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ERP分類(lèi)

2023年02月16日 10:41點(diǎn)擊：5681來(lái)源：北京津發(fā)科技股份有限公司>>進(jìn)入該公司展臺(tái)

深度解讀 |常見(jiàn)的腦電設(shè)備

01早期聽(tīng)覺(jué)感覺(jué)反應(yīng)ERP成分

02早期視覺(jué)感覺(jué)反應(yīng)ERP成分

03選擇性注意N2家族ERP成分

04認(rèn)知決策分配P3家族ERP成分

05決策-反應(yīng)相關(guān)的ERP成分

06語(yǔ)言加工相關(guān)的ERP成分

事件相關(guān)電位（event-related potential, ERP）是一種特殊的腦誘發(fā)電位，通過(guò)有意地賦予刺激以特殊的心理意義，利用多個(gè)或多樣的刺激所引起的腦的電位。提供的是關(guān)于腦的高級(jí)功能的信息，多與認(rèn)知過(guò)程相關(guān)。而且在50-400ms 范圍內(nèi)波的時(shí)間特性在正常人中較恒定，提示其診斷及預(yù)測(cè)價(jià)值較高。

EEG/ERPs是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)經(jīng)常使用的研究手段之一。采用事件相關(guān)電位技術(shù)對(duì)意識(shí)障礙患者進(jìn)行評(píng)估具有以下優(yōu)點(diǎn)：ERP是刺激事件引起的實(shí)時(shí)腦電波，在時(shí)間精度可達(dá)到微秒級(jí)。比較高的時(shí)間分辨率是ERP的主要優(yōu)勢(shì)，ERP也可以和行為數(shù)據(jù)，特別是反應(yīng)時(shí)間（RT）很好地配合，以研究認(rèn)知加工過(guò)程的規(guī)律。

早期聽(tīng)覺(jué)感覺(jué)反應(yīng)ERP成分

01 P50

聽(tīng)覺(jué)ERP早期成分主要包括腦干誘發(fā)電位（BAEP）、中潛伏期反應(yīng)（MLR）和之后的P50、N1等。P50是在MLR之后在頂區(qū)產(chǎn)生的一個(gè)幅值較小但穩(wěn)定的正成分，通常不受情緒和認(rèn)知因素影響，峰值潛伏期在50ms左右。

通常采用配對(duì)刺激或訓(xùn)練-刺激范式誘發(fā)，主要用于研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)的感覺(jué)門(mén)控系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中給予一對(duì)相同的聽(tīng)覺(jué)刺激（S1和S2），每個(gè)刺激之后大約50ms都會(huì)出現(xiàn)P50，但是S2引起的P50幅值通常顯著小于S1，這就是“P50抑制”。通常用P50差異（S2/S1）來(lái)量化抑制程度，比率越大，代表S2和S1誘發(fā)的P50差異越小，感覺(jué)門(mén)控越弱；比率越小，代表S2和S1誘發(fā)的P50差異越大，感覺(jué)門(mén)控越強(qiáng)。這種門(mén)控機(jī)制反映了大腦對(duì)信息過(guò)載的抑制機(jī)制，可以用來(lái)評(píng)估特殊群體的感覺(jué)門(mén)控抑制能力。

圖2: 聽(tīng)覺(jué)P50的抑制作用

02 N1

N1成分是聽(tīng)覺(jué)刺激出現(xiàn)后，在80-120ms達(dá)到峰值的一種負(fù)誘發(fā)成分，一般可在全腦區(qū)記錄到，但往往其波幅最大的區(qū)域是額中央?yún)^(qū)。N1受刺激物理屬性的影響較大，隨著聲音刺激強(qiáng)度的增大，N1波幅增大，潛伏期縮短；隨著短音頻率的增高，Nl波幅會(huì)有所降低。N1對(duì)注意敏感，是早期的聽(tīng)覺(jué)注意成分。在聽(tīng)覺(jué)選擇注意的ERP研究中，注意耳的標(biāo)準(zhǔn)刺激相對(duì)于非注意耳的標(biāo)準(zhǔn)刺激產(chǎn)生顯著增強(qiáng)的N1，即“N1注意效應(yīng)”。

圖3：聽(tīng)覺(jué)N1的注意效應(yīng)

