1认知神经科学概念
认知神经科学概述 ppt
EEG是通过在头皮表面记录大脑内部的电活动情况而获 得的。大脑内部非常微小的电变化都能被置于头皮表面 的电极记录到。
1929年德国生理学家Hans Berger首先记录到正常人脑的 脑电波（EEG,electroencephalogram），发现脑电波对心 理活动很敏感，如心算引起脑电波的α节律减少。
EEG EOG
放大 模滤
A/D 转换
光盘 记录
除伪 数滤
叠加
总平均 绘图
测量 统计
离线 处理
ERP
诱发电位(EP,Evoked Potentials)是神经系统在感受外在或内在刺 激过程中产生的生物电活动。分感觉诱发电位、运动诱发电位 （外源性）和事件相关电位（内源性）。
一般说这种EP波幅很低（约0.1-20μV），全被淹没在比它高很 多的自发脑电之中，肉眼几乎无法观察分析，因而在脑电记录 中不能见到。为了把这些微小的电位分离出来，目前应用的是 信号平均与迭加技术。
认知神经科学概述
心理学研究（方法）鄙视链
搞脑电的鄙视搞行为实验的，搞行为实验的 鄙视搞问卷调查，搞问卷调查的没得鄙视， 只好去鄙视社会学、行政管理和教育学的研 究去了。
大家都是心理学研究方法，一起愉快地玩耍 不好吗？本是同根生，相煎何太急。
认知神经科学期末复习题及参考答案
《认知神经科学》期末复习一、概论1.什么是认知神经科学？[ppt]认知神经科学是阐明认知活动的心理过程和脑机制的科学。
其研究模式是将行为、认知过程、脑机制三者有机地结合起来，简而言之，它是研究脑如何创造精神的。
二. 方法：2. 结构磁共振成像的空间contrast与功能共振成像的时间contrast 的概念结构像的空间contrast：结构像一般认为是比较固定的，在短时间内不会变化，所以空间contrast是被试间某个脑区volume大小的contrast；功能像的时间contrast：功能像在时间维度上是变化的，使用block design/event related design时，可以在被试内做时间上的experimental condition vs. baseline的contrast，当然在这之后也可以做被试间的两个时间上的experimental condition vs. baseline的contrast的contrast。
3. fMRI研究中的多重比较校正的概念。
为什么需要做多重比较？常用的矫正方法有哪些（列举3个左右）？（答案1：在我们进行voxel-by-voxel比较时，由于比较次数很多，那么犯I型错误的数量也随之增加，如果还以只进行一次比较的α值为犯I型错误的概率的话，就会出现假阳性的结果，所以理论上比较次数大于1次的分析都应该进行多重比较校正。
另外，在fMRI数据分析中，我们相信脑的活动应该在灰质的一定范围内，而不是仅在一个voxel内，所以通过多重比较校正我们可以把这些单个的假阳性voxel排除。
fMRI数据分析中常用的多重比较校正有FDR（false discovery rate），FWE（family-wise error）和AFNI提供的校正方法。
）4. 在磁共振成像中的血液动力学响应函数指的是什么？血液动力学响应函数受区域性脑血流（rCBF）、血体积（rCBV）等的变化影响，是随着刺激出现从平稳状态先降低，再升高，再降低，最后恢复到平稳状态的一条函数曲线。
心理学的全部名词解释
心理学的全部名词解释心理学是一门研究人类的心理和行为的学科，涉及了许多重要的名词和概念。
在本文中，我们将解释一些与心理学相关的重要名词，以帮助读者对心理学有更深入的理解。
1.自我概念(Self-concept)：自我概念是指个人对自己的认知和理解。
它由自我认同、自我评价和自我认知组成。
自我概念的形成受到社会和文化环境的影响，同时也可以通过经验获得。
2.认知(Cognition)：认知是指个体对信息的处理和理解能力。
它包括注意力、记忆、思维和学习等方面。
认知心理学研究人类思维的各个层面，如推理、问题解决和决策等。
3.社会认知(Social cognition)：社会认知是研究个体在社会交往和互动中如何理解他人和自我。
它包括人们对他人的态度、信念、情感和意图的认知。
