不同領(lǐng)域ERP研究范式.ppt

1、第7章 不同領(lǐng)域ERP的實(shí)驗(yàn)范式,介紹注意、視知覺、記憶、語言、推理等研究中常用的實(shí)驗(yàn)范式。列舉一些經(jīng)典的研究。 實(shí)驗(yàn)范式的重要性：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、理解ERP實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析有重要的啟發(fā)。 大多數(shù)ERP實(shí)驗(yàn)范式源于行為研究。,第一節(jié) 經(jīng)典的ERP實(shí)驗(yàn)范式,經(jīng)典范式1Oddball 一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)呈現(xiàn)同一感覺通道的兩種刺激，兩種刺激的概率相差很大。大概率稱為標(biāo)準(zhǔn)刺激（standard stimuli），小概率稱為偏差刺激(deviant stimuli)。如果讓被試對偏差刺激進(jìn)行反應(yīng)，則偏差刺激成了靶刺激（target）。 Oddball范式應(yīng)用廣泛，是產(chǎn)生P300、MMN等與刺激概率有關(guān)的ERP成

2、分的實(shí)驗(yàn)范式，是學(xué)習(xí)ERP研究與應(yīng)用的入門課程。 Polich，J. Updating P300: An integrative theory of P3a and P3b，Clinical Neurophysiology，2007， 118 ： 21282148,P300的名稱,P300 P3 晚期正成分（late positive component） P3b（Pz） P3a (Fz) 中線位置記錄（Fz, Cz, Pz）,標(biāo)準(zhǔn)刺激 靶刺激 非靶刺激 刺激缺失,A B,A：一系列規(guī)律刺激中，偶然缺失一次刺激。無刺激也可引起ERP。（研究某些感興趣情況下的習(xí)慣化的腦機(jī)制等。） B：刺激物分為

3、三種，其中一種大概率（70），偏差刺激分為兩種，都是15，被試只對一種偏差刺激反應(yīng)。（研究某些感興趣情況下的靶與非靶的關(guān)系。）,P300的研究,對P300成分本身的研究：刺激的概率、辨別難度、間隔時(shí)間、年齡、性別、藥物等因素的影響，P300的腦內(nèi)源。 P300成分的臨床研究：精神病人、多動(dòng)癥患者、酒精成癮,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(diǎn)：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(shí)驗(yàn)時(shí)間，但也丟掉了因大、小概率差異而產(chǎn)生的ERP成分。,第二節(jié) 注意研究的實(shí)驗(yàn)范式,空間注意: Cue

4、- Target 雙耳分聽,1、空間注意,空間注意：基于視覺情景中位置的選擇性注意。 行為研究：有線索提示的反應(yīng)快于無線索提示的目標(biāo)。注意的早期選擇模型解釋。 但無法明確地將注意的機(jī)制與信息加工的特定階段相聯(lián)系。,空間線索提示范式,Valid Cue,Invalid,Neutral,經(jīng)典的中央性提示,固定注視點(diǎn) 1400 ms,提示箭頭 200-500 ms,目標(biāo) 50 ms,屏蔽 200 ms,(Luck et al., 1994),空間注意的一項(xiàng)ERP研究,ERP的高時(shí)間分辨率適合于探索信息加工的階段。 目的：探索空間線索效應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制。 邏輯或假設(shè)：ERP可以提供視覺系統(tǒng)中早期（感覺）和

5、晚期（知覺后和決策）階段的信息加工指標(biāo)，可以探明線索提示的刺激是否表現(xiàn)更快或更強(qiáng)的感覺反應(yīng)？,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 任務(wù)的范式為Posner的線索提示任務(wù)。 兩種條件：正確提示（目標(biāo)出現(xiàn)在箭頭指示的方向，0.75）；錯(cuò)誤提示（目標(biāo)出現(xiàn)在箭頭指示的反方向，0.25）。 正確提示目標(biāo)更快的反應(yīng)效應(yīng)：如果這種效應(yīng)來自知覺過程，則早期的感覺相關(guān)的ERP成分出現(xiàn)差異；如果來自決策或反應(yīng)偏差，則ERP早期成分無差異，但更長潛伏期的晚成分有差異。,2、雙耳分聽,徹里（Cherry,1953）給被試的兩耳同時(shí)呈現(xiàn)兩種材料，讓被試大聲追隨從一個(gè)耳朵聽到的材料，并檢查被試從另一耳所獲得的信息。前者稱為追隨耳，后者稱為非追隨

