ER經(jīng)典實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)

ERP的實驗設(shè)計

與數(shù)據(jù)處理一、實驗范式經(jīng)典范式:Oddball,Go-Nogo注意:聽覺,視覺記憶:學(xué)習(xí)-再認(rèn)社會認(rèn)知經(jīng)典范式1--OddballOddball實驗?zāi)Ｊ绞侵覆捎脙煞N或多種不同刺激持續(xù)交替呈現(xiàn)，它們出現(xiàn)的概率顯著不同組成標(biāo)準(zhǔn)刺激(standardstimuli)——大概率偏差刺激(deviantstimuli)——小概率令被試對偏差刺激進(jìn)行反應(yīng)，因此該偏差刺激稱為靶刺激（Target）或目標(biāo)刺激。誘發(fā)P300、MMN等與刺激概率有關(guān)的ERP成分時的經(jīng)典實驗?zāi)Ｊ健?/p>

標(biāo)準(zhǔn)刺激靶刺激非靶刺激刺激缺失新奇刺激

ABCD

跨通路延遲反應(yīng)范式Task1：AttendingPicture,IgnoringTone

Picture

Tone Tone RedCrossDiscriminate waitandcapture react

theimperativesignalTask2：AttendingTone,IgnoringPicture

Tone Picture ClickDiscriminate waitandcapture react

theimperativesignal(0-2trial)

(0-2trial)

經(jīng)典范式2--

Go-Nogo兩種刺激的概率相等Go刺激——令被試反應(yīng)的刺激，即靶刺激Nogo刺激——不需被試反應(yīng)的刺激特點：排除了刺激概率對ERP的影響；由于沒有大小概率之分，大大節(jié)省了實驗時間，但也丟掉了因大、小概率差異而產(chǎn)生的ERP成分