4.情绪(Emotion)：情绪是主观体验的表达，由生理反应和心理状态组成。
情绪可以在不同的环境下出现，并且对个体的认知和行为产生影响。
心理学家通过研究情绪来了解情绪的产生、调节和表达方式。
5.压力(Stress)：压力是个体对来自外界或自身的适应性需求的应激反应。
它可以是生理上的、心理上的或社会上的压力。
长期的压力暴露可能导致身体和心理问题。
6.人格(Personality)：人格是个体特有的持续性的心理特征和行为模式的总和。
人格特征可以通过遗传和环境因素相互作用来形成。
心理学家通过研究人格来理解个体的行为和心理特点。
7.行为主义(Behaviorism)：行为主义是一种心理学流派，它关注观察和测量可观察到的行为，忽略内部心理过程。
行为主义者认为行为是环境刺激和反应之间的连接。
8.认知神经科学(Cognitive neuroscience)：认知神经科学是研究认知过程和大脑活动之间关系的学科。
它结合了心理学、神经科学和认知科学的方法，通过脑成像技术来研究人类认知的神经基础。
9.发展心理学(Developmental psychology)：发展心理学研究个体随着时间的推移如何发展和变化。
心理学中的认知神经科学理论
心理学中的认知神经科学理论第一章：引言心理学中的认知神经科学理论是一门基于生物学，心理学和数学的交叉学科，主要研究人类大脑如何处理信息，以及对这些信息进行认知和控制的过程。
认知神经科学理论不仅涉及神经生物学和心理学，还包括计算机科学，哲学和物理学等多个领域。
本文将探讨认知神经科学理论的三个主要领域：认知神经科学，认知心理学和计算神经科学。
第二章：认知神经科学认知神经科学是研究人类大脑处理信息的过程，以及这些过程与心理能力的关系的学科。
这个领域的主要研究方法包括神经影像技术和神经生物学研究技术。
人脑在处理信息的过程中涉及了大脑皮层和大脑内部结构，如杏仁核和海马。
认知神经科学背后的主要理论是“双重分离”理论。
这个理论认为，思想与大脑的结构是相互独立的，但思想是通过大脑的物理机制来实现的。
这个理论提出了思维能力和神经生物学之间的紧密联系。
第三章：认知心理学认知心理学是研究人类思维和思维过程的学科，它关注大脑对信息的处理和记忆的建立。
认知心理学从心理学和生物学两个角度考虑这些过程。
认知心理学中最为广泛研究的领域是人类记忆。
人类记忆是人类在学习新信息时对以前学习的信息的保留和提取。
记忆的分类包括感官记忆、短时记忆和长时记忆。
在认知心理学的研究中，认知心理学家使用实验方法来证明大脑对这些信息的处理有多种不同的形式。
第四章：计算神经科学计算神经科学是一个交叉学科，其目标是开发人工智能和机器学习的基础。
这个学科包括计算模型的开发和计算理论的研究，以探索人脑的信息处理能力以及计算机如何模拟这些能力。
在计算神经科学的研究中，神经网络是计算模型中最为广泛使用的方法之一。
神经网络是一种使用机器学习技术来模仿大脑的结构和功能的计算机程序。
神经网络可以通过模拟大脑中神经元，以及神经元相互连接和传递信息的方式，来模拟人类大脑的工作原理。
第五章：结论认知神经科学理论已经成为心理学和生物学领域中的重要分支。
这个领域的研究不仅对人类认知和行为的理解有重要意义，而且对开发人工智能和计算机学习的技术也有重要作用。
大脑认知与神经科学的研究进展
大脑认知与神经科学的研究进展随着现代科技的发展和神经科学的兴起，大脑认知和神经科学的研究也越来越受到关注。
大脑作为人类最重要的器官之一，一直是人类探索的热点。
而神经科学则是通过研究神经系统的构成、功能和发展等方面内容，探索大脑的工作原理和机理。
本文将介绍大脑认知与神经科学的研究进展。
一、大脑认知的基本概念大脑认知范畴主要包括：<知觉、动机、情绪和智力等方面>。
知觉是指我们通过感官获得关于世界的信息，是所有认知活动的起点；动机是指我们的行为和意识因何种原因而活跃，这与我们对外界的认知紧密相关；情绪则是大脑对生理和心理上激动性事件的反应，与认知的其他方面直接相连；智力是指人类思考和决策的能力，这也是大脑认知的高级阶段。
二、大脑认知与神经科学的联系大脑认知和神经科学相辅相成，彼此之间有着密切的关系。
不仅在科学研究中需要进行交叉结合，在人类生命过程中也是两者共同发挥作用。
