不同领域ER的实验范式概论

第7章不同领域ERP的实验范式介绍注意、视知觉、记忆、语言、推理等研究中常用的实验范式。列举一些经典的研究。实验范式的重要性：实验设计、理解ERP实验结果、数据分析有重要的启发。大多数ERP实验范式源于行为研究。第一节经典的ERP实验范式经典范式1—Oddball一项实验中随机呈现同一感觉通道的两种刺激，两种刺激的概率相差很大。大概率称为标准刺激（standardstimuli），小概率称为偏差刺激(deviantstimuli)。如果让被试对偏差刺激进行反应，则偏差刺激成了靶刺激（target）。Oddball范式应用广泛，是产生P300、MMN等与刺激概率有关的ERP成分的实验范式，是学习ERP研究与应用的入门课程。Polich，J.UpdatingP300:AnintegrativetheoryofP3aandP3b，ClinicalNeurophysiology，2007，118：2128–2148P300的名称P300P3晚期正成分（latepositivecomponent）P3b（Pz）P3a(Fz)中线位置记录（Fz,Cz,Pz）标准刺激靶刺激非靶刺激刺激缺失ABA：一系列规律刺激中，偶然缺失一次刺激。无刺激也可引起ERP。（研究某些感兴趣情况下的习惯化的脑机制等。）B：刺激物分为三种，其中一种大概率（70％），偏差刺激分为两种，都是15％，被试只对一种偏差刺激反应。（研究某些感兴趣情况下的靶与非靶的关系。）P300的研究对P300成分本身的研究：刺激的概率、辨别难度、间隔时间、年龄、性别、药物等因素的影响，P300的脑内源。P300成分的临床研究：精神病人、多动症患者、酒精成瘾……经典范式2--

Go-Nogo两种刺激的概率相等Go刺激——令被试反应的刺激，即靶刺激Nogo刺激——不需被试反应的刺激特点：排除了刺激概率对ERP的影响；由于没有大小概率之分，大大节省了实验时间，但也丢掉了因大、小概率差异而产生的ERP成分。

第二节注意研究的实验范式空间注意:Cue-Target双耳分听1、、空空间间注注意意空间间注注意意：：基基于于视视觉觉情情景景中中位位置置的的选选择择性性注注意意。。行为为研研究究：：有有线线索索提提示示的的反反应应快快于于无无线线索索提提示示的的目目标标。。注注意意的的早早期期选选择择模模型型解解释释。。但无无法法明明确确地地将将注注意意的的机机制制与与信信息息加加工工的的特特定定阶阶段段相相联联系系。。空间间线线索索提提示示范范式式＋＋ValidCue＋＋＋＋InvalidNeutral经典典的的中中央央性性提提示示＋⊙固定定注注视视点点1400ms提示示箭箭头头200-500ms目标标50ms屏蔽蔽200ms(Lucketal.,1994)空间间注注意意的的一一项项ERP研研究究ERP的的高高时时间间分分辨辨率率适适合合于于探探索索信信息息加加工工的的阶阶段段。。目的的：：探探索索空空间间线线索索效效应应的的神神经经机机制制。。逻辑辑或或假假设设：：ERP可可以以提提供供视视觉觉系系统统中中早早期期（（感感觉觉））和和晚晚期期（（知知觉觉后后和和决决策策））阶阶段段的的信信息息加加工工指指标标，，可可以以探探明明线线索索提提示示的的刺刺激激是是否否表表现现更更快快或或更更强强的的感感觉觉反反应应？？实验设计：任务的范式为为Posner的线索提提示任务。两种条件：正正确提示（目目标出现在箭箭头指示的方方向，0.75）；错误误提示（目标标出现在箭头头指示的反方方向，0.25）。正确提示目标标更快的反应应效应：如果果这种效应来来自知觉过程程，则早期的的感觉相关的的ERP成分分出现差异；；如果来自决决策或反应偏偏差，则ERP早期成分分无差异，但但更长潜伏期期的晚成分有有差异。