ERP基本原理及其在认知神经科学中的应用.
神经电生理学--erp技术原理
4、单耳参考：目前较好的方法是以一只乳突/耳垂为参考进行记录，然后 再转换为双乳突/耳垂为参考之值。该法既具有上述双耳参考之基本优点， 又避免了物理连接造成的电位分布失真，故成为目前常用的方法。建议统 一采用左乳突作为参考电极记录。由于两只参考电极在原帽子内已连在一 起，故此时要将另一只参考电极应该闲置。将一枚有效电极改连在右乳突 上，可取一只无用的电极（例如耷拉在帽子外的未用电极或HEOG电极等 ）贴在右乳突上，使成单极导联。记录后，各有效电极的ERP值皆减右乳 突ERP值之半，即得两乳突连线作参考之ERP值，因为两乳突连线作参考 实为各点皆减其均值，现其均值即是左乳突ERP值加右乳突ERP值之半。
（七）排除伪迹与校正伪迹：CNT文件。例如 EOG。 （1）排除EOG的基本原理：
（2）易犯的错误：
采用新的PCA、ICA方法进行EOG rejection，甚至电极帽没有EOG双极导联， 只能用PCA方法排除EOG（厂家问题）
四、导联方法
（二）单极导联与双极导联 （三）多导与定位
1、头颅形状、大小差异的解决。 2、偶极子溯源。
为了增大放大倍数Ad，应调节脑电基线接近零，以便进一步充分放大 脑电信号,又不致超出±5伏的采样范围。
例如,有5μV的脑电信号. 若基线为15μV, 则处于20μV的位置，放大后不得超过5V，则最多只能放大 5V/ 20μV =250,000倍 因为20μV×250,000=5V，已达极限值. 若基线为0μV, 则处于5μV的位置 最多可放大5V/ 5μV = 1,000,000倍 因为5μV×1,000,000=5V，才达极限值. 调节脑电基线接近零可防止不必要的失真。例如脑电50μV，基线200 μV，共250μV，放大30000倍后脑电成为7.5V，溢出的2.5V被削顶失真。若 基线为0，则50μV放大30000倍为1.5V，正常。
事件相关电位标记
事件相关电位标记事件相关电位标记（Event-Related Potentials, ERP）是一种用于研究事件信息处理的电生理技术。
ERP是通过记录在特定刺激或事件后大脑表面上的电位变化来衡量大脑对特定事件的反应。
这种技术广泛应用于认知神经科学研究中，可以帮助我们了解大脑是如何处理感知、注意、记忆和决策等认知过程的。
在ERP实验中，参与者通常需要完成一系列任务，任务可以是视觉、听觉或触觉刺激。
ERP记录仪通常会放置在参与者的头皮上，通过电极与大脑表面的电位进行连接。
当参与者完成任务时，事件相关电位会在大脑上产生一系列波形，这些波形被记录下来，并通过数据分析进行解释。
在ERP中，不同的电位波形具有不同的命名和标记。
以下是常见的ERP标记：1. P1波：P1波是指在刺激呈现后100毫秒出现的正向波形。
P1波通常与感知过程相关，特别是对于视觉和听觉刺激的感知。
2. N1波：N1波是指在刺激呈现后刺激呈现后约100-200毫秒出现的负向波形。
N1波通常与注意力分配和刺激辨别相关。
3. P2波：P2波是指在刺激呈现后200-300毫秒出现的正向波形。
P2波通常与感知过程和认知控制相关，特别是对于注意和情绪的处理。
4. N2波：N2波是指在刺激呈现后约200-400毫秒出现的负向波形。
N2波通常与决策和注意分配相关。
5. P3波：P3波是指在刺激呈现后刺激呈现后约300-500毫秒出现的正向波形。
P3波通常与注意、记忆和决策相关。
除了上述常见的ERP标记之外，还有许多其他的电位波形和标记，例如MMN （Mismatch Negativity，不匹配负波）、ERN（Error-Related Negativity，错误相关负波）和SPN（Slow Potential Negativity，慢波负波）等。
这些波形和标记在不同的研究中具有不同的含义和解释。
在进行ERP研究时，研究者通常会根据自己的研究兴趣选择特定的刺激和任务，并根据实验设计记录和分析ERP波形。
脑认知科学的ERP基本原理及应用
