ERP测谎综述070212讲课稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ERP测谎综述070212-事件相关电位（ERP）测谎的方法一引言测谎是当前在司法、安全性行业等多个领域实际应用的一种技术。测谎测试是否具有科学性和判定有效性是该种技术应用的关键。据考证，人类社会使用测谎手段最早可追溯到公元前900年。从野蛮到文明，从愚昧到科学，测谎技术的发展伴随着人类历史的脚步前进。近年来随着认知神经科学的发展，已有一些大脑功能测量技术例如PET（正电子发射断层扫描成像）、MRI（核磁共振）或fMRI（功能性核磁共振）测量以及ERP（事件相关电位）等用于测谎技术的改进研究Thetru

2、thaboutlyingNaturevol42815APRIL2004,692-694。相对于其它的认知神经技术，ERP研究有着其时间精度与经济上的优势，上世纪八十年代美国心理学家RosenfeldRosenfeld,J.P.,Cantwell,B.,Nasman,V.T.,Wojdac,V.,Ivanov,S.,&Mazzeri,L.(1988).Amodified,event-relatedpotential-basedguiltyknowledgetest.InternationalJournalofNeuroscience,24,157-161.首次用事件相关电位（ERP）进行了测谎研

3、究，世界各地越来越多的研究者开始从ERP技术出发来重新考虑测谎技术的改进。二ERP简介ERP（Event-relatedpotential）是由外部事件或心理反映引起的EEG变化Rosenfeld,J.P.,Event-RelatedPotentialsinDetectionofDeception.inHandbookofPolygraph,Ed.ByMurrayKleiner(2000),NewYork:AcademicPress最好找一本认知神经科学的书来做注释。由外部事件引起的ERP称为外源性ERP，由心理反映引起的ERP则称为内源性ERP。就目前来讲，P300是被广泛研究的ERP内源性

4、成分。当有意义的刺激呈现时会引发明显的P300波。P300波在Pz点最显著，其次是Cz点，在Fz点最小。P300一般的潜伏期为300-1000毫秒。P300的波幅一般由刺激呈现的百分比以及刺激的含意程度决定的。三ERP测谎的指标3.1P300的波幅ERP测谎中大部分都是利用P300的波幅作为主要指标来鉴别罪犯和无辜者。例如，在Rosenfeld（1988）研究中，当给被试呈现各个物品的名称时，“有罪”被试自己选择的物品（被当成是被试）名称所引起的P300波幅和无辜被试相比有显著性差异。这些分布是指上就是头皮上各电极的波幅分布。检验两组波幅分布在Pz/Cz/Fz点上是否不同最常用的方法就是2（组

5、别）*3（电极点）方差分析，组别和电极点之间产生显著的交互作用则说明分布差别明显。BADWasserman,S.,Bockenholt,U.,1989.Bootstrapping:applicationstopsychophysiology.Psychophysiology26,208-221（bootstrappedamplitudedifference）：在BAD方法中，我们想知道由probe刺激引起的P300波幅是否显著大于irrelevant刺激引起的P300波幅，这就需要我们能够知道每类刺激的P300波幅的分布。但是在一般ERP分析软件中，我们只能得到每一个被试每类刺激P300波幅的

6、平均值。Bootstrapped方法就是帮助我们解决了这个问题：通过计算机程序随机选择N1个单个probe刺激，N2个单个Irrelevant刺激（N1和N2是这两类刺激的真实数目），然后计算出Probe刺激和Irrelevant刺激的P300平均波幅，然后计算差异值D1（D1P-I）。然后通过同样方法求得D2（D2TP），最后求出D值（DD1-D2）。重复100次后会产生100个D值，如果D大于0则被计数（ND_0）。如果ND_0越大，则说明Probe刺激产生的P300波幅和Irrelevant刺激产生的P300波幅相差越大、而Target刺激产生的P300波幅和Irrelevant刺激产生