2、双耳分听听彻里（Cherry,1953）给给被试的两耳耳同时呈现两两种材料，让让被试大声追追随从一个耳耳朵听到的材材料，并检查查被试从另一一耳所获得的的信息。前者者称为追随耳耳，后者称为为非追随耳。。结果发现，，被试从非追追随耳得到的的信息很少，，能分辨是男男音或是女音音，并且当原原来使用的英英文材料改用用法文或德文文呈现时，或或者将课文颠颠倒时，被试试也很少能够够发现。鸡尾酒会效应应与双耳分听听(Chrry,1953)一项听觉选择择性注意的ERP研究研究问题：注注意操作发生生于早期阶段段（知觉）还还是晚期阶段段（决策、记记忆及行为输输出）？实验设计某些实验分组组中，要求被被试注意左耳耳，在其他实实验分组则要要求被试注意意右耳，然后后给予一系列列快速的脉冲冲式短声，每每只耳刺激数数各一半，为为了在两耳间间易于区分，，每只耳的音音调不同。要要求被试监听听注意的耳，，声调稍高一一点的变异短短声为靶，注注意到靶时按按键。注意左的实验验分组中的左左非靶与注意意右的实验分分级中同样的的左非靶的比比较。第三节知觉觉的实验范式式双稳态知觉（（bistableperception））可能的解释：：自下而上加工工（bottom-up）自上而下加工工(top-down)任务范式一任务范式二错觉实验范式式一错觉实验范式式二第四节记忆忆的实验范式式典型的三级加加工模型工作记忆（Baddeley等）一、工作记忆忆的实验范式式1、双任务范范式重复敲击（控控制条件）随机数字产生生以顺时针方向向按一个键盘盘上的键迅速重复词语语或数字（1、3、5………）2、N-back范式n-back范范式要要求被被试者者将刚刚刚出出现过过的刺刺激与与前面面第n个刺刺激相相比较较，通通过控控制当当前刺刺激与与目标标刺激激间隔隔的刺刺激个个数来来操纵纵负荷荷。当当n=1时时，要要求被被试者者比较较当前前刺激激和与与它相相邻的的前一一个刺刺激…………。刺刺激材材料：：字母母、单单词、、空间间位置置等。。该范式式的优优点在在于将将任务务设计计成在在工作作记忆忆上施施加一一连续续的、、参数数可变变的负负荷，，而其其他任任务需需要保保持恒恒定。3、连续续刷新任任务在屏幕中中央逐个个呈现一一系列字字母、数数字等，，系列长长度从3个项目目到8个个项目随随机，让让被试在在每一系系列结束束时，报报告此系系列的最最后3个个项目。。＋MKLinput注视点呈现3－－8个字字母输入屏幕幕空屏记忆刷新新任务范范式A.StudyPhase(14faces,SOA3s,duration1s)B.TestPhase(28faces,repeated50%,SOA3.2s,duration1s)二、经典典的学习习－再认认范式理张理舒TimeLearningStageTestStageOldNew1stPresentTypicalProcedures例：Examiningtheneuralbasisofepisodicmemory:ERPevidencethatfacesarerecollecteddifferentlyfromnames问题提出出：反映映再认记记忆有两两个指标标：记起起和熟悉悉性。已已有的ERP研研究表明明，与再再认记忆忆有关的的两个成成分：早早期（300－－500ms））的中部部额区,稍晚的的（500－700ms）左左侧顶区区的新旧旧效应。。后者反反映了再再认中的的记起（（recollection），但但对前者者的解释释存在争争议（概概念启动动，熟悉悉性？））。已有有比较面面孔与名名字的研研究没有有保证二二者在编编码阶段段的一致致性，从从而无法法排除编编码效应应。本研研究考察察面孔与与词语材材料线索索的回忆忆是否具具有不同同的神经经基础。。实验任务务为排除可可能的影影响因素素，对面面孔的进进行选择择和处理理。