脑认知科学的ERP基本原理及应用什么是脑认知科学？脑认知科学是研究人类思维过程和大脑活动的领域。
它涉及到认知心理学、神经科学、计算机科学等多个学科领域的交叉研究。
脑认知科学通过实验和理论模型的研究，以及神经影像技术等脑成像技术的应用，来探索人类思维和大脑活动的基本原理。
什么是ERP？ERP (Event-Related Potentials) 是一种通过记录大脑神经活动的电信号来研究认知过程的方法。
它是一种非侵入性的、实时监测大脑活动的技术。
ERP的基本原理ERP技术是通过记录大脑对特定刺激的电信号响应来研究认知过程。
下面是ERP的基本原理：1.刺激呈现：在实验中，研究者会用不同类型的刺激物（如图片、文字等）来呈现给被试者。
这些刺激物会引起大脑神经元的反应。
2.电信号采集：被试者的头皮上安装电极阵列来记录大脑神经活动。
这些电极会记录大脑神经元的电信号，即ERP。
3.信号处理：记录的电信号会进行预处理和分析，以提取与特定刺激呈现相关的ERP。
4.数据分析：通过对预处理的ERP数据进行统计分析，研究者可以推断出被试者在不同刺激条件下的大脑活动差异。
这些差异可以揭示认知过程中的基本原理。
ERP的应用领域ERP技术在认知科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 认知心理学•研究者可以使用ERP技术来研究注意力、记忆、语言、情绪等认知过程的基本机制。
•通过测量不同任务条件下的ERP波形，可以揭示出认知加工的时间序列和不同认知过程之间的关系。
2. 神经发育和老化•ERP技术可以帮助研究者了解儿童和老年人在认知功能方面的差异。
•通过比较儿童和成年人、年轻人和老年人的ERP数据，可以发现年龄对认知功能的影响。
3. 精神疾病•ERP在精神疾病研究中也有重要应用。
通过测量患有精神疾病的患者和健康对照组的ERP波形差异，可以揭示出精神疾病的生理机制。
4. 脑机接口•ERP技术在脑机接口研究中也有广泛应用。
ERP基本原理及其在认知神经科学中的应用
·所以，形音义在认知中均存在加工与再加工的反复过程, 形音义三者的 加工是交错进 行的，并发生重叠。
意识的脑机制
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3、主要结论：
（1）在本实验条件下，汉字认知始于约100 ms至160 ms之间。
（1）无创性、时间分辨率高 — 便于与RT 配合进行认知过程 研究、空间分辨率128导约为3mm，达到了现代水平。是 心理学工作者进行认知神经科学研究的最得力的方法。
（2）认知可分为认知过程和认知状态，过程指的就是时间过 程。
（3）设备相对简单，对环境的要求不高。
9、 妨碍ERP提高空间分辨率的原因：
7、ERP的研究分类
（1）按感觉通路：AEP、VEP、SEP （2）按潜伏期：早、中、晚成分、慢波。例AEP。
a
（3）命名法：正P负N潜伏期。如P300, N400, N170。 （4）向上为负。 （5）成分、外源性成分、内源性成分和纯心理波的概念。
纯心理波：运动前电位、刺激遗漏成分、解脱波。
8、ERP的优势:
左视野，不认识 – 认识
（3）汉字认识否引起的ERP差异： ·不认识的目标字的PSW波幅大于认识的目 标字PSW, 前者的潜伏期也显著长于后者. ·不认识的目标字ERP – 认识的目标字ERP = P800. ·该差值只与汉字认识与否及联想/猜想相关, 物理因素皆被减掉; 为纯心理性成分. ·二项实验全部记录点均于目标字后约800ms 出现了一个相似的正成分, 说明是一种规律. ·在此实验条件下可作为判断被试是否认识 所用汉字的客观标志. 在此将该差异成分标 记为P800.
（4）形音加工ERP成分的获得， 形音加工的反复性 ·对照组认识的目标字需形音义全面加工. ·具体组认识的目标字主要进行义的加工. ·对照组- 具体组 = 形音加工成分. ·结果：160ms正成分, 450ms负成分, 800ms另一个正成分. ·所以形音加工不是一次完成的，而是存在着反复.
