事件相关电位

事件相关电位
一、基本原理
二、设备介绍
主讲人：廖小梅
• 1、是什么？
• 2、做什么？ • 3、怎么做？
大脑皮层的基本结构
• 大脑表面被中央沟、顶枕裂及大脑外侧裂分成额 叶、顶叶、枕叶和颞叶
大脑皮层神经细胞构成
• 新皮层则形成一定的层次，每一层主要由形态相 似的细胞聚集而成，一般可分为6层，由外向内 分别为：（1）分子层；（2）外颗粒层；（3） 外锥体细胞层；（4）内颗粒层；（5）内锥体 细胞层；（6）多形细胞层
• 活的人脑（身体其它部位也一样）总会不断放电，称为 脑电（EEG），但成分复杂而不规则。正常的自 发脑电一般处于几微伏到75微伏之间。 • 而由心理活动所引起的脑电比自发脑电更弱，一 般只有2到10微伏，通常淹埋在自发电位中。所 以ERP需要从EEG中提取。 • 通过叠加技术获得的与事件发生进程有锁时 （time-lock）关系的脑电就称为事件相关电位 （ERP）
脑诱发电位的特征和产生机制
• 诱发电位（EP，evoked potentials）记录的是 神经系统对刺激本身产生的反应，因此，按刺激 的种类可以分为听觉诱发电位、视觉诱发电位和 体感诱发电位，也有嗅觉和味觉等诱发电位。
三个概念的区别与联系
• EEG（electroencephalography) :脑电图，由脑 电仪直接记录到的电位与时间的相互关系的平面 图。 • EP (evoked potentials)：神经系统对刺激本身产 生的反应。（普通的诱发电位） • ERP (event-related potentials)：既与刺激的物 理属性相关又与心理因素相关。
名词来源
原称：诱发（脑）电位，强调刺激引起，针对“自发电位”而 言。Evoked（Brain）Potentials = EP
由于认知EP不仅外界刺激感觉所致，尚来自主动的自上而下的 心理因素，故改为“事件相关（脑）电位”（1969，Herb Vauhan）。Event-Related（Brain）Potentials = ERPs 平均诱发电位。强调经过计算机平均。Average Evoked Potentials
δ波 0.5~3.5Hz θ波 4~7Hz α波 8~13Hz β波 14~25Hz γ波 26Hz以上
Schwab分类
Walter分类
EEG 波形特征
α 波通常分为类正弦波、半弧状和锯齿状，波幅平均为 30～50μ V，最高不超过100μ V。一般以枕部最高，其次 为顶、额部，最低在颞部。正常情况下应有明显的调幅 现象。 β 波波幅约5～30 μ V，一般为20 μ V左右。可见于全头 部，且主要见于中央区及额区。 慢波（ θ 波、 δ 波）波幅较低，多为 10 ～ 30 μ V ，均不 超过 50 μ V 。 θ 波主要散见于颞部， δ 波仅散见于前头 部。
脑电图的图形分类
• 1、α 脑电图：α 波占优势，特别是在枕、顶部。占正常脑 电图的大多数。
• 2、β脑电图：占正常脑电图的6％左右。在额、中央区其 波幅最高。 • 3、不规则脑电图：见于正常人的10％。主要特点是α 波不 规则，调幅现象不明显，在额部波幅较高。 • 4、平坦脑电图：见于正常人的7％，以肥胖者多见。α 波 波幅（不超过20μ V，以10μ V左右多见）和出现率均较低， β波振幅也很低（不超过10μ V）。 • 5、α 波与β波交替型脑电图：多见于老年前期。α 波与β波 交替出现，波幅大致相近。
• ⑤同步化和去同步化：神经细胞在电活动过程中建立的在 位相上、起止上的时空一致性
脑电的分类
• （一）频率分类 • （二）波形特征分类 • （三）图形分类
EEG频率分类
慢波
δ波 θ波 α波 中间快波 β波 快波 γ波
0.5 ~ 3Hz 4 ~ 7Hz 8 ~ 13Hz 14 ~ 17Hz 18 ~ 30Hz 31Hz以上
• 考虑到ERP研究的特殊性，目前实 验中多用32导、64导或128导的 电极帽，以64导居多。图
MagLink Electrode Cap
Neuroscan Quik－Cap 32/64导电极帽记录电极排列示意图 圈内电极为64导所需电极
ERP实验步骤注意事项
一、预约被试
1、大学生被试应避免与实验目的不利的科系。 2、被试参加实验前应有充分休息。
ERP的研究分类
特点及其影响因素
成分研究
起源及产生机制
ERPs 研究
应用研究
心理生理
注意、记忆、语言加 工、知觉、意识等
神经精神科、昏迷 愈后、辅助诊断等 航空、航天、航海、 恶劣环境条件等 智能评估、音乐认知 能力、健康评估等
临床应用 特因条件
功能评估
ERP的发展趋势