神经科学通过研究脑部解剖学、生理学、生物化学和神经生物学等方式来揭示大脑功能与结构之间的关系和本质。
而大脑认知则是致力于研究人类思维、认知、意识、情感、及语言能力等内容，通过行为学、认知心理学等方法研究大脑认知的原理和规律。
三、大脑认知与神经科学的研究进展随着科技的进步和研究方法的不断更新，大脑认知与神经科学也在不断发展和完善。
以下是近年来主要的研究进展：1、认知神经科学的发展认知神经科学是研究人类思维和行为的脑过程的一种跨学科领域，它集成了神经科学、认知心理学和计算机科学等学科。
最近的研究发现，大脑中的许多区域不仅特定于某些认知处理，而且在人类中是相当共通的。
这些研究成果不仅有助于发现哪些区域被长期使用，而且也为神经可塑性的研究提供了重要的线索。
2、基于大脑成像技术的研究大脑成像技术如fMRI、PET以及MEG等技术的发展，使得科学家可以实时研究大脑活动，并能够有效地对其进行图像和视频记录。
这些技术不仅提高了研究的准确性和信度，而且还允许科学家们在实验室内对人类大脑进行观察。
认知科学和神经科学
认知科学和神经科学是两个重要的交叉领域，它们通过不同的角度和方法研究人类认知和神经机制，帮助我们更好地理解人类思维和行为的本质。
本文将从以下几个方面介绍这两个学科的概念、研究方法、应用现状以及未来发展趋势。
一、认知科学概念与研究方法认知科学是一门跨学科的研究领域，旨在研究人类认知（cognition）的本质和机制。
认知包括知觉、思考、语言、学习、记忆等多个方面，是人类行为的核心和根源。
认知科学家们通过实验和理论构建来研究认知，常用的实验手段包括行为实验和神经影像技术。
同时，还有许多理论模型被提出来解释不同的认知现象，其中最著名的包括计算模型、连接主义模型以及符号主义模型等。
二、神经科学概念与研究方法神经科学是一门研究神经系统结构和功能的科学，旨在揭示大脑如何控制行为和意识。
神经科学不仅包括神经生物学和神经解剖学这类基础学科，还涉及神经药理学、神经影像学、神经工程学等多个领域。
现代神经科学主要依靠神经影像技术和电生理技术来研究神经系统的功能和结构，例如fMRI、MEG、EEG等。
三、的交叉研究的交叉研究是两个领域相互促进和发展的过程。
很多经典的认知现象都可以通过神经影像技术加以解释，例如工作记忆、视觉加工等。
神经科学的研究也受益于认知科学的理论模型，例如连接主义模型在解释神经网络活动方面具有很大作用。
同时，也有一些疾病或症状在两个领域中都有研究，例如阿尔茨海默病、精神分裂症等。
四、应用现状的研究对人类社会的各个方面都有着广泛的应用，下面介绍几个具有代表性的领域。
1、教育：应用认知科学的理论和方法来改善教学效果，例如基于认知负荷理论设计教学内容。
神经影像技术也可以用于评估教育干预的效果，例如神经反馈训练。
2、医疗：神经科学技术可以用于病理诊断和治疗，例如fMRI 可以用于帮助诊断脑损伤等。
同时，也有很多神经科学的研究成果被应用于药物研究和开发中。
3、人工智能：认知科学的理论和神经科学的研究成果都被广泛应用于人工智能领域。
神经心理学和认知神经科学
神经心理学和认知神经科学是两个研究神经系统与心理学及认知科学接口的领域。
它们都关注人类思维和行为的神经基础，但有着不同的理论和方法论基础。
神经心理学是研究心理学与神经系统之间的关系，探索心理过程是如何映射在神经物质中的。
它关注的是大脑结构以及心理功能如何与神经结构和功能相关联。
神经心理学家致力于提出关于大脑损伤和疾病对人类认知行为的影响，以及病理或变异性的神经机制解释人类行为能力不足的情形。
他们利用各种认知行为测量工具，如模因技术、行为测量和神经影像测量，以研究普通记忆、逻辑思维、感知、情绪、人际关系、社会信心等认知和情感活动。
顺便提一下，神经心理学也有一个著名的子领域，工业和组织心理学，主要是解决公司和组织管理的问题。
认知神经科学主要关注认知过程和神经机制之间的关系。
认知神经科学家致力于描述、理解和解释人类思考和知觉的机制，它们是由大脑的神经细胞和神经电路组成的。
对于这个领域最受欢迎的研究方法是脑成像技术，其中最具代表性的也许是功能磁共振成像技术 (fMRI)。
该方法使研究人员能够理解不同功能区域之间的交互作用和信息传递。