注意的實驗范式雙耳分聽空間注意:Cue-Target提示范圍的分級雞尾酒會效應(yīng)與雙耳分聽(Chrry,1953)Hillyard,1975,ScienceMangun&Hillyard,1991＋＋ValidCue＋＋＋＋I(xiàn)nvalidNeutral經(jīng)典典的的中中央央性性提提示示＋⊙固定定注注視視點點1400ms提示示箭箭頭頭200-500ms目標(biāo)標(biāo)50ms屏蔽蔽200ms(Lucketal.,1994)Validvs.InvalidValidvs.NeutralInvalidvs.Neutral間隔隔對對P1效應(yīng)的影響響(Grorge&Mangun,1998)①注意左側(cè)，，多靶（16%）；②注意意右側(cè)，多多靶（16%）；③注意意左側(cè)，少少靶（2%）；④注意意右側(cè)，少少靶（2%）；⑤被動動（2%無關(guān)刺激））（Woldorffetal.,1997）靶刺激在下視野對側(cè)的背側(cè)側(cè)枕區(qū)、18/19區(qū)（Martinez…Hillyard,1999，2001）刺激為白色色直立的T（占86％）和倒置置的T（靶刺激14％），被被9個十字所包包圍，并疊疊加在灰色色的棋盤格格上以等概率隨隨機(jī)出現(xiàn)在在左側(cè)視野野（LVF）或右側(cè)視視野（RVF）。任務(wù)是持續(xù)續(xù)注視中央央箭頭并按按鍵報告箭箭頭所指注注意側(cè)的靶靶刺激，并并忽視注意意側(cè)對面的的刺激物。。C1無注意效應(yīng)應(yīng)注意效應(yīng)發(fā)發(fā)生在早期期P1、晚期P1和N1—注意時其波波幅增大300ms1500msTimeCUESIZESmallMediumLargeSOA(ms)230-350(Short)500-650(Medium)800-950(Long)FixationPrecueSearchArray不同范圍等等級提示的的空間注意意實驗范式式(Luoetal,CognBrainRes,2001)ERPinShortSOASmallMedianLargeP1(80ms)LargeMedianSmallN1(160ms)CueSearchArrayP1(100ms)N1(160ms)Pressthekey，discriminatethedirectionoftheverticalcrescentISI:Short400-600msLong600-800ms固定區(qū)域提提示下的注注意效應(yīng)其他相關(guān)實實驗干擾刺激位位置對視覺覺空間注意意影響干擾位于小小圈干干擾位位于中圈 干擾擾位于大圈該范試的特特點為干擾擾刺激均位位于同一個個圈。與靶靶刺激特征征相同內(nèi)部干擾外部干擾內(nèi)部/外部干擾可以檢測被被試在分心心物存在條條件下注意意力的集中中程度記憶的實驗驗范式經(jīng)典范式:學(xué)習(xí)-再認(rèn)運(yùn)動知覺的的啟動元記憶A.StudyPhase(14faces,SOA3s,duration1s)B.TestPhase(28faces,repeated50%,SOA3.2s,duration1s)理張理舒TimeLearningStageTestStageOldNew1stPresentTypicalProceduresms-1002004006008001000ms0.0-2.02.04.06.08.010.0Vms-1002006008001000ms-2.02.04.06.08.010.0V-1002004006008001000ms-2.02.04.06.08.010.0VC3CzC4HighFrequencyLowFrequencyEncodingeffectsonhigher-&lower-wordfrequency(Chinese)P180N350LPC110ms146ms166ms275ms498ms600ms650ms750ms114ms182ms234ms380ms486ms650ms680ms750ms聽覺漢字視覺漢字第一階段——感覺 第二二階段——知覺 第三三階段——語言Chen&Luo,2003,NeuroImage漢字的記憶憶編碼-10020040060080010000.0-1.0-2.02.04.06.08.010.0-2.02.04.06.08.010.00.0-2.02.04.06.08.010.