ERP相关理论及实验设计

四、怎么做---实验程序

实验前
实验时 实验后


实验前
1、提出有价值、可操作性问题 2、疏理研究的基本理论、提出研究假设 3、设计出作业任务、刺激呈现、记录方式 （行为数据的采集，包括反应时间、按键 反应、正确率和错误率、以及事后的口语 报告（由于口语报告会产生大量肌电，所 以ERP研究一般不能进行实时的口语报告或 出声思维----）
（一）EEG的离线分析
1、合并行为数据和脑电预览 2、去眼电、心电、肌电伪迹 3、脑电分段 4、基线校正 5、去除伪迹 6、叠加平均 7、平滑化处理/数字滤波 8、总平均---得出ERP波形图
（分析步骤基本顺序不要轻易调 换）
B.ERP数据提取过程
EEG 放大 A/D 转 换 叠加 排伪 数滤 总 平 均 测量 绘图

二、做什么？

极高的时间分辨率
与行为数据的很好融合 一定程度上的发生源定位
考察事件认知的精细过程

考察不同反Hale Waihona Puke Baidu时与正确率时的ERP

对相关事件进行脑区定位，是以前反应时无法做到 的
选

题


事件差异：输入输出通道、事件的内容与 呈现顺序、要求的认知过程 个体差异 ：[年龄、性别、文化背景（民族如研究种族歧视）、语言、习俗-）、生理 （疾病）、心理（人格、情绪、技能、智 力-） ERP 事件、个体差异鉴别确认

将不同事件（条件）引起的脑电波形加 以比较，重点比较的内容包括：潜伏期、 始潜时和波幅等指标，两种条件造成的波 形在头皮上的分布情况，以及定位分析。
-4.0
峰——峰
-2.0
基线——峰
-200
2.0
200
400
600
800 ms
4.0
潜伏期
6.0
① 设置条件1与条件 2，分别产生A峰B峰。 ② 测量并比较峰A 与峰B的潜伏期、始潜 时、波幅等指标。 ③ 比较条件1与条件 2的波形在头皮的分布。
（任何区分只有相对意义，ERP的早期成分中包含EP，分析ERP时要求熟悉EEG 与EP的基本特征） 外源成分VS早期成分
为什么ERP可以通过叠加平均得出？

ERP的两个重要特征 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。
存盘
EOG 模滤
统计
模拟/数字 磁带记录 (离线式)
（二） ERP分析技术与方法


1、时域特征的分析 2、时频分析 3、脑电地形图与脑电 密度图 4、ICA与偶极子溯源 分析
（一）时域特征的分析


得到一系列波形后，要从中识别不同成分以及成 分所代表的心理意义是 ERP研究的技术难点。一般 通过峰潜伏期、波形及其头皮分布，参照总平均图 与相关研究文献进行判断，而丰富的经验也很重要。 波幅测量有基线－波峰和波峰－波峰两种，潜伏 期常以刺激起始点到波峰顶点之间的时间段代表。 一般认为，波幅反映大脑的兴奋性高低，而潜伏期 则是神经活动与加工过程的速度与评价的时间。
相减技术
相减技术的运用，对于提取更为纯粹的、与 心理机制相关的ERP成分具有重要意义。
实验时




1、电极的安置 （作用电极、参考电极、） 接地电极） 2、相关参数（电阻、放大倍数、带宽、釆 样率、陷波） 3、预实验（基本波形、眼睛动作、心电、 肌电、练习） 4、正式实验（创建文件名、记录安静时脑 电、监控伪迹）
实验后
（一）EEG的离线分析 （二）ERP分析 （三）结合已有研究对分析结果进行解释， 写实验报告或论文
ERP 基本理论与实验设计
苏州大学心理与教师教育实验教学中心 疏德明
ERP 简介


一、是什么？ 二、做什么？ 三、为什么做？ 四、怎么做？

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。
4.0
潜伏期
6.0
ERP的优势
极高的时间分辨率 ERP是刺激事件引起的实时脑电波，在时间精度可达到微 秒级（采样率可达20000次/秒）。 ERP可以与行为数据很好融合 特别是反应时间（RT）很好地配合，以研究认知加工过程 的规律。 一定程度上实现发生源的平面、立体定位 （不过空间分辨率不高，只能达到厘米级，主要的影响因素 是容积导体效应与封闭电场问题。另外，ERP只能采用数 学推导来实现脑电的源定位，比如偶极子，这种方法的可 靠性也是有限的） 无创性、设备相对简单，对环境要求不高
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）
ERP定义
广义: 凡是外加一种特定的刺激作用于机体，在给予刺激或撤 消刺激时，在神经系统任何部位引起的电位变化 。 属于心理生理学研究范畴 狭义： 凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统的某一部位， 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。
-4.0
峰——峰
-2.0
基线——峰
-200
2.0
200
400
600
800 ms
撤消刺激时引起电 位的物理量约等于 给予刺激时的1/7
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