ERP实验设计与数据分析ppt课件

1、1 刺激物分类刺激物分类视觉刺激视觉刺激听觉刺激听觉刺激体感刺激体感刺激 刺激呈现时间长度与义务难度成反比刺激呈现时间长度与义务难度成反比当呈现时间短到一定程度，例如视觉刺激在当呈现时间短到一定程度，例如视觉刺激在40ms40ms以下，人就不能客观觉得到这个刺激，以下，人就不能客观觉得到这个刺激，可利用此特性进展非认识的启动研讨可利用此特性进展非认识的启动研讨撤反响撤反响 即刺激物消逝也能导致即刺激物消逝也能导致ERPERP波形的微波形的微小改动。防止撤反响的措施一是将刺激呈现小改动。防止撤反响的措施一是将刺激呈现时间适当延伸或缩短，二是利用相减技术时间适当延伸或缩短，二是利用相减技术SOAS

2、OAstimulus stimulus onset onset asynchrony asynchrony ISIISIinterstimulus interstimulus interval interval Onset OffsetOnset Offset 短间隔将导致短间隔将导致ERPERP成分，特别是早期成分，特别是早期成分的重叠成分的重叠 预留足够被试完成作业的反响时间预留足够被试完成作业的反响时间 间隔过长能够浪费硬盘空间，并延伸间隔过长能够浪费硬盘空间，并延伸不用要的实验时间不用要的实验时间 刺激间隔与义务难度成反比。刺激间隔与义务难度成反比。 1 1 高通滤波高通滤波high-

3、pass filteringhigh-pass filtering添加频带宽度添加频带宽度低端频率呼应，可以减弱低端频率呼应，可以减弱ERPERP在较长埋伏期、在较长埋伏期、较低频率的部分。假设仅对早期高频成分，例较低频率的部分。假设仅对早期高频成分，例如听觉脑干诱发电位感兴趣，即可采用此法如听觉脑干诱发电位感兴趣，即可采用此法高通为高通为5050150Hz150Hz。2 2低通滤波低通滤波 (Low-pass filter) (Low-pass filter) 采用不同间隔随机采用不同间隔随机化，可以部分消除临近的化，可以部分消除临近的ERPERP重叠成分，又叫重叠成分，又叫JitterJi

4、tter法。法。3) 3) 在两个刺激间放入空屏在两个刺激间放入空屏200200400ms400ms，或，或添加凝视点呈现时间。添加凝视点呈现时间。130-190 ms125-275 ms120-320 ms1 1 步骤步骤设置或修正脑电记录文件设置或修正脑电记录文件SETUPSETUP文文件，根据下述记录参数。件，根据下述记录参数。电极安放电极安放戴电极帽。戴电极帽。记录记录recordrecord。保管记录文件保管记录文件(save)(save)放大倍数放大倍数 对脑电的放大倍数至少在对脑电的放大倍数至少在5 5万倍以上，对万倍以上，对EOGEOG的放的放大倍数应减小大倍数应减小1 1半或

5、半或2/32/3。分析时间分析时间(epoch)(epoch)与基线与基线(baseline)(baseline)根据实验方式和研讨目的根据实验方式和研讨目的设定分析时间，多在设定分析时间，多在1000ms1000ms左右，刺激发生前的基线常为左右，刺激发生前的基线常为100100200ms200ms。频带宽度频带宽度(bandpass)(bandpass)使其仅够放大拟研讨的使其仅够放大拟研讨的ERPERP信号，那么落信号，那么落在频带外的噪音与干扰信号不被放大，到达排除目的。频带在频带外的噪音与干扰信号不被放大，到达排除目的。频带宽度的高通普通为宽度的高通普通为0.010.010.1 Hz

6、 0.1 Hz ，低通为，低通为4040100Hz100Hz。皮肤阻抗应使其低于皮肤阻抗应使其低于 5 k 5 k。每个记录点的脑电位均需与参。每个记录点的脑电位均需与参考点的电位进展比较而得到电位差，因此此处的皮肤阻抗尤考点的电位进展比较而得到电位差，因此此处的皮肤阻抗尤需降到尽能够低的程度。需降到尽能够低的程度。采样频率采样频率A/D RateA/D Rate与时间分辨率成正比。例如与时间分辨率成正比。例如250Hz250Hz的的采样频率采样频率, , 时间分辨率为时间分辨率为4ms4ms。 提取并翻开延续脑电提取并翻开延续脑电文件文件合并行为数据合并行为数据 消除眼电伪迹消除眼电伪迹对脑

