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ERP—系统初步ERP—系统初步.doc
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2022-06-18
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ERP—系统初步ERP—系统初步
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EEG/ERP 脑电分析系统初步
摘 要:本文介绍了脑电波 EEG 的产生机制、特征等基本知识,介绍了 ERP
的特征、分类、基本原理、测试方法、刺激模式、影响事件相关电位的因素和
ERP 研究的应用。并对 EEG/ERP 脑电分析系统的各个方面作了说明。
关键词:EEG;ERP;脑电分析
1 引言
大脑在头盖骨的覆盖和保护下。而头皮,即一层薄薄的皮肤,则覆盖在头盖
骨之上。紧贴在头盖骨下方的大脑的最大的部分就是大脑皮层。大脑皮层由神
经细胞(神经元)组成;大多数神经元彼此相联共同作用,并与大脑其他部位
形成联结。大脑皮层神经元不停地发送、接收神经冲动信号,即使在睡觉时也
不例外。在生物、医学或更广泛的意义上,大脑皮层脑电活动的消失就意味着
死亡。
大脑皮层的功能包括抽象思维、推理、对头部肌肉无意及随意的控制,以及对
机体、内脏和特殊神经刺激的识别。大脑皮层的特定脑区处理或产生各种信号。
比如说,枕叶负责处理视觉信息,而顶叶则负责处理机体感觉信号,例如皮肤
痛觉或温度觉。
感觉由外周传入大脑的低级中枢,再到皮层的各个脑区。由于大脑皮层紧挨
着头盖骨,因而在对应大脑特定脑区的头皮上安置电极就能测到活跃着的神经
元的放电情况。用电极对大脑的活动进行记录就叫做 electroencephalogram
或 简 称 EEG ( 其 中 electro = electrical, encephelo = brain, gram =
record).
刺激动物的身体能使脑波发生变化,他利用这种变化来研究身体之部位与大脑
皮质区的关系,并探讨大脑皮质区的功能,成为后来神经诊断学中诱发电位(
evoked potential )发展的基础。
目前量测脑波记录可分为两种,一是脑电波( electroencephalogram,
1
EEG ),测量大脑皮质的电流,大脑皮质的电流是发生在细胞外的电流,是由
细 胞 群 与 其 他 细 胞 群 之 间 的 电 位 差 形 成 的 。 另 一 是 脑 磁 波 (
magnetoencephalographic, MEG ),此乃根据法拉第定律─电生磁,当
脑神经活化时所产生的电讯号会引发磁场变化,所侦测到讯号的大小即为脑磁
波。
2 EEG (脑波)
EEG 的电极主要侦察在其正下方的脑区的活动情况。不过,其接收的信号来
自成千上万的神经元。事实上,一平方毫米的大脑皮层上有 10 万多个神经元。
一个人在警觉状态下大脑皮层的各个脑区都忙于 接收、整合和发送信号,而这
些活动都将被 EEG 侦察到。只有当一个区域的输入信号与其自身的脑电活动同
步时,才能够在 EEG 中区分出简单、周期性的波形。
1929 年,一位叫汉斯"博尔格的奥地利生理学家发现,安置在脑皮上的电极
能够检测到各种各样的脑电活动。在证实这些记录确实是大脑活动而不是肌肉
或头皮运动的产物后,科学家们就开始了对这些“脑电波”的研究。今天在医学
上,EEG 仍旧是一个有用的检测工具。而医学和基础研究中,关于特定脑波与
睡眠期、情绪状态、心理整体情况、心理操作类型之间的相关研究也还在继续。
EEG 记录的四种简单周期波为 alpha, beta, delta, 和 theta 波。我们用频率
( Hz ) 和 振 幅 来 标 定 这 些 波 。 头 皮 电 极 记 录 的 振 幅 以 微 伏 为 单 位 ( uV
或 l/l,000,000 伏)。
2
3 事件相关电位(简称 ERP)
3.1 事件相关电位 ERP 简介
对大脑高级心理活动如认知过程作出客观评价,我们很难将意识或思维单纯
归于大脑某一部位组织、细胞或神经递质的改变,因为仅采用具体、微观的自
然科学手段如神经分子生物学、神经生化学难以解决具体的心理活动。二十世
纪六十年代,Sutton 提出了事件相关电位的概念,通过平均叠加技术从头颅表
面记录大脑诱发电位来反映认知过程中大脑的神经电生理改变,因为事件相关
电位与认知过程有密切关系,故被认为是“窥视”心理活动的“窗口”。神经电生理
技术的发展,为研究大脑认知活动过程提供了新的方法和途径。
(一)诱发电位的特征
事件相关电位(ERP)是一种特殊的脑诱发电位,通过有意地赋予刺激仪特
殊的心理意义,利用多个或多样的刺激所引起的脑的电位。它反映了认知过程
中大脑的神经点生理的变化,也被称为认知电位,也就是指当人们对某课题进
行认知加工 时,从头 颅表面记 录到的脑 点位。经 典的 ERP 主 要成分包括
P1、N1、P2、N2、P3,其中前三种称为外源性称为,而后两种称为内源性成
分。这几种成分的主要特点是:首先不仅仅是大脑单纯生理活动的体现,而且
反映了心理活动的某些方面;其次,它们的引出必须要有特殊的刺激安排,而
且是两个以上的刺激或者是刺激的变化。其中 P3 是 ERP 中最受关注和研究的
3
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