ERP脑电实验室

ERP心理实验室

1.方案背景

ERP可将刺激事件包括视觉、听觉、体感等物理刺激和心理因素在大脑内引起的相应反应真实客观的表现，为研究大脑功能提供可靠的实验技术方法，是心理学研究不可缺少的工具。在认知心理学、精神病学、运动医学、人体工程学等领域得到广泛的应用。

ERP被誉为“观察脑高级功能的窗口”。ERP（事件相关电位）指的是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，在脑区所引起的电位变化。近年来，随着认知神经科学研究的突飞猛进，ERP更是受到脑科学界更为广泛的关注。就认知神经科学而言，它是侧重于研究认知过程神经机制的交叉学科，而ERP的优势正是具有很高的时间分辨率（毫秒），此外，ERP便于与传统的心理测量指标－反应时有机地配合，进行认知过程研究，且具有无创性。多导联ERP设备的应用，也很好地解决了其空间分辨率的局限。 ERP/EEG的研究已经深入到心理学、生理学、医学、神经科学、人工智能等多个领域，发现了许多与认知活动过程密切相关的成分等等。

2.ERP系统的主要功能

本实验系统的脑电电极帽采用先进的纯银镀氯化银的电极，电极的排列方式采用习惯用的10/20排列方式。每套实验系统配置了并口整体插拔和单电极插拔两种插拔方式的两种电极帽。

2.1教学功能

ERP基本知识呈现。包括ERP神经学基础、ERP记录与提取以及ERP子成分介绍等。配合实验示例可以方便地应用于课堂教学。

5个经典ERP实验示例。包括P300实验、MMN实验、GoNoGo实验、N170实验和情绪实验。每个实验均包括实验简介、方法与程序、实验运行、数据分析、结果与讨论、参考文献等六部分。

在这5个经典ERP实验教学范例中，P300是Sutton等1965年发现的，是晚正成分的第三个正波P3。这是一个主要与心理因素相关的内源性成分。其潜伏期反映对刺激物的评价或分类所需要的时间，波幅反映背景或工作记忆表征的更新；MMN是Näätänen等在1978年应用

Oddball实验模式报道了失匹配失波（Mismatch Negativity, MMN）。它反映了脑对信息的自动加工，证实了人脑信息自动加工的存在；Go/NoGo任务是一种反应/不反应任务，基本任务是对Go刺激进行反应，对NoGo刺激抑制反应。Go/NoGo任务可用于评定注意的脑电活动水平与中枢兴奋剂疗效之间相关性；N170反映的是面孔识别早期的预分类结构编码特征，N170波反映了面孔识别的知觉编码阶段特征，而不是后期的知觉加工阶段特征；应用ERP技术可对情绪的生理方面进行探索。目前学界已达成的共识是，情绪既与外周神经活动也与中枢活动相关，而后者正是ERP研究关注的领域，即通过脑电测量来收集有关情绪的电生理证据。

在实验简介部分，会对5个实验的背景知识进行阐述，可供教师教学使用；在方法与程序部分，详细介绍了进行ERP实验的流程，清晰再现实验步骤；在实验运行部分，可呈现经典实验程序，学生亲自体验实验过程，同时采集脑电数据；在数据分析部分，对ERP数据分析过程，数据呈现格式进行介绍，使学生更直观了解ERP技术；在结果与讨论部分，对数据结果进行讨论分析，解释实验意义。

通过经典实验的方法程序展现，让学生亲身体验实验的每个过程，让学生直观的了解ERP 技术，领悟ERP实验的目的和意义，从而深刻掌握ERP实验的精髓，实现学以致用、知行合一的目的。

2.2用户管理功能

提供用户合法登录，包括重新登录、退出系统、系统配置及修改密码、用户列表和添加用户等功能。

用户权限分为管理员权限和普通用户权限两种。管理员可以添加用户、查询用户、删除用户，并可以查询或删除所有用户的实验结果；普通用户只拥有选做实验的权限，可以修改密码，但只能查询自己的实验结果。

2.3数据管理功能

当前用户结果：列出当前用户名义下的所有实验结果，进行报表生成并打印输出。

所有用户结果：与当前用户结果相似，但只有管理员能够查看所有用户结果。

查询：可以通过用户名、被试姓名、实验名称和实验时间进行查询，查询结果格式与当前用户结果下的结果列表相同。

2.4离线分析功能

中文界面，直观友好。

离线再参考、滤波、伪迹去除、眼电矫正、分段、基线矫正、平均等功能。

图3-1 ERP脑电放大器

3.设计方案

3.1实验场所

ERP心理实验室应该选择在安静、周边没有大的干扰源（如信号发射塔、电动设备、高频电辐射等）的房间，避免外界声、电对脑电信号及被试心理状态的影响。实验室需保持空气干燥，如湿度过高，可能会引起仪器设备腐蚀或漏电。

ERP心理实验室分为两个房间：主试间及被试间。主试间为实验人员操作房间，对环境无特殊要求；被试间为被试进行实验的房间，以使被试感觉舒适为宜，环境要求相对较高，需注意以下几点：用隔音材料隔断，尽量做到隔音，避免噪声影响被试完成实验任务；被试间不能有窗户等外源强光；被试间照明系统应可调节光线强度，以适应不同被试或实验对光强的需求。可以安装几盏照度不同的灯，需要时可开关一盏或几盏等。照明等需尽量远离被试，避免干扰；被试间需安装空调，以保持合适的温度，以免被试出现焦躁、出汗或寒颤等心理或生理反应，影响信号质量；为保证信号质量，被试间应尽量不安装其他使用交流电的仪器设备；实验台为无金属滚轮木制桌椅；被试用座椅为单人沙发或无金属滚轮软椅，靠背略高，以免不合适；在准备间安装洗头设备。

图3-2 ERP实验室平面图

1）主试间

用于准备实验和监控实验。内有：

⏹两台计算机，1号机向用户呈现刺激，2号机用于记录脑电信号，两台机器通过分

屏器同时与屏蔽室内的显示器相连；

⏹一个监视器，用于监视屏蔽室内的被试；

⏹一个麦克风，与1号机相连，向屏蔽室内的被试发送指令；

⏹ERP放大器及标记设备

⏹准备工作台用于前期戴帽子，填写实验表格，有吹风机。

⏹空调

⏹普通日光灯