事件相关电位
事件相关电位事件相关电位（ERP）是一种通过脑电图（EEG）记录脑部活动的方法。
当大脑对某种刺激做出反应时，会产生一系列的电位变化，这些变化即为事件相关电位。
ERP被广泛应用于神经科学领域，为研究者提供了了解大脑功能和认知过程的重要信息。
ERP的特点及应用事件相关电位具有以下几个显著特点：•时序性： ERP能够提供大脑对外部刺激的时间敏感性信息，帮助研究者了解大脑对刺激作出反应的时间序列。
•反应性： ERP反映了大脑对刺激的直接反应，因此可以用来研究认知过程、情绪处理等方面的信息。
•非侵入性： ERP通过外部头皮上的电极记录大脑电活动，是一种非侵入性的神经影像学技术，不会对被试造成伤害。
事件相关电位在认知心理学、神经科学和相关领域中有广泛的应用。
研究者可以通过ERP技术来研究注意、记忆、语言、情绪、决策等认知过程，并探讨神经系统在这些过程中的作用机制。
ERP的记录与分析ERP记录需要使用专门的脑电图仪器，通过安放在头皮上的电极来记录大脑电活动。
通常情况下，被试在接受实验时会看一些视觉、听觉等刺激，研究者会记录下大脑的电活动信号。
ERP数据的分析是一个复杂的过程，需要经验丰富的数据分析人员进行。
主要的分析包括挑选感兴趣的时间窗口、平均每种刺激类型的ERP数据、对比不同条件下的ERP波形之间的差异等。
ERP的未来发展随着技术的不断进步，ERP技术也在不断完善。
未来，ERP技术可能会结合其他脑成像技术，如功能磁共振成像（fMRI）、磁脑刺激（TMS）等，以更全面地了解大脑活动。
结语事件相关电位作为一种重要的脑电生理学方法，在认知科学和神经科学领域中发挥着不可替代的作用。
通过对大脑电位变化的监测和分析，研究者们可以揭示大脑内部的认知过程，并为神经系统疾病的研究提供支持。
ERP技术的不断发展必将为我们揭示更多大脑活动的奥秘。
认知神经科学的研究方法和应用
认知神经科学的研究方法和应用认知神经科学（Cognitive Neuroscience）是研究人类的思维、情感和行为如何与神经系统互动的跨学科领域。
它将行为科学、心理学、神经科学和计算机科学的方法和工具相结合，探索人类认知的物理和生理机制。
本文将介绍认知神经科学的研究方法和应用。
脑成像技术脑成像技术是认知神经科学的核心工具之一，用于测量暴露于特定刺激时，大脑不同区域的血流量、代谢率和神经元活动。
这些脑成像技术包括功能性磁共振成像（fMRI）、电位脑成像（ERP）和磁脑成像（MEG）等。
fMRI是一种非侵入性的技术，利用磁共振成像技术，测量血液中氧气含量的变化，来反映大脑不同区域的代谢率和血流量，其分辨率非常高。
ERP是一种用于记录脑内电信号的技术，可以分辨出从启动到完成任何认知过程所需的神经元时间序列。
MEG也类似于ERP，但是它利用弱的磁场来绘制出脑活动的空间图案。
脑成像技术可以应用于认知神经科学研究的方方面面，例如，运用fMRI技术，我们可以了解人类的视觉、听觉、触觉和语言处理等方面的极其复杂的脑动力学机制，进而认识人类如何感知、锁定和使用外界环境从而产生的行为。
行为学方法除了脑成像技术，实验心理学和神经科学中的一些传统测试也可以用于评估认知功能。
认知学家、心理学家和神经科学家可以利用这些行为学测试探究人类认知的各个方面。
如工作记忆测试，该测试涉及对短暂信息的记忆和处理。
它可以帮助我们了解大脑如何处理来自外界环境的信息，并且可以直接或间接地测量语言、注意和决策能力等。
还有抑制力测试，这是对认知控制机制的一种衡量方法，这项测试能测出人类面对干扰因素时的控制能力。
行为学方法和脑成像技术的结合使用，可以更好地深入地研究一些认知过程，同时，在临床上，这种方法可以通过发现因为认知障碍而受到损耗的连接来帮助人们更好地了解某些疾病，如阿尔茨海默病等。
计算建模方法计算建模融合了神经科学、心理学和计算机科学的思想，旨在使用计算机模型探索真实世界中的认知过程。
ERP实验总结
ERP实验总结
首先，ERP实验是一种神经生理学科学研究方法，它可以测量人类脑电活动，对认知、情感、运动等神经心理现象进行研究。
其次，在ERP实验中，实验者需要穿戴脑电帽，戴上电极，接受电脑发送的视觉或听
觉刺激，并在规定时间内按照指示进行反应。
这个过程需要实验者充分配合与集中注意力，确保数据的准确性。
接着，ERP实验所获得的数据需要经过后期的处理和分析。
数据分析的过程主要包括
脑波筛选、筛选后的坏电极和伪迹处理、事件相关电位（ERP）分析和统计学分析等。