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.0-100200400600800.0900.01000.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.0FzCzPzOldNewDiff(Old-New)HigherFreq.LowerFreq.TestStageP180N350LPC單次運(yùn)動實驗驗?zāi)Ｊ绞疽鈭D圖（a）與單次運(yùn)動產(chǎn)產(chǎn)生的ERP總平均圖（b）特定方向二二義左右右左左—右(0-90°)(0-270°)(0-180°)F1F2向右運(yùn)動二義運(yùn)動向左運(yùn)動F1F2F3啟動–目標(biāo)間隔(200,400,and1000ms)二義-目標(biāo)特特定-目標(biāo)(實驗) (對照)啟動目標(biāo)(0-90-270°)(0-90-0°)特定方向二義方向雙次運(yùn)動的實實驗?zāi)Ｊ绞疽庖鈭D（a）雙次運(yùn)動產(chǎn)生生的ERP總平均圖（b）強(qiáng)啟動弱啟動無啟動實驗對照P1P32個相反的特定方向無啟動弱啟動強(qiáng)啟動+2.5+2.0+1.5+1.0+0.50-0.5-1.0mV顳上回枕葉hMT+內(nèi)側(cè)頂葉Z=3.09Z=13.11ab實驗組與對照照組相減的差差異波地形圖圖（a）和fMRI結(jié)果(b),jiangLuoetal,2002RT(ms)%SameDirectionJudgements2004001000msPrimingReversalPrimingReversalinYounginYounginOldinOld2004001000msBehavioralDataTheperceivedrateinthesamedirectionintheyoungwashigherthanintheoldsubjects,F1,22=4.727,p<.05.TheRTprolongedwithintervalincreasedonlyforprimingconditioninbothyoungandoldsubjects,F2,44=5.711,p<.012、無意識啟動動運(yùn)動知覺的的老年化無啟動弱啟動強(qiáng)啟動+2.5+2.0+1.5+1.0+0.50-0.5-1.0mV顳上回枕葉hMT+內(nèi)側(cè)頂葉Z=3.09Z=13.11ab首次確定視運(yùn)運(yùn)動知覺的啟啟動效應(yīng)在刺刺激后98ms首先激活視覺覺初級皮層后續(xù)活動（400ms左右）發(fā)生在在內(nèi)側(cè)顳葉、、顳上回、頂頂葉等更廣泛泛的腦區(qū)運(yùn)動知覺啟動動與工作記憶憶0-90-180°0-90-0°SameDirectionOppositeDirection1stMotion2ndMotionTimeSOA:200ms各種條件下的的啟動效應(yīng)0-90-270°0-180-90°0-180-0°°Unambiguous—Ambiguous——Ambiguous—AmbiguousUnambiguousAmbiguous元記憶的研究究方法實驗分三個步步驟進(jìn)行記憶一系列詞詞對，例如“項目—大臣”呈現(xiàn)前面的線線索詞(項目—？)，讓被試回憶憶后面的靶子子詞(“大臣”)在他們回憶不不出來的情況況下，令他們們判斷自己是是否對那個不不能成功回憶憶的詞有一種種“知道感”通過一項再認(rèn)認(rèn)測驗來檢驗驗其“知道感”是否準(zhǔn)確元記憶的腦機(jī)機(jī)制“知道感”記憶導(dǎo)致大量量的腦活動（（額葉區(qū)），，而“不知道感”項目則只伴隨隨有少量腦活活動。