预备相关，出现在骨骼肌肉运动之前约800ms，系脑电的负向漂移，称为Bereitschaftspotentials,简称BSP，亦称readinesspotentials,简称RP。它在运动后约100ms达到负相峰值。该峰称为N2或motorpotentialMP。此后开始朝正向翻转，至运动后约350ms达到正相峰值。该峰称为P2或reafferentpotential,简称RAP，亦称运动后电位（post-movementwave）。（二）偏侧预备电位LRP的获得1、1989年Coles命名。2、如上所述，在令被试对命令信号做反应的CNV中含有运动预备电位BSP，且运动肢体对侧头部记录到的BSP波幅高于同侧。左图是LRP示意图。第1行图表示在CNV中左右手按键时在左右脑手运动区代表点C’3和C’4所引起的RP（预备信号诱发的ERP晚成分未绘出），左右手皆对侧高于同侧。3、在有些情况下，在RP中会掺杂某些与BSP无关而且总是一侧半球偏大，甚至只在一侧半球出现的电位。如第1行图所示之小突起仅出现在C‘3，即在约180ms总是出现一个负成分。实际上，CNV中含有预备信号诱发的ERP晚成分与BSP混在一起，需要剔除。为了剔除这种电位而得到纯的LRP，可将左右肢运动得到的电位，首先分别进行对侧减同侧，得到两个差值（第2行图），然后将这两个差值平均，即得到LRP，如第3行图所示。经过这样处理，掺杂的成分（小突起）就被剔除掉了。4、LRP的另一重要用处是可以显示被试反应的正确率。这是由于左右手反应在错误时（该左手而用了右手或该右手而用了左手）记录到的BSP与按任务规定的手反应所得出的LRP方向正好相反，为正值（向下），最下图对此做了表示。5、除了定性以外，还可以对运动预备的程度进行定量，即运动预备的程度高，则LRP波幅也高。二、伴随性负变化CNV(contingentnegativevariation)（一）CNV的发现1.1964年为Walter和Cooper等所发现。发表在“Nature”.2.叠加12次，Cz.3.A:喀声,B:闪光,C:喀声+闪光4.以上三种情况都不出现CNV.5.D:令被试在闪光出现时尽快按键，按键即将闪光终止，只有这时才出现CNV.各实验室一致证明CNV主要与心理因素相关，但究系何种心理因素所致，各家分别提出关于CNV系期待、意动、朝向反应、觉醒、注意、动机等不同假说，未能统一。同时，学术界逐渐认识到CNV不是单一的电位。例如，Weertsetal.（1973），Lovelessetal.（1974）提出，CNV是由2个成分构成的，一为orientationwave（O波），在约650ms达到峰值，系对S1的朝向反应所致；一为expectancewave（E波），在约S2出现时达到峰值，系对S2的期待所致。其后，Gaillard（1976）证明，O波与E波在头皮分布（O波靠前）与影响因素（如运动仅影响E波，仅O波听觉大于视觉）不同，确为不同成分，但E波非为期待，而是RP。（二）CNV与心理因素关系的各种假说，O波与E波（三）解脱波和二级CNV的发现，关于CNV的心理负荷假说：魏（1984，1986，1987）设计出无运动二级CNV实验模式（TL.CNV），首先观察到解脱波（Extricationofmentalload,EML），促进了这个问题的进展。1.刺激信号增加为三个，将其间出现的脑电变化分成了两段，以观察脑电是否逐级升高；第三个信号S02介于听觉阈限与ERP阈限之间。S1、S2、S02的间隔分别固定为1.5秒与1.7秒。S1与S2每次皆出现，S02仅以50%的概率随机出现。2.令被试判断S1与S2后是否出现了S02，并记忆S02出现的次数。强化被试认真努力。3.分别叠加S02出现与不出现的ERP。取消了经典的CNV模式中的按键反应，可排除意动和运动因素，以企突出心理因素；由于S02本身不能引起脑电变化，则其后若有脑电变化，必为心理因素所致。这种实验模式称为无运动二级CNV模式（命名之为NmTL.CNV模式）。结果：1.S1与S2间出现了负向偏转（CNV），在S2与间出现了更大的负向偏转，此即二级CNV。2.只有在S02出现的条件下ERP才于S02后骤然下降，形成了一个正波，在S02不出现的条件下S02后ERP没有骤然下降，不形成任何波。由于S02本身不会引起脑波变化，那么此正波必为心理因素所致。讨论与结论：1.S02过分微弱，当被试在S1与S2后没有听到S02时，存在三种可能：S02出现的时间还没到、S02出现了而我没听到、这一次没有S02，被试不能断定是哪种情况，心理负荷不能解脱。而当被试在S1与S2后听到S02时，记一次数，心理负荷立刻解脱。因此，心理负荷的解脱是引起该正波的原因，二级CNV的增大是由于随着S02的逐渐临近，心理负荷逐级加重所致，依此将该正波命名为解脱波（extricationofmentalload,EML）。2.据此提出了心理负荷加重假说，认为CNV心理因素的性质是在完成同一种任务时由期待、意动、朝向反应、觉醒、注意、动机等多种心理因素综合构成的心理负荷加重。该假说是对其前诸单个心理因素假说的统一，至此，关于该问题的研究已告一段落，从此已无人再认为CNV只与单个心理因素相关了。•解脱波与情绪的关系------猜测CNV实验模式（G.CNV）三、P300（一）1965年Sutton等发现，“Science”（二）Oddball实验模式：对同一感觉通路的一系列刺激由两种刺激组成，一种刺激出现的概率很大（如85%），称为标准刺激；另一种刺激出现的概率很小（如15%），称为偏差刺激。两种刺激出现的顺序是随机的。这样，对被试者来说偏差刺激具有偶然性。令被试者发现偏差刺激后尽快按键或记忆其数目。此时偏差刺激已成为靶刺激。如此可在偏差刺激后约300ms观察到一个正波，此即P300。