认知神经科学研究主要涉及各种认知任务，例如感知、学习、记忆、语言理解，数学和空间认知等。
研究方法主要有记忆测试和分析、参数稳定性分析、信息与理论模型分析、数字模型分析、操作网络、脑成像的数据分析、大脑活动的功能区域学习等。
虽然各自具有不同的领域特性，但它们共同致力于探究人类思维和大脑机制之间的联系。
正是因为这两个领域之间的紧密联系，我们才能更深入、更全面地了解人类行为和思维所涉及的神经机制。
两个领域的研究结论旨在促进神经科学对许多心理学和哲学问题的理解，以及帮助人们解决大脑损伤、病理、心理问题等诸多问题。
也被认为是解决促进神经细胞治疗、脑机接口、脑机与计算机交互技术、智能制造、智能移动设备等新技术与科学的理论问题提供的有价值的指导和支持。
这两个领域之间的交流越来越密切，为解决许多现实问题提供了思路和基础。
什么是社会认知神经科学？
什么是社会认知神经科学？1. 社会认知神经科学是什么？社会认知神经科学是指研究社会认知过程与神经生理机制之间关系的学科。
社会认知是指对其他人及其行为、情感与意图的感知、理解、推断与预测等各个方面的心理加工过程。
神经生理机制则是指社会认知过程在神经系统层面上的实现过程，如何通过神经网络、神经元连接、神经递质等生理机制完成个体社会认知的各个方面。
2. 社会认知神经科学的重要性社会认知神经科学的研究对于了解人类认知加工的机制、探究社会互动的规律，以及预防和治疗一些心理障碍具有重要意义。
比如，研究人员发现，大脑额叶皮层活动的异常与孤独、自闭症、抑郁等心理障碍有关。
相关治疗手段的研发和改进也需要掌握社会认知神经科学的研究结果。
3. 研究领域与内容社会认知神经科学的研究内容十分广泛，涉及多个学科领域，主要包括以下几个方面：- 社会认知过程的神经机制：研究社会认知加工各个方面的基本神经机制，比如感知、记忆、决策等，以及这些神经机制在不同社会场景下的应用和变化。
- 社会认知加工对神经系统的影响：研究社会认知活动如何影响大脑结构和功能，如何通过改变神经网络、神经元连接等生理机制产生对应的认知变化。
- 社会互动的神经基础：研究人际交往中情感表达、信任与欺骗、人际情绪传播等过程的神经基础，以及这些过程的神经机制在各种社会场景下的变化。
4. 研究方法与技术社会认知神经科学通常运用多种技术手段，包括：- 电生理技术：如脑电波和脑磁波记录，可以记录神经元活动的时间序列，研究刺激加工和神经连接的动态变化。
- 成像技术：如功能磁共振成像和脑部血流成像，可以捕捉大脑在社会认知任务中的区域激活情况，研究社会认知过程的空间分布。
- 药理学干预：如给予抗抑郁药物等药物，可以通过改变神经递质的浓度和分布，研究神经递质与社会认知活动之间的关系。
5. 学术前景和应用前景社会认知神经科学是一个新兴而充满活力的学科，取得了广泛而重要的成果。
未来的研究预计将继续完善社会认知加工的多维度理论和神经机制模型，进而开发出更加精细和可重复的研究技术手段。
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• 空间定位精度可达2毫米范围以内，而且其时 间分辨率可达１毫秒
细胞内电流产生的MEG信号
SQUID传感器: -269℃ 磁场屏蔽室:两层 m 金属板和一层铝板
275个传感器在头盔内的分布
MEG地形图
MEG波形
Goals of Source Reconstruction
experiment & measurement
• 获得正电子标记药物在人体中的三维密度分布， 并随时间变化的特点 • PET探测器
– 光转换器：将高能湮灭光子转化为低能量光子
– 光探测器：收集上述低能量光子，转化为电信号
• 性能指标：空间分辨率(5 mm)、灵敏度、信噪比、
时间分辨率、能量分辨率
信息源
信息获取
磁 共 振 结 构 像 功 能 像 扩 散 张 量 成 像 分 子 像
事件相关电位 脑 磁 图
光 学 成 像
磁 共 振 波 谱 偶极子定位
神经细胞的电磁活动
当兴奋脉冲沿着神经细胞的轴 索到达突触时，突触囊泡将特 殊的传递分子释放到约 50nm 宽的突触裂隙中，这些分子迅 速在裂隙中弥散，其中一部分 被突触后细胞表面的受容体所 截获，结果受容体分子的形态 改变并使膜表面的离子通道开 放。电荷的流动（通常是 Na+， K+，Ca2+离子）使后一个细胞的 膜电位发生改变，这一电位改 变即为突触后电位。