7、电分段对脑电分段 (Epoch) (Epoch) 滤波滤波 (filter) (filter) 基线校正基线校正 (baseline (baseline correct) correct) 排除伪迹排除伪迹平均平均 (average) (average) 保管保管 总平均总平均波形判别：从一系列波形中判别有关成波形判别：从一系列波形中判别有关成分，是分，是ERPERP研讨的一个技术难关。研讨的一个技术难关。可根据峰埋伏期、波形、及其头皮分布，可根据峰埋伏期、波形、及其头皮分布，参照总平均图与文献进展判别，丰富的参照总平均图与文献进展判别，丰富的阅历也是一个重要的要素。阅历也是一个重要的要素。

8、波幅丈量波幅丈量峰峰峰，基线峰，基线峰，平均波幅峰，平均波幅峰埋伏期丈量峰埋伏期丈量 起始时间起始时间( (始潜时始潜时) )的丈量的丈量-200200400600800 ms-2.0-4.02.04.06.0埋伏期埋伏期基线基线峰峰峰峰峰峰FzC3C4CzT5T6P3P4OROLPzOzO1O2- 5 m v+600 ms适用：信噪比不太好的波形，如差别波适用：信噪比不太好的波形，如差别波固定法或延续丈量法：如间隔固定法或延续丈量法：如间隔2020、5050、100100和和150ms150ms。较客观、规范一致，便于丈量及比较；但。较客观、规范一致，便于丈量及比较；但在个体差别大时，数据可

9、靠性较差。在个体差别大时，数据可靠性较差。 详细法或延续法详细法或延续法 根据总平均图确定某一成分的时根据总平均图确定某一成分的时间窗口。根据总平均图而定，针对性较强，但客间窗口。根据总平均图而定，针对性较强，但客观性较大，不利于比较。观性较大，不利于比较。 相减技术的运用，对于提取更为纯粹的、与心相减技术的运用，对于提取更为纯粹的、与心思机制相关的思机制相关的ERPERP成分具有重要意义。成分具有重要意义。 描画性统计描画性统计 均值规范差、均值规范误均值规范差、均值规范误T T检验检验 方差分析方差分析 反复丈量的多要素方差分析反复丈量的多要素方差分析Repeated Repeated m

10、easures ANOVAmeasures ANOVA Contingent Negative VariationContingent Negative Variation19641964年为年为WaltWalt和和Cooper Cooper 等所等所发现。发表在发现。发表在 “Nature “Nature. .叠加叠加1212次，次，CzCz点最大点最大 A: A:短声短声, B:, B:闪光闪光, C:, C:短声短声+ +闪光闪光以上三种情况都不出现以上三种情况都不出现CNV. CNV. 喀声后令被试在闪光出现时喀声后令被试在闪光出现时尽快按键，按键即将闪光终尽快按键，按键即将闪光终止，

11、只需这时才出现止，只需这时才出现CNV.CNV.各实验室一致证明各实验室一致证明CNVCNV主要与心思要素相关，主要与心思要素相关，但究系何种心思要素所但究系何种心思要素所致，各家分别提出关于致，各家分别提出关于CNVCNV系等待、意动、朝系等待、意动、朝向反响、觉悟、留意、向反响、觉悟、留意、动机等不同假说，未能动机等不同假说，未能一致。一致。魏景汉魏景汉19841984设计出设计出无运动二级无运动二级CNVCNV实验方实验方式，推进了这个问题的式，推进了这个问题的进展。进展。CNV二级二级CNV解脱波解脱波 刺激信号添加为三个，三个刺激信号刺激信号添加为三个，三个刺激信号将其间出现的脑电变

12、化分成了两段，将其间出现的脑电变化分成了两段，以察看脑电能否逐级升高；第三个信以察看脑电能否逐级升高；第三个信号号S02S02介于听觉阈限与介于听觉阈限与ERPERP阈限之间。阈限之间。S1 S1与与S2S2间及间及S2S2与与S02S02间的间隔分别固间的间隔分别固定为定为1.51.5秒与秒与1.71.7秒。秒。S1 S1与与S2S2每次皆出现，每次皆出现，但其后之但其后之 S02 S02仅以仅以50%50%的概率随机出的概率随机出现。现。 令被试判别令被试判别S1 S1与与S2S2后能否出现了后能否出现了S02S02，并记忆并记忆S02S02出现的次数。出现的次数。 分别叠加分别叠加S02

