本期，小编为大家带来了两篇介绍“ERP”的文章，对脑电感兴趣的童鞋也可以向我们推荐该领域的其他文章。小编欢迎大家的投稿~（ps：之前小编推送过关于“脑电实验室”的介绍，大家可以结合着来看呢）

01

ERP脑电图功能介绍

撰稿人：胡丽霞

（一）事件相关电位的基本概念

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。

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以特殊的心理意义，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电生理的变化，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电位。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成分，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一种内源性成分，也是用于测谎的最主要指标。因此，在某种程度上，P3就成了ERP的代名词。

（二）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，诱发电位(Evoked Potentials，EPs)，也称诱发反应(Evoked Response)，是指给予神经系统(从感受器到大脑皮层)特定的刺激，或使大脑对刺激(正性或负性)的信息进行加工，在该系统和脑的相应部位产生的可以检出的、与刺激有相对固定时间间隔(锁时关系)和特定位相的生物电反应。诱发电位应具备如下特征：

1.必须在特定的部位才能检测出来；

2.都有其特定的波形和电位分布；

3.诱发电位的潜伏期与刺激之间有较严格的锁时关系，在给予刺激时几乎立即或在一定时间内瞬时出现。

（三）诱发电位的分类

诱发电位的分类方法有多种，依据刺激通道分为听觉诱发电位、视觉诱发电位、体感诱发电位等；根据潜伏期长短分为早潜伏期诱发电位、中潜伏期诱发电位、晚(长)潜伏期诱发电位和慢波。临床上实用起见，将诱发电位分为两大类：与感觉或运动功能有关的外源性刺激相关电位和与认知功能有关的内源性事件相关电位(Event-Related Potentials，ERPs)。

内源性事件相关电位与外源性刺激相关电位有着明显的不同。ERPs是在注意的基础上，与识别、比较、判断、记忆、决断等心理活动有关，反映了认知过程的不同方面，是了解大脑认知功能活动的“窗口”。经典的ERPs成分包括P1、Nl、P2、N2、P3(P300)，其中P1、N1、P2为ERPs的外源性(生理性)成分，受刺激物理特性影响；N2、P3为ERPs的内源性(心理性)成分，不受刺激物理特性的影响，与被试的精神状态和注意力有关。现在ERPs的概念范围有扩大趋势，广义上讲，ERPs尚包括N4(N400)、失匹配阴性波(Mismatch Negativity，MMN)、伴随负反应(Contigent Negative Variaeion，CNV)等。但长期以来有人通常以P3作为事件相关电位的代称，虽有失偏颇，但临床应用甚广。

（四）事件相关电位的测试方法

事件相关电位属于长潜伏期诱发电位，测试时一般要求被试者清醒，并在一定程度上参与其中。引出ERPs的刺激是按研究目的不同编制而成的不同刺激序列，包括两种及两种以上的刺激，其中一个刺激与标准刺激产生偏离，以启动被试的认知活动过程。如果由阳性的物理刺激启动，除了由认知活动产生的内源性成分，尚包括外源性刺激相关电位；如由阴性刺激来启动心理活动过程，则引出由认知加工而产生的内源性成分。

P3为ERPs中重要的内源性成分，现时对它的研究最为广泛。多为神经精神学科研究，如精神分裂症、脑血管疾病和痴呆症、智力低下等，通过研究P3的潜伏期、波幅、波形变化，反映认知障碍或智能障碍及其程度，同时尚应用于测谎研究。另有人将P3、CNV用作观察神经精神药物治疗效果的指标。事件相关电位的另一内源性成分N2为刺激以后200毫秒左右出现的负向波，反映大脑对刺激的初步加工，该波并非单一成分，而是一复合波，由N2a和N2b两部分组成，N2a不受注意的影响，反映对刺激物理特性的初步加工。