多道微电极记录 电极阵列（EMA） 脑电、ERP、MEG PET、fMRI 光学成象 神经行为定量测量
生物学
信息科学
学科交叉
教育学
理 学 工学 医学
心理 学
数 学 物理 学
生物 学
计算机 信息 科技 工程 电子 科技
系统 科学
生理 学 精神 病学
神经 病学 生物医 学工程
生物 物理学
控制 科学
脑成像的概念
发展脑成像技术的意义
• 脑成像作为认知神经 科学研究最为主要的 技术手段，使人类有 史以来第一次能直接 观察到大脑的心理过 程和认知活动，有如 研究脑功能的“显微 镜”和“望远镜” • 在国际著名的大学， 神经科学、脑科学、 认知科学、以及心理 学研究机构，无一例 外地拥有脑成像研究 中心或实验室，中科 院也建立了中国第一 个拥有3T fMRI与 128导ERP系统的大 型脑成像研究基地
认知神经科学（Cognitive Neuroscience） 是阐明认知活动的心理过程和脑机制的 科学 认知神经科学的研究模式是将行为、认 知过程、脑机制三者有机地结合起来 在某种意义上说，心理学的发展已由认 知心理学进入到认知神经科学的时代
神经科学中心原则
• 一切行为都是脑功能的反映
Size of Macroscopic Neural Activity
~30 mm2 = 5.5×5.5 mm2
Spatio-temporal dipole model
Inverse method
determines: • positions • directions • time courses of the dipoles.
细胞内电流和细胞外的电流
ERP的技术原理
事件相关电位(Event-related potential, ERP)，是与 实际刺激或预期刺激 (声、光、电)有固定时间关系 的脑反应所形成的一系列脑电波
利用 ERP 的固定时间关系，即锁时 (time-locked) 关 系，经过计算机的叠加处理，则可以提取出 ERP成 分 时间分辩率为ms级，空间分辩率为cm级
在研究方法上注重采用无损伤性实验技术
以ERP、fMRI等为代表的脑成像技术的发明和发展，已
成为现代高科技的一个竞争热点，汇集了信息科学、物 理科学以及其它工程科学的众多高科技成果
脑成像技术可以直接“观察”大脑的活动。采用脑成像
技术研究脑的认知结构和功能，已成为脑科学与认知科 学发展的一大趋势
头部各组织的导电率各不相同的效应，使得脑电图信 号在到达头皮表面后产生信号失真
脑磁场为空间探测，将头颅作为球型导体在颅外与之
呈正切方向均能检测到脑磁场信号，既脑磁图信号和 各种脑组织的导电率无关，因此脑磁图信号在穿透头 皮后不会产生任何失真
MEG的价格是EEG的20倍
PET的技术原理
• 正电子断层扫描术（Positron Emission Tpmography, PET)
主讲人：党彩萍 PPT主要来自 罗跃嘉
人脑是由上千亿个神经元组成的复杂巨系统。它为人 类提供了知觉、运动、注意、学习、记忆、思维、语 言、情感、意识等最重要的高级脑功能和认知行为 脑-认知-行为的关系是人类在认识自身的过程中必须 解决的核心问题。它将对人类理解自然和自身、增进 脑和身心健康、发展全新的脑智能信息系统及提高全 民族的知识创新能力作出重要贡献
二、研究路线
认知心理学的研究
即把人脑与计算机进行类比，将人脑看作 是计算机的信息加工系统。但这种类比只 是机能性质的，而不管脑的生物细胞和电 子元件之间的区别。
采用自上而下和（top-down）的研究策略， 也就是先确认一种心理能力，再去寻找它 所具有的计算结构。
神经网络的研究
• 把大脑看作是一种神经网络，但这种神经网络 模型是人工的，与真正的神经及其突触连接并 不相同。 • 采用一个从下向上（bottom up）的策略，先 建立一个简单的或理想化的神经网络模型，然 后再考察这个模型所具有的认知功能。从最简 单的模型入手，不断增加它的复杂性，就有可 能模拟出真正的神经网络，从而了解认知活动 的真相。
脑成像技术还有待完善。脑认知成像技术可以为我们对
认知过程的脑功能形成直观的图像，但还受到时间、空
间分辨率的限制
