赵仑_09_March_ERP高级培训班讲座(3)

国际标准的基本原则1、电极位置应根据颅骨标志的测量加以确定，尽可能与头颅的大小及形状成比例；2、电极的标准位置应适当分布在头颅所有部位；3、电极位置的名称应结合脑部分区（额、颞、顶、枕）：F、C、T、P、O4、应进行解剖学研究，确定标准电极下是哪个皮层分区；5、国际通用阿拉伯数字：左奇、右偶，零点（zero）代表头颅正中位，A1、A2代表左右耳垂，M1、M2代表左右乳突。电极安放部位名称代号部位名称代号前额FrontalpoleFp1Fp2侧额InferiorfrontalF7F8额FrontalF3FzF4颞TemporalT3T4中央CentralC3CzC4后颞PosteriortemporalT5T6顶ParietalP3PzP4耳AuricularA1A2枕OccipitalO1O2乳突MastoidM1M2ERP记录参考电极问题单极导联的参考电极是各导放大器的一端共同连结的部位，各导的电位都是与它相减的结果。理想的参考电极点应该是电位为零或电位恒定的部位，但是人体是一个容积导体，生物电无处不在，无时不变，这样的部位是不存在的。在过去生物电研究的100年间，关于参考电极位置的争论从来没有停止过，是目前仍无结论的问题。参考电极的设置显然对数据有明显影响，因此这是一个重要的问题。这里仅简单讨论几种目前常用的脑电参考电极设置。（一）双耳参考：将双耳乳突或耳垂连接作参考电极。由于乳突或耳垂的脑电一般较小，将其连接所得的平均电位作参考不会造成脑的两半球电位关系的失真，故已成为经典的方法。缺点是不能测量乳突附近的脑电变化，如MMN。方法革新－单侧参考后参考电极的转换(《补遗二》)（二）鼻尖参考：将参考电极放在鼻尖。由于双耳参考法不能观察乳突附近脑源的活动，而有的脑电如听觉MMN的一个源恰在乳突附近，所以在研究源位于乳突附近的脑电活动时，常常将参考电极放置在鼻尖。（三）平均参考：在用普通参考电极记录EEG后，求出全部记录点的平均值，以各记录值减去该平均值后的差值作为实际的脑电数据。其目的在于实现参考电极的电位恒定或为零。依据是，假设人脑和颅骨是均匀的圆球体，球体表面均匀放置足够的记录电极，偶极子位于球心。该法的优点是可以进行某些脑电求源的逆运算。其缺点在于它是基于理想的头颅条件和假设的偶极子计算出来的，与真实情况相差很大，因此它所带来的误差是不容忽视的。ThemaximumsoftheGFPreflectmaximalelectricalactivity;smallGFPreflectsnoise.举例：VPPN170两个成分？(Eimer,2005)MethodologicalconsiderationsinrecodingMMNincochlearimplantpatients(Singh,etal2004)(Singh,etal2004)伪迹的剔除密切监测非脑电伪迹实验前告知被试关于伪迹的注意事项以减少伪迹确定伪迹的剔除标准和方法EOG的去除(相关法)PCA/ICASVD&SpatialFilter脑电记录伪迹肌电伪迹（Muscle）50周波(50Cycle)眼动(EyeMovement)伪迹血管(Vascular)出汗(Sweating)电极故障(Electrolepop)电极移动(ElectroleMovement)其他：导线断裂、附近设备造成的突然电压冲击脑电仪器的故障、与呼吸有关的运动、哭泣、吸吮、颤抖或吞咽等。伪迹（Artifacts）脑电描记中不起源于脑部的电活动干扰。这种类型的干扰可表现“尖头脉冲”，通常因持续时间非常短暂而被识别。肌电伪迹常表现为连续性的各种频率的尖头脉冲，还可表现为以极高额率密集爆发的尖头脉冲，这时无法分辨出各自分开的尖头脉冲信号。头皮下肌肉收缩形成的伪迹肌电伪迹眼睛好象一个充电的电池，其角膜表面一侧为阳性(十)，视网膜一侧为阴性(－)。这个电池有很大的电压，因此眼球运动时，就会在脑电图上产生明显的偏转。眼电（动）伪迹高电阻引起。高电阻是因为头皮上未被清除的油脂、脏污或死亡皮肤所引起。高电阻可以检出任何种类的伪迹，而不仅仅是50周一种。50周波一般都是阳性的尖头脉冲。电极故障任何电极在头皮上移动，甚至是轻微的移动引起。电极移动心电伪迹心电图可在身体的几乎任何部位检出，并可能扩展到头部，特别是在电极Al(LE)和A2(RE)。血管脉搏引起电极位于一个随心脏跳动而搏动的血管附近。引起非常缓慢的波动。出汗•基本过程（操作讲解）1.合并行为数据和脑电预览2.去除眼电、心电、肌电伪迹3.脑电分段4.基线校正5.去除伪迹6.叠加平均7.平滑化处理（Smoothdata，根据具体情况具体分析）/数字滤波（根据具体情况有选择地进行）8.总平均EEG/ERP离线分析•伪迹剔除相关法PCA/ICA（？Cochleardata）SVD•平滑化处理•数字滤波的应用Note：每个步骤要根据具体的实验设计和要求去设置参数，要理解基本的参数设置原理，以满足不同的研究目的。FP1*FP2*F7*F5*F3*FZ*F4*F6*F8*M1*T3*C5*C3*C1*CZ*C2*C4*C6*T4*M2*T5*P5*P3*PZ*P4*P6*T6*O1*OZ*O2*HEOGVEOGEEGfile:CochlearImplantArtifact.avgRate-1000Hz,HPF-0Hz,LPF-200Hz,Notch-offICAREDUCTIONOFARTIFACTStimulusArtifactRemovalms-100.00.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0µV0.07.515.022.530.037.5ms-100.00.