这个过程需要有专业的人员进行数据处理和统计分析，从而得出科学结论。
在实验中，实验者需要注意以下几点：
一、避免身体活动，保持身体静止；
二、尽量保持集中注意力，认真观察和听取指示；
三、根据不同的实验任务进行相应的反应；
四、不要主观猜测实验任务的类型，严格按照实验指导操作；
五、避免过度疲劳，注意休息，以便更好地完成实验。
最后，ERP实验是一项科学研究方法，它可以为认知神经科学和神经心理学的研究提
供重要的数据基础和理论支持，但实验的准确性和信度都需要实验者和研究者的共同努
力。
事件相关电位技术实验报告
事件相关电位技术实验报告事件相关电位（Event-Related Potentials, ERP）是一种研究大脑对特定事件反应的电生理技术。
本实验报告旨在探讨ERP技术在认知神经科学中的应用，并分析实验数据以理解大脑如何处理特定刺激。
实验目的：本实验旨在通过事件相关电位技术，观察并分析受试者在接收到特定刺激时大脑的电生理反应，以探究大脑对这些刺激的认知处理过程。
实验方法：1. 受试者选择：选取年龄在18-30岁之间的健康成年人作为实验对象。
2. 刺激设置：使用听觉刺激，包括标准刺激和偏差刺激，标准刺激占80%，偏差刺激占20%。
3. 记录设备：使用高灵敏度的脑电图（EEG）设备记录受试者的脑电活动。
4. 实验流程：受试者在安静的环境下，通过耳机接收刺激，同时脑电图设备记录其脑电活动。
每个刺激间隔为500毫秒。
实验结果：实验结果显示，在接收到偏差刺激时，受试者产生了明显的P300波形，这是一种与注意力分配和认知处理相关的电位。
P300波通常在刺激后300毫秒左右出现，其波幅和潜伏期与受试者对刺激的注意程度和认知负荷有关。
数据分析：通过对比标准刺激和偏差刺激下的ERP波形，可以发现偏差刺激引发的P300波幅显著高于标准刺激，表明受试者对偏差刺激的注意力分配更多。
此外，潜伏期的分析显示，受试者对偏差刺激的反应速度略慢于标准刺激，这可能与偏差刺激需要更多的认知资源进行处理有关。
讨论：本实验结果与先前研究相符，证实了ERP技术在研究认知过程中的有效性。
P300波作为ERP研究中的一个重要指标，其波幅和潜伏期的变化为我们提供了关于大脑如何处理意外或新奇刺激的线索。
未来的研究可以进一步探索不同类型刺激对ERP的影响，以及ERP技术在临床诊断和认知训练中的应用。
结论：事件相关电位技术是一种强有力的工具，能够揭示大脑对特定事件的电生理反应。
通过本实验，我们观察到受试者在接收到偏差刺激时，大脑产生了显著的P300波形，这为理解大脑的认知处理机制提供了重要信息。
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数应等于或大于128点。
7、ERP的研究分类
（1）按感觉通路：AEP、VEP、SEP （2）按潜伏期：早、中、晚成分、慢波。例AEP。
a
（3）命名法：正P负N潜伏期。如P300, N400, N170。
（4）向上为负。
（5）成分、外源性成分、内源性成分和纯心理波的概念。
纯心理波：运动前电位、刺激遗漏成分、解脱波。
5、EEG对ERP的淹没与 叠加基本原理
计算机不设置负值，只有正值，波的低谷也为正值，故噪 声叠加也增大，而不是互相抵消。
信噪比的提高值与叠加次数: S / N n / n n 。 例：
原信号2微伏 / 噪音10微伏 = 0.2，叠加100次后 （2微伏×1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0）/（10微伏 × 100 ）= 200微伏 / 100微伏 =2
3、特性：
（1）淹没，约2微伏 ~ 10微伏。 （2）两个恒定：潜伏期、波形。
4、简史：
1935-1936 Pauline and Hallowell Davis首先在清醒人记录到感觉 ERP。 1939 Davis等首次发表ERP论文，单次刺激诱发，EEG平静时记 录。 1947 Dawson 首次报道用照相叠加技术记录人体EP。 1951 Dawson 首次发明机械驱动-电子存储式EP叠加与平均方法 （张明岛等，1995），开创了神经电生理学的新时代。 1962 Galambos and Sheatz首次发表计算机平均叠加ERP论文。 1964 Grey Walter等发表第一个认知ERP成分（CNV），标志着 ERP研究新时代的开始。
8、ERP的优势:
（1）无创性、时间分辨率高 — 便于与RT 配合进行认知过程 研究、空间分辨率128导约为3mm，达到了现代水平。是 心理学工作者进行认知神经科学研究的最得力的方法。 （2）认知可分为认知过程和认知状态，过程指的就是时间过 程。 （3）设备相对简单，对环境的要求不高。
9、 妨碍ERP提高空间分辨率的原因：
一、ERP的基本原理
EEG含有心理与生理信息，但不是信息引起的波形本身，ERP是信息引起的 波形本身，但淹没在EEG中，通常观察不到，需提取。
1、名词来源
原称：诱发（脑）电位，强调刺激引起，针对“自发电位”而 言。Evoked（Brain）Potentials = EP
由于认知EP不仅外界刺激感觉所致，尚来自主动的自上而下的 心理因素，故改为“事件相关（脑）电位”（1969，Herb Vauhan）。Event-Related（Brain）Potentials = ERPs 平均诱发电位。强调经过计算机平均。Average Evoked Potentials
心理生理学是从生理心理学中分离出来的。同属认知神经科学。 认知神经科学是在近十余年才兴起的一门交叉学科，是脑科学 界颇受关注的领域，是心理学的新时代， ERP是其中的重要组 成部分。
认知神经科学的学科位置
个性心理特征 心理学 情绪 意志 心理过程
认知心理学
心理语言学 认知科学 人工智能 人工神经网络 神经脑科学
（1）颅骨不匀且有个体差异
（2）容积导体效应
（3）电场封闭（主要来自锥体细胞层，失真：该 层ERP大，其他层小）
10、ERP的发展趋势
1966: 177 1967-68: 1501 1969-70: 1971 1971-72: 2063 1973-74: 2216 1975-76: 2538 1977-78: 2624 1979-80: 3445 1981-82: 4208 1983-84: 4416 1985-86: 4538 1987-88: 4610 1989-90: 4804 1991-92: 5479 1993-94: 5386 1995-96: 5461 1997-98: 5888 1999-00: 6205 2001-02: 6299 2003-04: 6996
6、A/D转换速度（采样速度）―ERP的时间分辨率
ERP时间分辨率高的根本原因是由于它是对神经元自身活动 的测量，而不是像PET、fMRI、光成像那样只是对神经元代谢产 物的测量。其次，电子技术的发展使采样率大为提高，也为ERP 的高时间分辨率提供了保障。目前ERP的时间分辨率在理论上已 可达到微秒级。 实际上，在记录早成分时，由于它在10ms内有七、八个波 ，记录由256点以上组成，因此点间距即时间分辨率小于40μ s 。一般的ERP仪器采样频率也大于2000Hz/导，即时间分辨率 ≤0.5ms。总采样频率=（频率/导）* 导数。减少导数则时间分 辨率相应提高。设置时间分辨率的一般原则是，组成Epoch的点
二、ERP在认知神经科学中的应用 1、ERP的学术位置
•
• • • •
属于心理生理学（psychophysiology）范畴。
心理生理学以心理因素为自变量，以生理指标为应变量，一般 以人为被试。 生理心理学（physiological psychology）以生理变化为自变量， 以心理因素为应变量，一般以动物为被试。
生理学
……….
……….
二、认知神经科学方法之比较
ERP的基本原理及其在认知神经科学 中的应用
The Basic Principles and Application in Neurosciences of ERP 魏景汉
Jing-han Wei Weijh@
中国科学院心理研究所 Institute of Psychology, Academia Sinica
2、ERP的定义
（1）诱发电位（EP）的广义定义：凡是外加一种特定的刺激作 用于机体，在给予刺激或撤消刺激时，在神经系统任何部位引起 的电位变化。 （2）诱发电位（EP）的狭义定义：凡是外加一种特定的刺激， 作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，在 脑区所引起的电位变化。 （3）事件相关电位（ERP）的定义：当外加一种特定的刺激， 作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，或 /和当某种心理因素出现时在脑区所产生的电位变化。 • 需要注意撤反应。