13、S02出现与不出现两种条件出现与不出现两种条件下的下的ERPERP。取消了经典的。取消了经典的CNVCNV方式中方式中的按键反响，可排除意动和运动要素，的按键反响，可排除意动和运动要素，以企突出心思要素；由于以企突出心思要素；由于S02S02本身不本身不能引起脑电变化，那么其后假设有脑能引起脑电变化，那么其后假设有脑电变化，必为心思要素所致。这种实电变化，必为心思要素所致。这种实验方式称为无运动二级验方式称为无运动二级CNVCNV方式命方式命名之为名之为NmTLVNmTLV方式。方式。 结果：结果：1. S1与与S2间出现了负向偏转间出现了负向偏转CNV，在，在S2与与S02间出现了间出现了更

14、大的负向偏转，此即二级更大的负向偏转，此即二级CNV。2. 只需在只需在S02出现的条件下出现的条件下ERP才于才于S02后骤然下降，构成了后骤然下降，构成了一个正波，在一个正波，在S02不出现的条件下不出现的条件下S02后后ERP没有骤然下没有骤然下降，不构成任何波。由于降，不构成任何波。由于S02本身不会引起脑波变化，那本身不会引起脑波变化，那么此正波必为心思要素所致。么此正波必为心思要素所致。CNV二级二级CNV解脱波解脱波1. S021. S02过分微弱，当被试在过分微弱，当被试在S1 S1与与S2S2后没有听到后没有听到S02S02时，存在时，存在三种能够：三种能够：S02S02出现

15、的时间还没出现的时间还没到、到、S02S02出现了而我没听到、这出现了而我没听到、这一次没有一次没有S02S02，被试不能断定是，被试不能断定是哪种情况，心思负荷不能解脱。哪种情况，心思负荷不能解脱。而当被试在而当被试在S1 S1与与S2S2后听到后听到S02S02时，时，记一次数，心思负荷立刻解脱。记一次数，心思负荷立刻解脱。因此，心思负荷的解脱是引起该因此，心思负荷的解脱是引起该正波正波EMLEML的缘由，二级的缘由，二级CNVCNV的增的增大是由于随着大是由于随着S02S02的逐渐临近，的逐渐临近，心思负荷逐级加重所致，依此将心思负荷逐级加重所致，依此将该正波命名为解脱波该正波命名为解脱

16、波extrication of mental load, extrication of mental load, EMLEML。2. 2. 据此提出了心思负荷加据此提出了心思负荷加重假说，以为重假说，以为CNVCNV心思要素心思要素的性质是在完成同一种义务的性质是在完成同一种义务时由等待、意动、朝向反响、时由等待、意动、朝向反响、觉悟、留意、动机等多种心觉悟、留意、动机等多种心思要素综合构成的心思负荷思要素综合构成的心思负荷加重。该假说是对其前诸单加重。该假说是对其前诸单个心思要素假说的一致，至个心思要素假说的一致，至此，关于该问题的研讨已告此，关于该问题的研讨已告一段落，从此已无人再以为一段

17、落，从此已无人再以为CNVCNV只与单个心思要素相关只与单个心思要素相关了。了。SuttonSutton等首先报告等首先报告P300 P300 Science , 1965 Science , 1965 OddballOddball实验方式实验方式 对同一觉得通路的一系列刺激由两种刺对同一觉得通路的一系列刺激由两种刺激组成激组成一种刺激出现的概率很大如一种刺激出现的概率很大如85%85%，称为规，称为规范刺激范刺激另一种刺激出现的概率很小如另一种刺激出现的概率很小如15%15%，称为，称为偏向刺激偏向刺激两种刺激出现的顺序是随机的。这样，对被两种刺激出现的顺序是随机的。这样，对被试者来说偏向刺