认知科学与神经科学的结合
生物定向的调查能够改变认知理论
神经成像技术可提供比行为测量更直接 的可解释信息 提出认知领域新的组织方式 ——E. E. Smith
信息载体 信息提取与加工
Dipole models do very well in a great number of cases:
1. Exogenous sensory components e.g. P30 evoked by electric stimulation of the right median nerve.
认知神经心理学、 认 认知心理学、人工智 神经心理学、 心理生理 知心理生理学、 认知 能， 语言学、 发展心理 学、 生理心理学、 神经 生理心理学、 认知神 学、 哲学、 人类学和神 生物学、行为药理学 经生物学、 计算神经 经科学 科学
学科分支
特
点
跨学科 行为水平
跨学科 多层次
跨学科 多层次
认知神经科学
认知神经科学的研究
• 从真正的大脑工作方式入手来研究认知的。 • 采用从下向上的研究策略 • 由于无损伤技术手段（如ERP、EMG、PET和 fMRI）的出现，使研究者可以直接观察到大脑 活动的区域及特点
三、研究方法简述
在研究层次上重视多层次的跨学科整合
在一般的概念层面上实现新的跨学科的整合 越来越认识到各分 支学科相互间进行对话和交流的必要性 利用不同学科的方法收集到的不同类型的数据，推进实验层面 上的整合 例如，对语言的研究需要将定性的语言学数据与实验 心理学和神经学的数据结合起来考虑；而解决意识问题，不仅要 求重视行为学和神经学数据，也要兼顾意识经验的实验数据 实现由计算思想与模拟所带来的理论上的整合 用计算手段研究 复杂和多样化的认知过程是必要的，还需要通过模拟让研究者们 看到他们的理论思路的成就及其局限。这种跨学科、多层次的整 合是认知科学发展的另一趋势
1999年MIT出版《Mind and Brain Sciences in
the 21st Century》，作者们的共识
Smith： “我预期在今后几十年内，认知心
理学将沿着神经科学的方向发展。认知心理 学专业的学生将必须把脑—认知关系的学习 作为必修课，就象他们现在学习数学模型和 统计学一样” 。
(Knö sche et al., NeuroImage 2002)
Dipole models do very well in a great number of cases:
3. Epileptic spikes
EEG与MEG比较
MEG--正切磁场测量，EEG--径向磁场测量 MEG测量细胞内电流，而EEG测量细胞外电流 脑功能区呈多方位立体分布，信号为立体传递。由于
• 采用现代物理学与生物化学原理呈现大脑结构和 功能活动的多种技术手段
– – – – – – 功能性磁共振成像 (fMRI) 正电子发射断层扫描 (PET) 脑电图 (EEG) 事件相关电位 (ERP) 脑磁图 (MEG) 单光子发射断层扫描 (SPECT)
– 光学成像 – 也包括传统的X光放射影像和超声影像技术
Head Model
Inverse Calculation
Source Model
Data (measured)
Sensors Model
physical model
realistic head modeling
3D automatic segmentation
Equivalent current dipole model:
Dipole models do very well in a great number of cases:
2. Preattentive processing e.g. MEG equivalent of mismatch negativity evoked by deviating words and voices
Dipole models do very well in a great number of cases: 1. Exogenous sensory components 2. Preattentive processing, e.g. MMN 3. Epileptic spikes ... and many more