欢迎来到北京津发科技股份有限公司!
Article技术文章
首页 > 技术文章 > ERP分类

ERP分类

更新时间:2023-02-16  |  访问量:4228

深度解读 |常见的脑电设备

目录
01早期听觉感觉反应ERP成分
02早期视觉感觉反应ERP成分
03选择性注意N2家族ERP成分
04认知决策分配P3家族ERP成分
05决策-反应相关的ERP成分
06语言加工相关的ERP成分

事件相关电位(event-related potential, 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。提供的是关于脑的高级功能的信息,多与认知过程相关。而且在50-400ms 范围内波的时间特性在正常人中较恒定,提示其诊断及预测价值较高。

EEG/ERPs是认知神经科学经常使用的研究手段之一。采用事件相关电位技术对意识障碍患者进行评估具有以下优点: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。比较高的时间分辨率是ERP的主要优势,ERP也可以和行为数据,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。

01
早期听觉感觉反应ERP成分
01 P50

听觉ERP早期成分主要包括脑干诱发电位(BAEP)、中潜伏期反应(MLR)和之后的P50、N1等。P50是在MLR之后在顶区产生的一个幅值较小但稳定的正成分,通常不受情绪和认知因素影响,峰值潜伏期在50ms左右。

通常采用配对刺激或训练-刺激范式诱发,主要用于研究中枢神经系统的感觉门控系统。实验中给予一对相同的听觉刺激(S1和S2),每个刺激之后大约50ms都会出现P50,但是S2引起的P50幅值通常显著小于S1,这就是“P50抑制"。通常用P50差异(S2/S1)来量化抑制程度,比率越大,代表S2和S1诱发的P50差异越小,感觉门控越弱;比率越小,代表S2和S1诱发的P50差异越大,感觉门控越强。这种门控机制反映了大脑对信息过载的抑制机制,可以用来评估特殊群体的感觉门控抑制能力。

图2: 听觉P50的抑制作用
02 N1

N1成分是听觉刺激出现后,在80-120ms达到峰值的一种负诱发成分,一般可在全脑区记录到,但往往其波幅最大的区域是额中央区。N1受刺激物理属性的影响较大,随着声音刺激强度的增大,N1波幅增大,潜伏期缩短;随着短音频率的增高,Nl波幅会有所降低。N1对注意敏感,是早期的听觉注意成分。在听觉选择注意的ERP研究中,注意耳的标准刺激相对于非注意耳的标准刺激产生显著增强的N1,即“N1注意效应"。

图3:听觉N1的注意效应
03 失匹配负波MMN

失匹配负波(MMN)是指被试处于相同的标准刺激重复序列时,因偶然出现不匹配的偏差刺激时所观察到的一种负波。MMN的出现通常发生在50ms的偏差刺激之内,峰值潜伏期在100-250ms之间,它在中央区的中线位置最大。由于偏差刺激出现的概率很小,且与标准刺激差异甚小,因此在由标准刺激和偏差刺激组成的一系列刺激中,偏差刺激时标准刺激的一种变化,所以MMN被称为失匹配负波。

图4:失匹配负波
02
早期视觉感觉反应
01 C1

通常起始于刺激后40-60ms,在80-100ms达到峰值。最大幅值出现在头皮后部的中线电极位置,具有极性变化,来自V1区(初级视觉皮层),在距状裂周围。可通过上视野的刺激诱发负向C1波。C1反映初级视觉加工过程,对刺激的物理 属性敏感,如对比度、亮度、空间频率等

图5:早期视觉C1反应
02 N1

视觉N1包含多个子成分。子成分1在刺激后100-150ms达到峰值,位于头前部电极位置;子成分2在刺激后150-200ms达到峰值,来自顶叶皮层;子成分3在刺激后150-200ms达到峰值。N1 成分指示注意辨别过程。

03 N170与顶正波

顶正波(vertex positive potential,VPP)是面孔刺激与非面孔刺激的差异波,在150-200ms间达到峰值,位于中央区头皮的中线部位。N170是指在右半球外侧枕叶电极位置发现的,面孔刺激比非面孔刺激诱发更负的电位,约在170ms左右达到峰值。倒置面孔比正向面孔诱发更大的N170,称为倒置效应或面孔特异性。

图6:N170 ERP反应
03
选择性注意N2家族ERP成分
N2a或称MMN:N2a由听觉失匹配条件下自动诱发的效应,刺激与任务无关时也会被诱发,这一效应通常被称为失匹配负波。约100-200ms附近的负向波。