18、激具有偶尔性。试者来说偏向刺激具有偶尔性。令被试者发现偏向刺激后尽快按键或记忆其令被试者发现偏向刺激后尽快按键或记忆其数目。此时偏向刺激已成为靶刺激。如此可数目。此时偏向刺激已成为靶刺激。如此可在偏向刺激后约在偏向刺激后约300 ms300 ms察看到一个正波，此察看到一个正波，此即即P300P300。2. P3002. P300与义务难度与义务难度P300P300埋伏期随义埋伏期随义务难度的添加而务难度的添加而延伸延伸实线：判别名字能实线：判别名字能否一样否一样虚线：判他人名性虚线：判他人名性别别断线：出现的词中断线：出现的词中挑出挑出“ “刺刺的反义的反义词词一种观念以为，一种观念以为，P

19、300P300代代表知觉义务的终了。按表知觉义务的终了。按照这种观念，照这种观念，P300P300代表代表某种刺激加工的抑制，某种刺激加工的抑制，当对所期盼的刺激作某当对所期盼的刺激作某种有认识的加工时，相种有认识的加工时，相关的顶叶或内侧颞叶部关的顶叶或内侧颞叶部位被激活，产生负性电位被激活，产生负性电位，一旦这一加工终了，位，一旦这一加工终了，那么这些部位遭到抑制，那么这些部位遭到抑制，此时即产生此时即产生P3bP3b。另一个被心思生理学研另一个被心思生理学研讨广泛支持的假说是讨广泛支持的假说是Donchin (1979, 1981)Donchin (1979, 1981)根根据其实验结果

20、提出的，据其实验结果提出的，以为以为P300P300的埋伏期反映的埋伏期反映对刺激物的评价或分类对刺激物的评价或分类所需求的时间，所需求的时间，P300P300的的波幅反映任务记忆中表波幅反映任务记忆中表征的更新。其他假说，征的更新。其他假说，诸如以为诸如以为P3bP3b与摸板匹配与摸板匹配有关等观念，均可归纳有关等观念，均可归纳在这一概念之中。在这一概念之中。19651965年为年为Kornhuber Kornhuber 和和DeeckesDeeckes所发现。有一类所发现。有一类ERPERP与运动相关，并且出与运动相关，并且出如今骨骼肌肉运动之前如今骨骼肌肉运动之前约约800ms800ms

21、，系脑电的负，系脑电的负向漂移，称为向漂移，称为BSPBSP，亦称，亦称readiness potentials, readiness potentials, 简称简称RPRP。它在运动后约。它在运动后约100 100 msms到达负相峰值。该峰到达负相峰值。该峰称为称为N2N2。以后开场朝正向翻转，以后开场朝正向翻转，至运动后约至运动后约350ms350ms到到达正相峰值。该峰称达正相峰值。该峰称为为P2P2或或, , 简称简称RAPRAP，亦称运动后电位。其亦称运动后电位。其头皮分布以对侧半球头皮分布以对侧半球运动区波幅最大。运动区波幅最大。在被动运动时仅出现在被动运动时仅出现运动后电位，

22、阐明运动后电位，阐明BSPBSP代表意动，即运代表意动，即运动的预备，是一种纯动的预备，是一种纯心思性脑波。心思性脑波。19781978年为年为NaatanenNaatanen等首先报导。等首先报导。 典型的实验是典型的实验是OddballOddball实验方式实验方式规范刺激为规范刺激为1000 Hz1000 Hz的短纯音，偏向刺激为的短纯音，偏向刺激为800 Hz800 Hz的短的短纯音，分别在被试双耳中呈现。纯音，分别在被试双耳中呈现。令被试者双耳分听，两项实验分别留意左耳、右耳，即令被试者双耳分听，两项实验分别留意左耳、右耳，即只留意一只耳的声音，并对偏向刺激进展反响，而不留只留意一只耳的声音，并对偏向刺激进展反响，而不留意另一只耳的声音。意另一只耳的声音。结果无论留意与否，在约结果无论留意与否，在约250 ms250 ms内偏向刺激皆比规范刺内偏向刺激皆比规范刺激引起更高的负波。以偏向刺激引起的激引起更高的负波。以偏向刺激引起的ERPERP减规范刺激减规范刺激引起的引起的ERPERP，得差别波，得差别波MMN(MMN(失匹配负波，失匹配负波，mismatch mismatch negativitynegativity，约在，约在100 ms 100 ms 至至250 ms250 ms之间之间 。MMNMMN与规范刺激与规范刺激/ /偏向刺激差别的