刺激模式：刺激模式的设置是研究ERPs的关键，要求根据研究目的不同设计不同的刺激模式，包括两种及以上不同概率的刺激序列，并以特定或随机方式出现。包括视觉刺激模式、听觉刺激模式、躯体感觉刺激模式。听觉刺激模式包括三类：1.随机作业(OB刺激序列)；2.双随机作业；3.选择注意。OB刺激序列(oddball paradigm)：通过耳机同步给高调、低调纯音ERP脑电图，低概率音作为靶刺激，诱发ERPs。通常靶刺激概率为10—30％，非靶概率70一90％，刺激间隔多采用1.5—2秒，刺激持续时间通常为40—80毫秒，反应方式为或默数靶信号出现次数或按键反应。

（五）影响事件相关电位的因素

1.物理因素

刺激的概率：靶刺激概率越小，P3的波幅越高，反之，波幅减小。一般靶刺激与非靶刺激的比例为20：80；刺激的时间间隔：间隔越长，P3波幅越高；刺激的感觉通道：听、视、体感感觉通道皆可引出ERPs，但其潜伏期及波幅不尽相同。

2.心理因素

事件相关电位检测过程中一般要求被试者主动参与，因而被试者的觉醒状态、注意力是否集中皆可影响结果。另外，由于被试者只有识别靶刺激并作出反应才能诱发出ERPs成分，因此，作业难度对测试结果也有影响，难度加大时，波幅降低，潜伏期延长。

3.生理因素

年龄：不同年龄P3的波幅及潜伏期不同。潜伏期与年龄呈正相关，随年龄增加而延长，而波幅与年龄呈负相关。在儿童及青少年，波幅较高；分布：ERPs各成分有不同的头皮分布。

事件相关电位( ERP) 作为可以反映大脑高级思维活动的一种客观方法在研究认知功能中得到广泛的应用, 而作为其内源性成分的P300是ERP中最典型、最常用的成分和认知过程密切相关, 被视为“窥视”心理活动的一个窗口，并认为它是脑研究的一种新型手段。

事件相关电位具有高时间分辨率的特点,使其在揭示认知的时间过程方面极具优势,能锁时性的反映认知的动态过程.该方法已经成为研究脑认知活动的重要手段.P300是较早发现的内源性事件相关电位成分,主要与人在从事某一任务时的认知活动如:注意、辨别、及工作记忆有关。P300可能代表期待的感觉信息得到确认和知觉任务的结束，目前已被广泛用来研究认知功能。其潜伏期反映对刺激物评价或归类所需要的时间即反应速度，随作业难度的增加而延长，而波幅反映了心理负荷的量，即被试投入到任务重的脑力资源的多少。虽然P300对认知损害评价的临床应用较广，但近年来的研究证实P300的脑内源不止一个，而是与多种认知加工有关，所以其在认知损害特征的精确描述方面有一定的局限性。

02

ERP简介

认知心理学方向，多数常用的研究方法有ERP、FMRI等等。本篇文章旨在简明扼要地介绍一般ERP的使用过程，主要包括：脑电的记录、提取、过滤及呈现。让大家对此有一些初步的了解。

① 脑电的记录

我们人本身是个普普通通的生物体，大脑无时无刻不在进行着一系列的生物活动，随之会产生生物电。那么，我们把大脑想象成一个发电的集合体，那么想要测量它的电压就要在头皮上放两个电极，形成一个电路，就可以记录其电压。两个电极就是记录电极和参考电极，另外还包括接地线，那么我们所收集到的电流就是脑电最初的原始材料。

如下图：

在国际上，制定了统一的电极记录标准，包括10-20系统和10-10系统。现在比较广泛使用的是10-20系统，顾名思义，该系统是由10-20分割的区域组成。如下图：

把人头看做一个球体，若想记录电流，首先要确定电极的位置，为了使电极均匀分布在大脑皮层，则要在划定范围后均分该范围，就像地球的经纬线一样，经纬线的交叉点就是电极的位置。

通过鼻根、枕骨隆突和左右耳前点的圆环定义为赤道。所以，把鼻根和枕骨隆突并头顶中央的连线称为经线。赤道的一半按10%和20%的比例划分。把经线按同样的标准划分，也形成了10%和20%的分界点。把经过经线分界点，并和赤道同轴平行的圆环定义为纬线。经纬线确定后，自然就得到电极的位置。