N2b或称前部N2成分:异常刺激是与任务相关的,对于听觉刺激,主要在中央区位置,视觉刺激在某些情况下也会诱发N2b成分。

N2c或称后部N2成分:主要分布于头皮后部区域,由任务相关的靶刺激诱发,很像P3波形,而且不常出现的靶刺激会诱发更大的N2c成分。

N2pc或称对侧负波:出现时间与N2c成分大致相同,出现在被注意物体的对侧后部头皮,反应了注意力集中的某个方面。N2pc是与视觉空间注意分配相关的仅有1个的ERP指标。 N2pc和注意的转移无关,而是反映了注意转移完成后的空间选择 注意机制。同时,也可能反映了在靶刺激选择加工之前,任务相关的靶刺激空间特异性加工。

图7:N2pc 示意图
04
认知决策分配P3家族ERP成分

P300是偏差刺激后300ms左右出现的正向波。由随机出现在标准刺激中的小概率差异刺激引出,表示大脑对差异刺激的探测过程。P300起源于脑内广泛结构,如海马、颞上沟、前额叶腹外侧、顶内沟,是ERP中研究量最大,应用非常广的成分。实验研究表明,P300的脑内源不止一处,这也说明它不是一个单纯的成分,而是一个大家族,与多种认知加工有关。

P3a:额区最大,由意外而不经常的,即刺激中不可预测且出现概率较小的变化所诱发。

P3b:顶区最大,由意外而不经常的,即刺激中不可预测且出现概率较小的变化所诱发,但是该成分仅出现在这些刺激的变化与任务相关时,绝大多数研究者通常将P3b成分就用P3来指代。

图8 P300示意图
05
决策-反应相关的ERP成分

错误相关负波:(ERN,error-related negativty),由错误反应后的负反馈所诱发的。ERN通常被认为产生于前扣带回的背侧部分(dACC),但其实ERN的形成可能包含多个神经源的贡献,它反映了反应监测系统的活动,该系统对预期和实际反应之间的冲突比较敏感,或者会产生反应依赖的情绪反应。

图9 ERN示意图
准备电位(RP,readiness potential):或称BP(bereitschafts potential)。起始于一系列临时手动反应之前(约1秒左右)的一个负向慢波,位于额叶和中央区,准备电位的头部地形图分布依赖于使用哪一个效应器进行反应,因身体两侧的差别而异,以及因同侧身体使用不同的效应器而异。
图10 RP示意图

偏侧化准备电位(LRP,lateralized readiness potential):一个在对侧半球比在同侧半球(相对于反应手而言)幅值更大的负波,与反应手之间具有侧向化关系,而其他成分没有,容易判断实验操作对LRP的时刻或振幅产生的影响。LRP至少有一部分产生于运动皮层

06
语言加工相关的ERP成分

N400:负向波形,在中央和顶区电极位置的波幅最大,而且右半球的振幅比左半球稍大。但是N400主要产生于左侧颞叶,近期研究发现,左侧前额叶对N400也有贡献。典型的N400见于违反语义期待的反应。只有有意义的刺激可以诱发N400或者类似N400的活动。 

P600:由违反语法规则诱发,约在300-500ms的左侧额叶负波。功能词会在左前部电极位置诱发一个叫N280的成分,而实义词没有这个成分;相反,实义词会诱发一个功能词没有的N400。

图11 N400和P600示意图

参考文献

Auditory event related potentials in chronic tinnitus patients with noise induced hearing loss, Hear, Res, 1993;71:106–113
Application of binaural beat phenomenon with aphasic patients, Arch Otolaryngol, 1977;103:192–194
Response characteristics of neurons in anteroventral and dorsal cochlear nuclei of cat, Brain Res, 1973;64:35–54, 
Auditory evoked potentials from the human midbrain: slow brain stem responses, Electroencephalography Clinical Neurophysiology, 1982;53:652–657, 
The N1 response and its applications, Audiol Neurootol, 1997;2:281–307, 

结语

本文中我们向您介绍了ERP的常见成分诱发方式、潜伏期、峰值以及想关联的潜在的认知过程。

读完本文,希望您对脑电ERP成分有了清晰的认知。

邮件联系我们:kingfar@kingfar.net

扫一扫,关注微信
版权所有©2024 北京津发科技股份有限公司   备案号:京ICP备14045309号
技术支持:机床商务网   管理登陆   sitemap.xml