1966: 177 1967-68: 1501 1969-70: 1971 1971-72: 2063 1973-74: 2216 1975-76: 2538 1977-78: 2624 1979-80: 3445 1981-82: 4208 1983-84: 4416 1985-86: 4538 1987-88: 4610 1989-90: 4804 1991-92: 5479 1993-94: 5386 1995-96: 5461 1997-98: 5888 1999-00: 6205 2001-02: 6299 2003-04: 6996 ERPs论文保持逐年递增的发展趋势，具有很大的发展潜力。
2、电极的标准位置应适当分布在头颅所有部位； 3、电极位置的名称应结合脑部分区（额、颞、顶、枕）： F、C、T、P、O 4、应迚行解剖学研究，确定标准电极下是哪个皮层分区； 5、国际通用阿拉伯数字：左奇、右偶， 零点（zero）代表头颅正中位 A1、A2代表左右耳垂
10-20电极导联系统电极名称匹配一览表
ERP实验室
• 尽可能进离人群和车辆，进离电动设备、高频电辐射源。 • 应保持隔声安静。
• 良好照明条件，可调及遮光设备。
• 良好的通风及合适的温度。 • 实验室宽敞，准备间或监测间、被试实验记录间。 有洗 头设备 • 器材：Neuroscan 脑扫描仪 附属用品（电极帽、导电膏、钝头注射器等）
必备物品（酒精、棉签、双面胶、视力表等）
ERP 的概念
• 1965年Sutton提出事件相关电位（ERP） • ERP（Event-related potentials）事件相关电 位：凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统 或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，在 脑区引起的电位变化。
ERP的基本原理
EEG含有心理与生理信息，但不是信息引起的波形本身， ERP是信息引起的波形本身，但淹没在EEG中，通常观察不到 ，需提取。
• ERP是平均诱发电位 叠加n次后的ERP波幅增大了n倍，因而需要再 除以n，使ERP恢复原形，即还原为一次刺激的 ERP数值。所以ERP也称为平均诱发电位，平均指 的是叠加后的平均。这样就获得了所希望的事件 相关电位波形图。
ERP的基本特征
ERP是一项无损伤性脑认知成像技术，其电 位变化是人类身体或心理活动有时间相关的脑电 活动，在头皮表面记录到并以信号过滤和叠加的 方式从EEG中分离出来。
1、频率（或周期）； 2、波幅；3、位相
用快的送纸速度记录下来的脑电图一般呈正弦波样外观。
振幅
基 线
90度
周期
180度 （位相倒转）
脑电位相图
脑电的其它一些基本概念和特征
• ①脑电节律：脑电中式样相同、周期一致，而且是重复出 现的活动。 • ②脑电基线：脑波上下偏移的中心轴线即为基线。 • ③调幅：具有基本频率脑波波幅有规律地由低渐渐增大以 后又渐渐变小的过程。 • ④背景节律：在记录中最为突出和明显的节律。
ERP的提取
特性：（1）淹没，约2微伏 ~ 10微伏。（2）两个恒定：潜
伏期、波形。 • 叠加平均基本原理 事件相关脑电有两个重要特性：潜伏期恒定、波形恒 定；与此相对，自发脑电则是随机变化的。 所以，可以将同一事实多次引起的多段脑电记录下来， 但每一段脑电都是各种成分的综合，包括自发脑电（噪 音）。将由相同刺激引起的多段脑电进行多次叠加，由于 自发脑电或噪音是随机变化，有高有低，相互叠加时就出 现正负抵消的情况，而ERP信号则有两个恒定，所以不会 被抵消，反而其波幅会不断增加，当叠加到一定次数时， ERP信号就显现出来了。
ERP的特点
• ①ERP是一种特殊的诱发电位，属于近场电位； • ②一般要求被试实验时在一定程度上参与实验； • ③刺激的性质、内容和编排多样，目的是启动被 试认知过程的参与； • ④ERP成分：“外源性成分”（与刺激的物理属 性相关）；“内源性成分”（与心理因素相关）； 中源性成分（与刺激的物理属性相关又与心理因 素相关） 额
英文名称
Inferior frontal Frontal
电极代号
F7、F8 F3、Fz、 F4
Frontal pole Fp1、Fp2
颞
中央
Temporal
Central
T3、T4
C3、Cz、 C4
后颞
顶 枕 耳
Posterior temporal
影响脑电的因素
• ①与脑发育情况和体质特点有关的因素：包括年 龄差异和个体差异。 • ②一过性、可逆性的脑电图生理变化：包括精神 活动、外界刺激、意识变化、体内生化学改变等。 • ③病理变化：如脑部疾病，此时在脑电图上可以 观察到与生理变化完全不同的病理波(如棘波)， 也可以出现与生理变化不易区别的病理波(如慢 波) 。
脑电图（EEG）
• 脑电图（EEG）：（electroencephalogram） 1929， Hans Berger 脑细胞无时无刻不在进行自发性、节律性、综合 性的电活动， 将这种电活动的电位作为纵轴，时间特征为横轴， 记录下来的电位与时间相互关系的平面图即为脑 电图（EEG）