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0µV0.02.55.07.510.0MGFPSelectPCA\ICAFunctionExtendCursorstoEndsofEpochSwitchfromPCAtoICAandApplyFilterExamineResultsFP1*FP2*F7*F5*F3*FZ*F4*F6*F8*M1*T3*C5*C3*C1*CZ*C2*C4*C6*T4*M2*T5*P5*P3*PZ*P4*P6*T6*O1*OZ*O2*HEOGVEOGT6*FP1*FP2*F7*F5*F3*FZ*F4*F6*F8*M1*T3*C5*C3*C1*CZ*C2*C4*C6*T4*M2*T5*P5*P3*PZ*P4*P6*O1*OZ*O2*HEOGApply30HzLowPassFilterSpatialSingularValueDecomposition(SVD)andSpatialFilteringforArtifactExtractionms-200.0-100.00.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0µV0.0-50.0-100.0-150.0-200.0-250.050.0100.0150.0200.0250.0ms-200.0-100.00.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0µV0.07.515.022.530.037.545.052.5MGFPGenerateAveragedArtifact(e.g.eyeblink)UCBERKELEYPerformSpatialSVDGenerateCorrectionLDRPre-CorrectionApplyLDRasSpatialFilterToReduceArtifactms-200.0-100.00.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0µV0.025.050.075.0100.0125.0150.0-25.0-50.0-75.0-100.0ms-200.0-100.00.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0MGFPµV0.05.010.015.020.025.0Post-CorrectionUNIVERSITYOFCALIFORNIABERKELEYEEGRecordedAtVarian4T(f)MRIUCBERKELEYRAWEEGRecordedInVarian4T(f)MRIUCBERKELEY00:01:3100:01:3200:01:3300:01:3420Fp1-Fp2-F7-F3-Fz-F8-FT7-FC3-FCz-FC4-FT8-T3-C3-T4-TP7-CP3-TP8-T5-P3-Pz-P4-T6-O1-Oz-O2-A1-A2-EKGL-EKGR-VEOGR-VEOGL--512µV400msEPISEQUENCEARTIFACTEPISEQUENCEEXTRACTEDFROMEEG00:01:3100:01:3200:01:3300:01:3420Fp1-Fp2-F7-F3-Fz-F8-FT7-FC3-FCz-FC4-FT8-T3-C3-T4-TP7-CP3-TP8-T5-P3-Pz-P4-T6-O1-Oz-O2-A1-A2-EKGL-EKGR--512µV400msUCBERKELEYEPISEQUENCEArtifactExtractedBALLISTOCARDIOGRAMEXTRACTIONUCBERKELEY208800:01:3100:01:3200:01:3300:01:3488888888Fp1-Fp2-F7-F3-Fz-F8-FT7-FC3-FCz-FC4-FT8-T3-C3-T4-TP7-CP3-TP8-T5-P3-Pz-P4-T6-O1-Oz-O2-A1-A2-EKGL-EKGR-VEOGR-VEOGL--128µV400msEPISEQUENCEArtifactExtractedBallistocardiogramArtifactExtractedVisualEvokedPotentialsRecordedDuringSparsefMRISequence(reversecheckboard)O2O1OZPZP4CP4P8C4TP8T8P7P3CP3CPZCZFC4FT8TP7C3FCZFZF4F8T7FT7FC3F3FP2F7FP1PO5PO3P1POZP2PO4CP2P6PO6CP6C6PO8PO7P5CP5CP1C1C2FC2FC6C5FC1F2F6FC5F1AF4AF8F5AF7AF3FPZ800ms5V+VisualEvokedPotentialsRecordedatElectrodeOz178.0ms242.0msLatency(ms)-200.0-100.00.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0Amplitude(µV)0.02.55.0-2.5-5.0VisualEvokedPotentialsRecordedDuringSparsefMRISequenceBoundaryElementModel-BasedonMNI*averageMRI-3-shellheadmodel-Residualvariance6%-fMRIactivationshowninwhitefMRIactivationshowninwhiteNote:Theinitialencodingofinformationrelativelyattentionalresource-freebutthattop-down,controlledprocessesbecomeinvolvedasmoretimepasses.fMRImethodologyisunabletoseparaterelativelyfastversusslowencodingprocessesduetotheslowtimecourseofthehemodynamicresponse(e.g.,Aguirre,etal,1998;Miezin,etal,2000)ERP离线分析的几个重要问题•数字滤波（DigitalFilter）的选