7、的P300波幅越相似。所以说，ND_0越大则越有可能被判为罪犯，而ND_0越小则越有可能被判为无辜者。BCDFarwell,L.A.,Donchin,E.,1991.Thetruthwillout:interrogativepolygraphy(liedetection)withevent-relatedpotentials.Psychophysiology28,531-547（Bootstrappedcorrelationdifference）的出发点是：如果Probe刺激和Target刺激的ERP反应的相关系数显著高于Probe刺激和Irrelevant刺激所引发ERP反应的相关系数，那么

8、被试就可能是罪犯。BCD是这样实现的：计算机程序首先求得单个被试的Probe刺激、Target刺激和Irrelevant刺激的所有单次刺激的平均值，然后求得所有被试的三类刺激的ERP平均值M。然后通过Bootstrapped方法，取得每个刺激类型的平均值，计算出Probe刺激和Irrelevant刺激所引发ERP反应的相关系数(r(P,I)和Probe刺激和Target刺激的ERP反应的相关系数()。最后求出D值（Dr(P,T)-r(P,I)）。重复100次后会产生100个D值，如果D大于0则被计数（ND_0）。如果ND_0大于预先设定值（Nth），则会被判断为罪犯。和BAD类似，Nth越大，

9、作出犯罪判断的准确率越高，但是漏报率也会提高。3.2P300的潜伏期3.3P300的电流密度图3.4P300在Pz/Fz/Cz点上的分布（profile）JohnsonJohnson,R.,Jr.(1988).TheamplitudeoftheP300componentoftheevent-relatedpotential.InP.K.Ackles,J.R.Jennings,&M.G.H.Coles(Eds.),AdvancesinpsychophysiologyVol.2(pp.69-138).Greenwich,Ct:JAIPress.Johnson,R.(1993).Ontheneura

10、lgeneratorsoftheP300componentoftheevent-relatedpotential.Psychophysiology,30,90-97.指出，每一个特殊P300的分布即代表着与其心理过程相关的唯一的P300神经元冲动的活动模式(eachparticularprofilerepresentsauniquepatternofactivationofP300neurogeneratingneuronsassociatedwithaparticularpsychologicalstateortask)。如果让被试做两种不同的任务，那么就会才生不同的波幅分布，也就是说两种不

11、同的任务会产生不同的P3神经元冲动。Rosenfeld(1999)Rosenfeld,J.P.,Ellwanger,J.W.,Nolan,K.,Wu,S.,&Bermann,R.(1999).P300scalpamplitudedistributionasanindexofdeceptioninasimulatedcognitivedeficitmodel.Int.J.Psychophysiol.,33(1),3-20.的实验中，要求被试完成匹配任务。在这个匹配任务里面，首先会出现三个数字，紧接下来会呈现9个测试数字，其中只有一个和首次出现的数字是一样的。记录在数字呈现过程中的ERP。结果发现

12、说谎组和说实话组的P300波幅分布显著不同。TheothermajorfindingofthisstudyisseeninFig.4.There,thefourscaledP3profilesassociatedwithallfourstimulus-responsecombinationsintheliargroupareshown.Whatisnoteworthyisthatwithinjusttheliars,regardlessofthestimulustype,theprofilessuperimpose,suggestingadeception-specificprofile.In

13、thetruthtellers,thetwocorrespondingprofilesclearlydiffer,astheyoughttosincethebrainprobablydoesprocessmatchesdifferentlythanmismatchesandthustheassociatedneurogeneratorsetsrecruitedbythetwokindsofprocessingshouldbedifferent.However,engagingindeceptionappearstoswampouttheseeffects,asjustnoted.13(Allt

14、heresultsjustpresentedwerestatisticallyconfirmed.)Aswewillsee,however,inotherexperiments,thisswampingoutdoesnothappen.+AntoinetteR.MillerandJ.PeterRosenfeld3.5波形分析方法WaveletClassifierMethodVahid在2006年VahidAbootalebi,MohammadHassanMoradi,MohammadAliKhalilzadeh(2006).AcomparisonofmethodsforERPassessmentinaP300-basedGKT.InternationalJournalofPsychophysiology62:309-320在线影视下载站：HYPERLINK/百度影音/快播、高清在线观看站：HYPERLINK/针对传统以波幅、潜