知道感可能是是基于一個部分信息提取和元記憶憶判斷過程；；而不知道感感則可能基于于一個線索熟悉性的的腦活動狀態(tài)，，即一無所獲獲而獲得不知知道感。對“知道感”的認(rèn)知與大腦腦機(jī)制的探索索，可為人工工智能研究提提供有益啟示示。Luoetal,2003,ChinSciBull社會認(rèn)知的研研究情緒與注意情緒與記憶欺騙的心理過過程情緒對注意的的影響1500ms(Probe)延遲遲樣樣本本匹匹配配：由由“目標(biāo)標(biāo)（target）-延遲遲(delay)-探測測（probe）””三個個階階段段構(gòu)構(gòu)成成的的試試驗驗單單元元。。實驗驗范范式式(Sternberg,1966)2000ms1000ms(target）1500ms(delay)1500ms(Probe)詞語工作記憶任務(wù)AB+RT+a空間工作記憶任務(wù)2000ms1000ms(target）1500ms(delay)+++實驗驗程程序序?qū)嶒烌灧址?sessions；一一個個只只呈呈現(xiàn)現(xiàn)負(fù)負(fù)性性圖圖片片以以誘誘發(fā)發(fā)負(fù)負(fù)性性情情緒緒，，另另一一個個只只呈呈現(xiàn)現(xiàn)中中性性情情緒緒作作為為對對照照。。5blocks/session，32trails/block32個trails里16個空空間間任任務(wù)務(wù)16個詞詞語語任任務(wù)務(wù)，，隨隨機(jī)機(jī)出出現(xiàn)現(xiàn)。。(即每每種種條條件件80個trails)欺騙騙意意圖圖的的實實驗驗范范式式將欺欺騙騙過過程程分分成成三三個個階階段段：：欺騙騙動動機(jī)機(jī)形形成成、、做做出出欺欺騙騙反反應(yīng)應(yīng)、、欺欺騙騙結(jié)結(jié)果果的的評評價價(買曉曉琴琴，，博博士士論論文文，2005)動機(jī)機(jī)形形成成階階段段ms-2003008001300180023002800μV-2.5-5.0-7.5-10.0-12.52.55.07.5-2003008001300180023002800-2.5-5.0-7.5-10.0-12.52.55.07.5FCzms-2003008001300180023002800-2.5-5.0-7.5-10.0-12.52.55.07.5μVμVms強(qiáng)迫迫欺欺騙騙強(qiáng)迫迫誠誠實實強(qiáng)迫迫自愿愿自愿愿欺欺騙騙自愿愿誠誠實實結(jié)果果評評價價階階段段欺欺騙騙組組與與簡簡單單組組比比較較-2+3差異波-100100300500700-5Cz-100100300500700-5sμV290ms-15μV0300ms欺騙組簡單反應(yīng)組組二、刺激序序列的問題題刺激呈現(xiàn)時時間刺激間隔消除重疊成成分1刺激呈現(xiàn)時時間①刺激呈現(xiàn)時時間長度與與任務(wù)難度度成反比② 當(dāng)呈現(xiàn)現(xiàn)時間短到到一定程度度，例如視視覺刺激在在40ms以下，人就就不能主觀觀感覺到這這個刺激，，可利用此此特性進(jìn)行行非意識的的啟動研究究③ 撤反應(yīng)應(yīng)即刺刺激物消失失也能導(dǎo)致致ERP波形的微小小改變。避避免撤反應(yīng)應(yīng)的措施一一是將刺激激呈現(xiàn)時間間適當(dāng)延長長或縮短，，二是利用用相減技術(shù)術(shù)2刺激間隔SOAstimulusonsetasynchronyISIinterstimulusintervalOnsetOffset①短間隔將導(dǎo)導(dǎo)致ERP成分，特別別是早期成成分的重疊疊② 預(yù)留足足夠被試完完成作業(yè)的的反應(yīng)時間間③ 間隔過過長可能浪浪費硬盤空空間，并延延長不必要要的實驗時時間④ 刺激間間隔與任務(wù)務(wù)難度成反反比。3消除相鄰刺激的重疊疊成分1）