年轻的白白人，无无饰物、、眼镜或或面毛；；去除照照片背景景、头发发和耳朵朵；大小小、亮度度、颜色色相同；；黑色背背景呈现现……实验程序序18学习习－测验验blocks（学习习：12对；测测试：6张旧面面孔，6个旧名名字，3张新面面孔，3个新名名字）学习与测测验间隔隔时间被被试自己己掌握；；每个trials中中男性与与女性面面孔，男男性与女女性名字字相等；；刺激轮轮转，使使其有均均等机会会成为测测验阶段段的新刺刺激。每每个Block内的刺刺激顺序序随机化化。学习阶段段，判断断面孔与与名字是是否合适适；测验验阶段，，判断刺刺激是新新的还是是旧的，，如果判判断为旧旧的，则则需要进进一步的的反应判判断，即即记起还还是熟悉悉。数据记录录与分析析62导，，国际10－20系统统电极排排列，参参考电极极Cz和和CPz；阻抗抗低于5千欧，，带通0.1－－40Hz;采采样率250Hz,分分析时窗窗－100ms至刺激激后2000ms。分析比较较四种条条件：面面孔击中中，面孔孔正确否否定，名名字击中中，名字字正确否否定。电极位置置：额区区（F1/3/5/2/4/6），，顶区（（P1/3/5/2/4/6）。分析时窗窗：100-300,300-500,500-700,700-900.多元方差差分析：：新旧××左右半半球×定定位（额额区和顶顶区）××位置（（上、中中、下））。总平均图图地形图分分析结论面孔提取取线索与与前区新新/旧效效应和晚晚期的右右前额有有关，而而名字线线索与中中部额区区及左侧侧顶区效效应有关关。研究究的结果果证明回回忆面孔孔与名字字可能涉涉及不同同的认知知操作。。提示：列举上述述研究时时，并没没有详细细提及行行为指标标的结果果。行为指标标也很重重要，最最好能结结合起来来解释，，如果行行为指标标与ERP指标标效应一一致，更更能说明明问题。。第六节语语言实实验范式式人类是如如何从各各种声音音中识别别语言的的？从很小的的时候起起，人类类就能学学习和使使用语言言，他（（或她））是怎么么实现这这一过程程的？语言的心理理加工过程程是如何进进行的？失语症的产产生原因是是什么？……一、与语言言有关的ERP成分分三、语言有有关的ERP研究1ERP与语言知知觉失匹配负波波（Mismatchnegativity,MMN）Oddball范式式，听觉刺刺激。偏差差刺激出现现后100－200ms的负负波，额区区头皮分布布，脑内源源为初级听听觉皮层和和额叶。在被试看电电影、阅读读、睡觉或或昏迷时也也能记录到到。运用MMN的语言知知觉研究Näätäänenetal.(1997)被试：土生生土长的爱爱沙尼亚人人和法国人人。刺激：不同同的爱沙尼尼亚元音字字母（S：：[e]；；D：[öö],[õ],[o],[e/ö]）结果：爱沙沙尼亚人，，四种偏差差刺激都诱诱发MMN；法国人人，[õõ]诱发发MMN明明显更小。。解释：语言言经验影响响前注意水水平的听觉觉语言知觉觉。对频率不同同刺激的反反应2单词与与句子理解解中的ERP成分（1）语义义加工：N400N400是是负走向波波，潜伏期期在300-500ms，右右侧中央区区最大，但但受刺激材材料与通道道影响，脑脑内源为前前颞叶。““N400效应”是是指两种条条件（如语语义反常与与规范，不不相关与相相关等）下下的N400差异波波。通常认为N400反反映了从语语义上将刺刺激整合到到先行背景景的难度。。诱发N400的实验验范式：句尾畸义词词（经典范范式）。相关词与无无关词（讲讲述－故事事……，清清洗－危险险……）。。新词与旧词词。文字与非文文字符号。。图片命名。。（罗跃嘉，，2010,事件相相关电位原原理与技术术）（2）句法法加工左前额负波波（leftanteriornegativity，，LAN））存在两个LAN，一一个是早期期的左前额额负