（三）P300与注意、概率、靶的关系:注意效应、概率效应与靶效应•注意实验：只对高频刺激记数（左图实线为靶，右图实线为非靶）。•非注意实验：进行视觉加工任务，如困难的词汇判断（左右图虚线皆为非靶）。结果：•注意是产生P300的条件。•P300波幅与概率成反比，靶与非靶皆然。•同概率的靶P300非靶P300。(Duncan-Johnson,etal.,1977)（四）P300的潜伏期随任务难度的增加而增加•3项实验，各含2种刺激，以大小不同概率出现。•实验1实线：判断具体名字是否相同。•实验2虚线：判断名字性别。•实验3断线：判断是否为“刺”的同义词。[扎、挑]（五）P300的源尚无结论。头皮记录Pz点波幅最高。（六）P300的理论目前尚存在不同意见。一种观点认为，P3b（P300）代表知觉任务的结束。按照这种观点，P3b代表某种刺激加工的抑制，当对所期盼的刺激作某种有意识的加工时，相关的顶叶或内侧颞叶部位被激活，产生负性电位，一旦这一加工结束，则这些部位受到抑制，此时即产生P3b。另一个被心理生理学研究广泛支持的假说是Donchin(1979,1981)根据他们设计的精密实验及其结果提出的，认为P300的潜伏期反映对刺激物的评价或分类所需要的时间，P300的波幅反映工作记忆中表征的更新程度（未预料性/概率）。其他假说，诸如认为P3b与摸板匹配有关等观点，均可归纳在这一概念之中。四、识别电位RP（Recognitionpotential）（一）1990年RudellA.P.发现。由可识别的视觉刺激诱发的200-300ms的负电位。（二）RP出现的条件•图的左列（1、3）为可辨认的词。它们诱发的ERP绘于其右列第1行。中列（2、4）为不可辨认的物理参量相同的乱码或非字。它们诱发的ERP绘于其右列第2行。第3行（A、B）为差异波。短竖线为250ms处。•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RP,而被试不可辨认的视觉刺激不诱发RP。•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对照物混合呈现（1、3），2、4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（group）还是印刷体，或者可辨认的词与不可辨认的对照物混合呈现，皆诱发出RP，而被试不可辨认的视觉刺激不诱发RP。•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。（三）诱发RP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，不论刺激图像能否被识别，都会在500ms内诱发出一系列波幅较高的VEP晚成分。其中的RP在250ms左右出现，波幅较小，与VEP晚成分重叠在一起，实际上是被VEP晚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的RP(Rudell等,1991,1992,1997)。1、前置刺激法（preemptstimulustechnique）ERP实践表明，当两个刺激连续快速呈现时（SOA~100ms），第一个刺激可的VEP尚未出完，第二个刺激引发的VEP就得出现，此时其波幅将显著减小。前置刺激法即采用成对出现的刺激。2、快速刺激序列法（rapidstreamstimulation）当增多连续快速呈现刺激的数目时，VEP将更显著地减弱。一系列不可识别刺激连续快速呈现引起的ERP乃是一系列波幅很小的节律性波动，VEP晚成分实际已不复存在。其节律近似于刺激的频率。在RP实验中，常用的刺激呈现时间有100毫秒、200毫秒和257毫秒三种。可考虑两方面因素选用。一方面，刺激呈现时间越短，VEP越小，RP越容易分离出来，但另一方面，如果刺激呈现的时间过短则可能导致被试看不清刺激，因而合适的刺激呈现时间应该是综合这两方面因素的一个折衷选择。（四）影响RP的因素这里所讨论的不是决定RP是否出现的条件，而是在RP出现的情况下，对它的量发生影响的因素。RP的潜伏期约200-250ms。此时出现的ERP成分往往具有外源性与内源性的双重属性。RP即是如此，刺激的物理因素和心理因素都对它的量发生影响。1、刺激的物理性质对RP的影响增加刺激落在视网膜上的面积使RP波幅增大，但非线性关系；降低刺激的清晰度（即刺激强度）则延长RP的潜伏期（Rudell等，1995）；改变刺激在视野中的呈现位置会影响RP的头皮分布：落在视野上部的刺激诱发的RP在枕叶下部的波幅最大，落在视野下部的刺激诱发的RP在枕叶上部的波幅最大（Rudell，1991）。2、RP与语义加工的关系ManuelMartín-Loechesetal.1999年比较了随机字母串、符合正字法的字母串和真字诱发的RP。发现：RP的波幅不是一种全或无的现象，而是随着刺激接近真字的程度的增长而逐渐增加，并在刺激是真字时达到最大值。由此他们认为，对随机字母串、符合正字法的字母串和真字的加工反映了文字加工中三个逐次增高的加工水平：字母识别、词的正字法加工和语义加工，在此三种条件下RP波幅的渐次增长，说明RP与文字加工的多个水平有关；RP对语义加工的敏感性说明RP是反映语义通达的一个很好的电生理指标。3、图片与文字的RP的区别Hinojosa等（2000）发现，由可识别的文字引发的RP的波幅、潜伏期均大于、长于由图片引发的RP。两者诱发的RP在半球间略有差异，文字诱发的RP的最大波幅位于PO7（左脑），图片诱发的RP的最大波幅位于PO8（右脑）。4、内容词与功能词的RP的区别Hinojosa等（2001）发现，内容词（名词、动词等）诱发的RP在左右半球分布对称，而由功能词（连词、介词等）诱发的RP的分布则是左半球优势。对此，