电极的命名，是根据电极所在的脑区来命名，一般情况下，电极的第一个字母是对应脑区的英文的第一个字母的缩写，以便于识别。电极名称后用一个数字或者字母来表示与中心的距离，左半球为奇数，右半球为偶数。数字越大表示离中线越远，中线位置用“z”来表示数字“0”，以便区别字母“o”。

最后，我们便得到所有电极的分布图，如下图：

② 脑电的提取

信号叠加平均的传统方法：首先将某一刺激之后的EEG分段，然后按照时间锁定事件（the time-locking event）将这些EEG分段排列，再以点对点的方式进行简单叠加平均。所以ERP也称平均诱发电位。

刚刚说了电极的位置，那么也简单说一下参考电极。参考电极有两类：

①生理参考点：鼻尖、耳垂、乳突和头顶中央。

②理论参考点：双耳电极参考、总平均电极参考、局部平均电极参考。

参考电极的选择需要根据本身实验的特点进行选择，在此就不一一赘述了。

③ 脑电的过滤

对于刚刚收集到的最原始脑电数据，需要进一步的数据处理，选定目标波段，那么其余范围的波段就需要剔除，以此进一步简化清晰脑电数据。所以要用到滤波器。顾名思义，滤波器的作用就是滤波，滤波的主要作用是去除噪声、选定波段。

滤波器的种类有4种：如下图：

1、低通滤波器：使得低于设置标准的波段通过，保留下来。

2、高通滤波器：使得高于设置标准的波段通过，保留下来。

3、带通滤波器：使得位于设置的区间里的波段通过，保留下来。

4、带阻滤波器：使得位于设置的区间外的波段通过，保留下来。

提起滤波的过滤，那么也会想到，原始数据免不了有许多非目标脑电的“噪音”掺杂其中，且通过滤波器是过滤不掉的。此“噪音”称之为伪迹。关于伪迹，主要类型有：①心电（EoG）、②眼电（EoG）、③肌电（EMG）。

伪迹也是影响数据有效性的一大因素，所以数据的处理应去除伪迹。在EEGLAB软件中，有ICA方法，可做出各种成分的脑电地形图，通过地形图可直观的去除各类脑电伪迹。

④ 脑电的呈现

通过一系列的数据处理，最后会得到一些脑电的波段。如下图：

图片呈现的是一个脑电波所呈现的几个常见的脑电成分：P1、N1、P2、N2、P3。那么，常见的成分还有：N170、P300、N400等等。每个成分在不同的研究中其意义是不同的，如听觉的N400不同于视觉的N400。

对于图的解读：首先，脑电波的呈现，是在坐标轴的区间内，纵坐标常规是上负下正，单位是微伏，横坐标是时间轴，以毫秒为单位。

对于成分的解读：P是positive，即正成分。所以，P300，是指出现在300毫秒左右的一个正成分。N是negative，即负成分，所以，N400是指出现在400毫秒左右的一个负成分。P和N的确定是按照波段的走向定义的，P是指由负极点到正极点的波段，

如上图的P3

N是指正极点到负极点的波段，如上图的N1。

需要指明的一点就是，成分的命名有两种，一是按照成分出现的时间点命名，比如N400；二是按照成分出现的顺序命名，如P1，即出现的第一个正成分，具体位置在100毫秒左右。现在，更多的研究者倾向于后者命名方法，因为有特殊情况的存在，比如上图P3，是出现的第三个正成分，但出现的时间点接近于400毫秒，若按照时间点命名，就该为P400，这显然与常理不符。这一点希望大家谨记。

最后，一般结果的呈现如下图：

即除了脑电图还有相应的脑电地形图，前者是着重于时间进程的变化，后者是大致展现空间位置的变化，尽管脑电的空间定位较差，但是也有一定的借鉴意义。

因本人能力有限，文中若有不足之处，敬请批评指正。