6、耳。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試從非追隨耳得到的信息很少，能分辨是男音或是女音，并且當(dāng)原來使用的英文材料改用法文或德文呈現(xiàn)時(shí)，或者將課文顛倒時(shí)，被試也很少能夠發(fā)現(xiàn)。,雞尾酒會(huì)效應(yīng)與雙耳分聽(Chrry, 1953),一項(xiàng)聽覺選擇性注意的ERP研究,研究問題：注意操作發(fā)生于早期階段（知覺）還是晚期階段（決策、記憶及行為輸出）？ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 某些實(shí)驗(yàn)分組中，要求被試注意左耳，在其他實(shí)驗(yàn)分組則要求被試注意右耳，然后給予一系列快速的脈沖式短聲，每只耳刺激數(shù)各一半，為了在兩耳間易于區(qū)分，每只耳的音調(diào)不同。要求被試監(jiān)聽注意的耳，聲調(diào)稍高一點(diǎn)的變異短聲為靶，注意到靶時(shí)按鍵。,注意左的實(shí)驗(yàn)分組中的左非靶與注意右的實(shí)驗(yàn)分級(jí)中同

7、樣的左非靶的比較。,第三節(jié) 知覺的實(shí)驗(yàn)范式,雙穩(wěn)態(tài)知覺（bistable perception）,可能的解釋： 自下而上加工（bottom-up） 自上而下加工 (top-down),任務(wù)范式一,任務(wù)范式二,錯(cuò)覺實(shí)驗(yàn)范式一,錯(cuò)覺實(shí)驗(yàn)范式二,第四節(jié) 記憶的實(shí)驗(yàn)范式,典型的三級(jí)加工模型,工作記憶（Baddeley等）,一、工作記憶的實(shí)驗(yàn)范式 1、雙任務(wù)范式 重復(fù)敲擊（控制條件） 隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生 以順時(shí)針方向按一個(gè)鍵盤上的鍵 迅速重復(fù)詞語或數(shù)字（1、3、5）,2、N-back范式 n-back范式要求被試者將剛剛出現(xiàn)過的刺激與前面第n個(gè)刺激相比較，通過控制當(dāng)前刺激與目標(biāo)刺激間隔的刺激個(gè)數(shù)來操縱負(fù)荷。當(dāng)

8、n=1時(shí)，要求被試者比較當(dāng)前刺激和與它相鄰的前一個(gè)刺激 。刺激材料：字母、單詞、空間位置等。 該范式的優(yōu)點(diǎn)在于將任務(wù)設(shè)計(jì)成在工作記憶上施加一連續(xù)的、參數(shù)可變的負(fù)荷，而其他任務(wù)需要保持恒定。,3、連續(xù)刷新任務(wù) 在屏幕中央逐個(gè)呈現(xiàn)一系列字母、數(shù)字等，系列長度從3個(gè)項(xiàng)目到8個(gè)項(xiàng)目隨機(jī)，讓被試在每一系列結(jié)束時(shí)，報(bào)告此系列的最后3個(gè)項(xiàng)目。,M,K,L,input,注視點(diǎn),呈現(xiàn)38個(gè)字母,輸入屏幕,空屏,記憶刷新任務(wù)范式,A. Study Phase(14 faces, SOA 3s, duration 1s),B. Test Phase (28 faces, repeated 50%, SOA 3.2s

9、, duration 1s),二、經(jīng)典的學(xué)習(xí)再認(rèn)范式,理,張,理,舒,Time,Learning Stage,Test Stage,Old,New,1st Present,Typical Procedures,例：Examining the neural basis of episodic memory: ERP evidence that faces are recollected differently from names,問題提出：反映再認(rèn)記憶有兩個(gè)指標(biāo)：記起和熟悉性。已有的ERP研究表明，與再認(rèn)記憶有關(guān)的兩個(gè)成分：早期（300500ms）的中部額區(qū),稍晚的（500700ms）左側(cè)頂區(qū)

10、的新舊效應(yīng)。后者反映了再認(rèn)中的記起（recollection），但對前者的解釋存在爭議（概念啟動(dòng)，熟悉性？）。已有比較面孔與名字的研究沒有保證二者在編碼階段的一致性，從而無法排除編碼效應(yīng)。本研究考察面孔與詞語材料線索的回憶是否具有不同的神經(jīng)基礎(chǔ)。,實(shí)驗(yàn)任務(wù),為排除可能的影響因素，對面孔的進(jìn)行選擇和處理。 年輕的白人，無飾物、眼鏡或面毛；去除照片背景、頭發(fā)和耳朵；大小、亮度、顏色相同；黑色背景呈現(xiàn),實(shí)驗(yàn)程序,18學(xué)習(xí)測驗(yàn)blocks（學(xué)習(xí)：12對；測試：6張舊面孔，6個(gè)舊名字，3張新面孔，3個(gè)新名字） 學(xué)習(xí)與測驗(yàn)間隔時(shí)間被試自己掌握；每個(gè)trials中男性與女性面孔，男性與女性名字相等；刺激輪轉(zhuǎn)