03 失匹配負(fù)波MMN

失匹配負(fù)波（MMN）是指被試處于相同的標(biāo)準(zhǔn)刺激重復(fù)序列時(shí)，因偶然出現(xiàn)不匹配的偏差刺激時(shí)所觀察到的一種負(fù)波。MMN的出現(xiàn)通常發(fā)生在50ms的偏差刺激之內(nèi)，峰值潛伏期在100-250ms之間，它在中央?yún)^(qū)的中線位置最大。由于偏差刺激出現(xiàn)的概率很小，且與標(biāo)準(zhǔn)刺激差異甚小，因此在由標(biāo)準(zhǔn)刺激和偏差刺激組成的一系列刺激中，偏差刺激時(shí)標(biāo)準(zhǔn)刺激的一種變化，所以MMN被稱(chēng)為失匹配負(fù)波。

圖4：失匹配負(fù)波

早期視覺(jué)感覺(jué)反應(yīng)

01 C1

通常起始于刺激后40-60ms，在80-100ms達(dá)到峰值。最大幅值出現(xiàn)在頭皮后部的中線電極位置，具有極性變化，來(lái)自V1區(qū)（初級(jí)視覺(jué)皮層），在距狀裂周?chē)？赏ㄟ^(guò)上視野的刺激誘發(fā)負(fù)向C1波。C1反映初級(jí)視覺(jué)加工過(guò)程，對(duì)刺激的物理屬性敏感，如對(duì)比度、亮度、空間頻率等

圖5：早期視覺(jué)C1反應(yīng)

02 N1

視覺(jué)N1包含多個(gè)子成分。子成分1在刺激后100-150ms達(dá)到峰值，位于頭前部電極位置；子成分2在刺激后150-200ms達(dá)到峰值，來(lái)自頂葉皮層；子成分3在刺激后150-200ms達(dá)到峰值。N1 成分指示注意辨別過(guò)程。

03 N170與頂正波

頂正波（vertex positive potential，VPP）是面孔刺激與非面孔刺激的差異波，在150-200ms間達(dá)到峰值，位于中央?yún)^(qū)頭皮的中線部位。N170是指在右半球外側(cè)枕葉電極位置發(fā)現(xiàn)的，面孔刺激比非面孔刺激誘發(fā)更負(fù)的電位，約在170ms左右達(dá)到峰值。倒置面孔比正向面孔誘發(fā)更大的N170，稱(chēng)為倒置效應(yīng)或面孔特異性。

圖6：N170 ERP反應(yīng)

選擇性注意N2家族ERP成分

N2a或稱(chēng)MMN：N2a由聽(tīng)覺(jué)失匹配條件下自動(dòng)誘發(fā)的效應(yīng)，刺激與任務(wù)無(wú)關(guān)時(shí)也會(huì)被誘發(fā)，這一效應(yīng)通常被稱(chēng)為失匹配負(fù)波。約100-200ms附近的負(fù)向波。

N2b或稱(chēng)前部N2成分：異常刺激是與任務(wù)相關(guān)的，對(duì)于聽(tīng)覺(jué)刺激，主要在中央?yún)^(qū)位置，視覺(jué)刺激在某些情況下也會(huì)誘發(fā)N2b成分。

N2c或稱(chēng)后部N2成分：主要分布于頭皮后部區(qū)域，由任務(wù)相關(guān)的靶刺激誘發(fā)，很像P3波形，而且不常出現(xiàn)的靶刺激會(huì)誘發(fā)更大的N2c成分。

N2pc或稱(chēng)對(duì)側(cè)負(fù)波：出現(xiàn)時(shí)間與N2c成分大致相同，出現(xiàn)在被注意物體的對(duì)側(cè)后部頭皮，反應(yīng)了注意力集中的某個(gè)方面。N2pc是與視覺(jué)空間注意分配相關(guān)的僅有1個(gè)的ERP指標(biāo)。 N2pc和注意的轉(zhuǎn)移無(wú)關(guān)，而是反映了注意轉(zhuǎn)移完成后的空間選擇注意機(jī)制。同時(shí)，也可能反映了在靶刺激選擇加工之前，任務(wù)相關(guān)的靶刺激空間特異性加工。