高通濾濾波（high-passfiltering）增加頻帶帶寬度低端端頻率響應(yīng)應(yīng)，可以減減弱ERP在較長潛伏伏期、較低低頻率的部部分。如果果僅對早期期高頻成分分，例如聽聽覺腦干誘誘發(fā)電位感感興趣，即即可采用此此法（高通通為50～150Hz）。2）低通濾波波(Low-passfilter)采用不同間間隔隨機(jī)化化，可以部部分消除鄰鄰近的ERP重疊成分，，又叫Jitter法。130-190ms125-275ms120-320msERP數(shù)據(jù)處理(一)腦電數(shù)據(jù)的的采集與記記錄1步驟設(shè)置或修改改腦電記錄錄文件（SETUP文件），根根據(jù)下述記記錄參數(shù)。。電極安放——戴電極帽。。記錄（record）。保存記錄文文件(save)2記錄參數(shù)放大倍數(shù)對腦電的放放大倍數(shù)至至少在5萬倍以上，，注意對EOG的放大倍數(shù)數(shù)應(yīng)減小1半或2/3。分析時間(epoch)與基線(baseline)根據(jù)實驗?zāi)ＤＪ胶脱芯烤磕康脑O(shè)定定分析時間間，多在1000ms左右，刺激激發(fā)生前的的基線常為為100～200ms。頻帶寬度(bandpass)使其僅夠放放大擬研究究的ERP信號，則落落在頻帶外外的噪音與與干擾信號號不被放大大，達(dá)到排排除目的。。頻帶寬度度的高通一一般為0.01～0.1Hz，低通為40～100Hz。皮膚阻抗應(yīng)使其低于于5k。每個記錄錄點的腦電電位均需與與參考點的的電位進(jìn)行行比較而得得到電位差差，因而此此處的皮膚膚阻抗尤需需降到盡可可能低的程程度。采樣頻率（A/DRate）與時間分分辨率成正正比。例如如250Hz的采樣頻率率,時間分辨率率為4ms。(二)波形平均與與疊加提取并打開開連續(xù)腦電電文件合并任務(wù)數(shù)數(shù)據(jù)消除眼電偽偽跡對腦電分段段(Epoch)濾波(filter)基線校正(baselinecorrect)排除偽跡平均(average)保存1波形識別波形判斷：：從一系列列波形中判判斷有關(guān)成成分，是ERP研究的一個個技術(shù)難關(guān)關(guān)。可根據(jù)峰潛潛伏期、波波形、及其其頭皮分布布，參照總總平均圖與與文獻(xiàn)進(jìn)行行判斷，豐豐富的經(jīng)驗驗也是一個個重要的因因素。(三)波形識別與與測量2波峰測量波幅測量峰——峰，基線——峰峰潛伏期測測量起始時間(始潛時)的測量-200200400600800ms-2.0-4.02.04.06.0潛伏期基線——峰峰——峰FzC3C4CzT5T6P3P4OROLPzOzO1O2-5mv+600ms3平均波幅測量量適用：信噪比比不太好的波波形，如差異異波固定法或連續(xù)續(xù)測量法：如如間隔20、50、100和150ms。較客觀、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便便于測量及比比較；但在個個體差異大時時，數(shù)據(jù)可靠靠性較差。具體法或間斷斷法根據(jù)總總平均圖確定定某一成分的的時間窗口。。根據(jù)總平均均圖而定，針針對性較強(qiáng)，，但主觀性較較大，不利于于比較。4相減相減技術(shù)的運(yùn)運(yùn)用，對于提提取更為純粹粹的、與心理理機(jī)制相關(guān)的的ERP成分具有重要要意義。1、統(tǒng)計分析的的設(shè)計描述性統(tǒng)計均值±標(biāo)準(zhǔn)差、均值值±標(biāo)準(zhǔn)誤T檢驗方差分析重復(fù)測量的多多因素方差分分析（RepeatedmeasuresANOVA）(四)統(tǒng)計分析Oddball實驗，記錄32導(dǎo)腦電概率（2：大、小概率率）記錄點（32）Cross-ModalDelayedResponseTask1：AttendingPicture,IgnoringTonePictureToneToneRedCrossDiscriminate waitandcapturereacttheimperativesignalTask2：AttendingTone,IgnoringPictureTonePictureClickDiscriminate waitandcapturereacttheimperativesignal(0-2trial)(0-2trial)可以得到哪些些ERP成分？怎樣設(shè)計統(tǒng)計計分析？2×2×2×12聽覺通道與視視覺通道（2）注意與非注意意（2）標(biāo)準(zhǔn)刺激與偏偏差刺激（2）記錄點（選取取12個點）聽覺視覺注意非非注意記憶痕跡的失失匹配機(jī)制—通路特異性，而形成痕跡跡的機(jī)制—通路上機(jī)制據(jù)此提出注意意早晚選擇因因條件而異的的注意過濾器可可塑性假說1定性分析①設(shè)置條件1與條件2，分別產(chǎn)生A峰B峰。②測量并比比較峰A與峰B的潛伏期、始始潛時、波幅幅等指標(biāo)。③比較條件件1與條件2的波形在頭皮皮的分布。④ 定位分析析。(五)結(jié)果分析2腦地形圖腦電地形圖是是指將放大的的腦電信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成一種既既能定量、又又能定性的腦腦波圖形，可可使大腦在某某一時間的功功能變化與形形態(tài)定位有機(jī)機(jī)地結(jié)合。腦地形圖需要要至少12導(dǎo)記錄電極，，理論上導(dǎo)數(shù)數(shù)越多越好，，目前已達(dá)到到256導(dǎo)。根據(jù)腦電信號號：EEG——頻率地形圖，，針對不同的的頻段，包括括波、波、波、波和近年受到到關(guān)注的40Hz腦電；ERP——波幅地形圖根據(jù)圖形的色色彩或形式：：彩色地形圖(Luo等,2000;Worldorff等,1997)、灰度地形圖（（Luo&Wei,1999）、等高線地形圖圖(Mangun,1995;Teder等,1993）根據(jù)維度：二維地形圖三維地形圖實際頭形地形形圖：精確地地、實時地數(shù)數(shù)字化描繪每每個被試的電電極位置和頭頭顱形狀，形形象地顯示三三維地形圖面孔識別的P170成分分布3源分析——極性翻轉(zhuǎn)顱內(nèi)與頭皮電電位的極性翻翻轉(zhuǎn)：在早期期的生理學(xué)研研究中，將電電極直接插入入海馬、海馬馬旁回和杏仁仁核，記錄到到波幅較大的的極性翻轉(zhuǎn)的的電位，其潛潛伏期與頭皮皮記錄的頂