11、，使其有均等機(jī)會(huì)成為測驗(yàn)階段的新刺激。每個(gè)Block內(nèi)的刺激順序隨機(jī)化。 學(xué)習(xí)階段，判斷面孔與名字是否合適；測驗(yàn)階段，判斷刺激是新的還是舊的，如果判斷為舊的，則需要進(jìn)一步的反應(yīng)判斷，即記起還是熟悉。,數(shù)據(jù)記錄與分析,62導(dǎo)，國際1020系統(tǒng)電極排列，參考電極Cz和CPz；阻抗低于5千歐，帶通0.140Hz;采樣率250Hz,分析時(shí)窗100ms至刺激后2000ms。 分析比較四種條件：面孔擊中，面孔正確否定，名字擊中，名字正確否定。 電極位置：額區(qū)（F1/3/5/2/4/6），頂區(qū)（P1/3/5/2/4/6）。 分析時(shí)窗：100-300,300-500,500-700,700-900. 多元方差

12、分析：新舊左右半球定位（額區(qū)和頂區(qū)）位置（上、中、下）。,總平均圖,地形圖分析,結(jié)論,面孔提取線索與前區(qū)新/舊效應(yīng)和晚期的右前額有關(guān)，而名字線索與中部額區(qū)及左側(cè)頂區(qū)效應(yīng)有關(guān)。研究的結(jié)果證明回憶面孔與名字可能涉及不同的認(rèn)知操作。,提示： 列舉上述研究時(shí)，并沒有詳細(xì)提及行為指標(biāo)的結(jié)果。 行為指標(biāo)也很重要，最好能結(jié)合起來解釋，如果行為指標(biāo)與ERP指標(biāo)效應(yīng)一致，更能說明問題。,第六節(jié) 語言實(shí)驗(yàn)范式,人類是如何從各種聲音中識(shí)別語言的？ 從很小的時(shí)候起，人類就能學(xué)習(xí)和使用語言，他（或她）是怎么實(shí)現(xiàn)這一過程的？ 語言的心理加工過程是如何進(jìn)行的？ 失語癥的產(chǎn)生原因是什么？ ,一、與語言有關(guān)的ERP成分,三、語

13、言有關(guān)的ERP研究,1 ERP與語言知覺 失匹配負(fù)波（Mismatch negativity, MMN） Oddball范式，聽覺刺激。偏差刺激出現(xiàn)后100200ms的負(fù)波，額區(qū)頭皮分布，腦內(nèi)源為初級(jí)聽覺皮層和額葉。 在被試看電影、閱讀、睡覺或昏迷時(shí)也能記錄到。,運(yùn)用MMN的語言知覺研究,Ntnen et al. (1997) 被試：土生土長的愛沙尼亞人和法國人。 刺激：不同的愛沙尼亞元音字母（S：e；D：, , o, e/） 結(jié)果：愛沙尼亞人，四種偏差刺激都誘發(fā)MMN；法國人， 誘發(fā)MMN明顯更小。 解釋：語言經(jīng)驗(yàn)影響前注意水平的聽覺語言知覺。,對頻率不同刺激的反應(yīng),2 單詞與句子理解中的E

14、RP成分,（1）語義加工：N400 N400是負(fù)走向波，潛伏期在300-500ms，右側(cè)中央?yún)^(qū)最大，但受刺激材料與通道影響，腦內(nèi)源為前顳葉。“N400效應(yīng)”是指兩種條件（如語義反常與規(guī)范，不相關(guān)與相關(guān)等）下的N400差異波。 通常認(rèn)為N400反映了從語義上將刺激整合到先行背景的難度。,誘發(fā)N400的實(shí)驗(yàn)范式： 句尾畸義詞（經(jīng)典范式）。 相關(guān)詞與無關(guān)詞（講述故事，清洗危險(xiǎn)）。 新詞與舊詞。 文字與非文字符號(hào)。 圖片命名。 （羅躍嘉，2010,事件相關(guān)電位原理與技術(shù)）,（2）句法加工 左前額負(fù)波（left anterior negativity，LAN） 存在兩個(gè)LAN，一個(gè)是早期的左前額負(fù)波（ELAN），出現(xiàn)于刺激后100200ms;另一個(gè)產(chǎn)生于刺激后300500ms。 ELAN源于額下回和顳前葉，主要反映了詞性或短語結(jié)構(gòu)的違反。晚期LAN主要與句法形態(tài)的一致性加工有關(guān)或句子理解中的工作記憶加工指標(biāo)。,不同從句的工作記憶負(fù)荷,LAN對詞頻敏感,P600（Syntactic positive shift, SPS） 正偏移，后區(qū)最大，峰值500900ms。對句法延續(xù)的預(yù)期程度有關(guān)：不符合語法的單詞比符合語法的誘發(fā)更大的P600。,3 單詞產(chǎn)生中的ERP成分,側(cè)向化準(zhǔn)備電位