圖7：N2pc 示意圖

認(rèn)知決策分配P3家族ERP成分

P300是偏差刺激后300ms左右出現(xiàn)的正向波。由隨機(jī)出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)刺激中的小概率差異刺激引出，表示大腦對(duì)差異刺激的探測(cè)過(guò)程。P300起源于腦內(nèi)廣泛結(jié)構(gòu)，如海馬、顳上溝、前額葉腹外側(cè)、頂內(nèi)溝，是ERP中研究量最大，應(yīng)用非常廣的成分。實(shí)驗(yàn)研究表明，P300的腦內(nèi)源不止一處，這也說(shuō)明它不是一個(gè)單純的成分，而是一個(gè)大家族，與多種認(rèn)知加工有關(guān)。

P3a：額區(qū)最大，由意外而不經(jīng)常的，即刺激中不可預(yù)測(cè)且出現(xiàn)概率較小的變化所誘發(fā)。

P3b：頂區(qū)最大，由意外而不經(jīng)常的，即刺激中不可預(yù)測(cè)且出現(xiàn)概率較小的變化所誘發(fā)，但是該成分僅出現(xiàn)在這些刺激的變化與任務(wù)相關(guān)時(shí)，絕大多數(shù)研究者通常將P3b成分就用P3來(lái)指代。

圖8 P300示意圖

決策-反應(yīng)相關(guān)的ERP成分

錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波：(ERN，error-related negativty)，由錯(cuò)誤反應(yīng)后的負(fù)反饋所誘發(fā)的。ERN通常被認(rèn)為產(chǎn)生于前扣帶回的背側(cè)部分(dACC)，但其實(shí)ERN的形成可能包含多個(gè)神經(jīng)源的貢獻(xiàn)，它反映了反應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的活動(dòng)，該系統(tǒng)對(duì)預(yù)期和實(shí)際反應(yīng)之間的沖突比較敏感，或者會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)依賴(lài)的情緒反應(yīng)。

圖9 ERN示意圖

準(zhǔn)備電位(RP，readiness potential)：或稱(chēng)BP(bereitschafts potential)。起始于一系列臨時(shí)手動(dòng)反應(yīng)之前(約1秒左右)的一個(gè)負(fù)向慢波，位于額葉和中央?yún)^(qū)，準(zhǔn)備電位的頭部地形圖分布依賴(lài)于使用哪一個(gè)效應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，因身體兩側(cè)的差別而異，以及因同側(cè)身體使用不同的效應(yīng)器而異。

圖10 RP示意圖

偏側(cè)化準(zhǔn)備電位(LRP，lateralized readiness potential)：一個(gè)在對(duì)側(cè)半球比在同側(cè)半球(相對(duì)于反應(yīng)手而言)幅值更大的負(fù)波，與反應(yīng)手之間具有側(cè)向化關(guān)系，而其他成分沒(méi)有，容易判斷實(shí)驗(yàn)操作對(duì)LRP的時(shí)刻或振幅產(chǎn)生的影響。LRP至少有一部分產(chǎn)生于運(yùn)動(dòng)皮層

語(yǔ)言加工相關(guān)的ERP成分

N400：負(fù)向波形，在中央和頂區(qū)電極位置的波幅最大，而且右半球的振幅比左半球稍大。但是N400主要產(chǎn)生于左側(cè)顳葉，近期研究發(fā)現(xiàn)，左側(cè)前額葉對(duì)N400也有貢獻(xiàn)。典型的N400見(jiàn)于違反語(yǔ)義期待的反應(yīng)。只有有意義的刺激可以誘發(fā)N400或者類(lèi)似N400的活動(dòng)。

P600：由違反語(yǔ)法規(guī)則誘發(fā)，約在300-500ms的左側(cè)額葉負(fù)波。功能詞會(huì)在左前部電極位置誘發(fā)一個(gè)叫N280的成分，而實(shí)義詞沒(méi)有這個(gè)成分；相反，實(shí)義詞會(huì)誘發(fā)一個(gè)功能詞沒(méi)有的N400。

圖11 N400和P600示意圖

參考文獻(xiàn)

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The N1 response and its applications, Audiol Neurootol, 1997;2:281–307,

結(jié)語(yǔ)

本文中我們向您介紹了ERP的常見(jiàn)成分誘發(fā)方式、潛伏期、峰值以及想關(guān)聯(lián)的潛在的認(rèn)知過(guò)程。

讀完本文，希望您對(duì)腦電ERP成分有了清晰的認(rèn)知。

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