事件相关脑电位实验教程.ppt

前言 认知事件相关脑电位实验教程 第一讲 绪论 ERPs的发展史 ERPs的学术范畴 认知科学研究发展趋势 EEG（electroencephalogram） 1929， Hans Berger EP（Evoked Potentials） 1875，Richard Calton， 兔脑表面 1947，Dawson， 照相叠加技术， 人 ERPs （Event-related potentials） 1951，Dawson， 平均技术 ERPs论文保持逐年递增的发展趋势，具有很大的发展潜力。 ERPs的学术范畴 Psychophysiology Cognitive Neuro-science侧重研究认知过程的神经机制。 ERPs：高时间分辨率，与RT配合进行认知过程研究。 实时性（ERPs和ERF）的重要性 研究内容上越来越重视环境对认知能力的影响： 进化、生态 越来越重视“跨学科”、“多层次”的研究策略 研究方法上越来越注重采用无损伤性实验技术： ERPs与脑成像 第二讲 ERPs的概念及其神经电生理学基础 大脑皮层的基本构造 EEG基本知识 ERPs的概念和特点 ERPs的形成机制 100～160亿神经细胞、100万亿个突触以及比其更多10倍的胶质细胞 EEG基本知识 产生基本原理 构成脑电自动节律的主要是锥体细胞，尤其是深层的大锥体细胞。大锥体细胞具有形成有效电场的特定条件：细胞排列井然有序，其顶树突更是平行并列；顶树突长，其实体表面积比细胞体大约10倍以上，接触面积大为增加;顶树突较粗，具有较低的阻抗。 在广阔表面积上的众多突触点的电活动，若是方向一致而且阻抗又较低的话，就容易被总和成为一个有效电场，这时，即可记录到一个综合性的突触后电位，连续不断的综合性突触后电位即是脑电波的主体电活动。 EEG分类 Event-related potentials & Event-related brain potentials 狭义：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。 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。 ERPs的基本特点 1、ERPs是一种特殊的诱发电位，属于近场电位（near-field potentials -- 记录电极位置距活动的神经结构较近）； 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； 4、ERPs成分除受物理刺激特性影响的“外源性成分”， 还包括“内源性成分”，ERPs不像普通诱发电位记录 神经系统对刺激本身产生的反应，而是大脑对刺激带来的信息引起的反应，反映的是认知过程中大脑 的神经电生理改变。 第三讲 ERPs的技术原理 ERPs提取的基本原理 平均技术的局限性 几个重要概念 EEG对ERPs的淹没 叠加平均基本原理 ERPs波形恒定 潜伏期恒定 叠加n次：信噪比提高√n 倍 例如： ERPs=0.5×EEG n=100 — 100×ERP — 10×EEG —ERPs=5×EEG 信噪比的改善程度和刺激次数成平方根的比率关系，限制了平均技术更大限度地降低噪声和提取ERPs信号的能力。 平均技术只能改善信噪比，不能完全消除噪声。 补救方法：重复测试是最简便有效的方法。 不要过分相信平均技术的作用，盲目增加平均次数不能消除所有伪迹（50Hz、爆发性的肌电伪迹等） 采样率 放大倍数（增益，Gain） 频带宽度 频率相应曲线 低端频响－－高通（High-pass） 高端频响－－低通（Low-pass） 时间常数（TC，time constant） TC＝1/（2 π fL） 时间常数的设定数值直接影响ERPs波形是否失真，至关重要。 第四讲 ERPs实验的基础设施 ERPs实验室 电极安装 电极导联 尽可能远离人群和车辆，远离电动设备、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。 器材：Neuroscan 脑扫描仪 附属用品（电极帽、导电膏、钝头注射器等）