ERP_01_原理_forallstudents北师大课程

事件相关电位原理与技术事件相关电位原理与技术2014-2015学年度第2学期每周一下午1:30－4:15教七303任课教师：宋艳教授[e-mail]郭桃梅副研究员[e-mail]杜博琪工程师[e-mail]课代表：陶烨(知觉)QQE-mail社会认知(情绪)QQE-mail(语言)QQE-mail考核方式•出勤：15％（二或三次）•上机操作：15％（分三组，提交上机报告）•文献报告：10％（分组报告）•期末测验：60％参考书•魏景汉、罗跃嘉主编（2002）.认知事件相关脑电位教程(Event-RelatedBrainPotentials:TheCognitiveERPTextBook).北京：经济日报出版社.•赵仑主编（2004）.ERP实验教程.天津：天津社会科学院出版社.•LuckSJ(2005).AnIntroductiontotheEvent-relatedPotentialTechnique.Cambridge,Ma:MITPress.•HandyTC(2005).Event-RelatedPotentials:AMethodsHandbook.Cambridge,Ma:MITPress.为什么要掌握ERP？•ERP是脑功能的一种体现形式•脑是心理活动的器官•脑－心理－行为的研究手法•“Explorethebrain,understandourselves”是当今十分热门而极具挑战性的工作GongliangZhang,LinjuanCong,YanSong*,CongYu*.ERPP1-N1changesassociatedwithVernierperceptuallearninganditslocationspecificityandtransfer.JournalofVision,2013,13(4):1-13WuH,TangP,HuangX,HuX,LuoYJCA.Differentiatingelectrophysiologicalresponsetodecreaseandincreasenegativeemotionregulation.ChineseScienceBulletin.2013,58,(13):1543-50.doi:10.1007/s11434-013-5746-xWu,H.Y.,Yang,S.Y.,Sun,S.Y.,Liu,CCA,Luo,Y.J.TheMaleAdvantageinChildFacialResemblanceDetection:BehavioralandERPevidence.SocialNeuroscience.20138(6):555-67FangWang,XiangZhong,JingHuang,YulongDing,YanSong*.Comparisonofperceptuallearningofrealandvirtuallineorientations:Anevent-relatedpotentialstudy2013.VisionResearch,93:1-9GuY,MaiX,LuoYJDoBodilyExpressionsCompetewithFacialExpressions?TimeCourseofIntegratingEmotionalSignalsfromtheFaceandtheBody.2013,PLoSONE,8(7):e66762.CHUNLIANGFENG,YUEJIALUO,SHIMINFU.Thecategory-sensitiveandorientationensitiveN170adaptationinfacesrevealedbycomparisonwithChinesecharacters.Psychophysiology,2013.50885–899AnAn,MeirongSun,YunWang,FangWang,YulongDing,YanSong*.TheN2pcisincreasedbyperceptuallearningbutisunnecessaryforthetransferoflearning.PLoSOne,2012,7(4),e34826,.BinYang,XiaoliMa,AprilM.Schweinhart,FangWang,MeirongSun,YanSong*.Comparisonofevent-relatedpotentialselicitedbycardinalandobliqueorientationswithbroad-bandnoisestimuli.VisionResearch,2012,65,95-100.Feng,C.,Wang,L.,Liu,C.,Zhu,X.,Dai,R.,Mai,XCA,Luo,YJ.TheTimeCourseoftheInfluenceofValenceandArousalontheImplicitProcessingofAffectivePictures.PLoSONE.2012,7(1):e29668.doi:10.1371/journal.pone.0029668WangL,FuS,FengC,LuoW,ZhuX,LuoYJ.Theneuralprocessingoffearfulfaceswithoutattentionandconsciousness:Anevent-relatedpotentialstudy.NeurosciLett.2012,506:317-321.Zou,L.,Desroches,A.S.,Liu,Y.,Xia,Z.,&Shu,H.OrthographicfacilitationinChinesespokenwordrecognition:AnERPstudy.BrainandLanguage.2012,123(3):164-173近两年选课学生为第一作者发表的SCI英文ERP文章举例ERP的学术位置•属于心理生理学（psychophysiology，JohnStern，1964）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（physiologicalpsychology）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。•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二十余年才兴起的一门交叉学科，它是当前脑科学界颇受关注的领域，ERP是其中的重要组成部分。心理学的分支学科心理学的研究领域学科比较认知科学神经科学认知神经科学研究目标人类认知与智力的本质与规律神经系统，尤其是脑的结构与功能认知行为的脑机制学科分支认知心理、人工智能、语言、发展心理等神经心理、心理生理、生理心理、神经生物、行为药理学认知神经心理、认知心理生理、计算神经科学学科特点跨学科，行为水平跨学科，多层次跨学科，多层次1966:1771967-68:15011969-70:19711971-72:20631973-74:22161975-76:25381977-78:26241979-80:34451981-82:42081983-84:44161985-86:45381987-88:46101989-90:48041991-92:54791993-94:53861995-96:54611997-98:58881999-00:62052001-02:62992003-04:6996ERP论文发表趋势InformationcarrierInformationsourceInformationextractionandprocessingInformationacquisitionTechniqueSpatialResolutionTemporalResolutionCommentsEEG/EPsPoorms'sFunctionalonly;inexpensiveSPECT7mmsecondsPoorresolution;inexpensiveMEG5mmms'sPoorresolutionfordeepstructuresMRI1mmNAStructuralonly;lessexpensivefMRI3mm1.5-2.0secondsExpensivePET3mmseconds/minutesVeryexpensive;needaccesstocyclotronERP技术的优劣•无创•高时间分辨率•空间分辨率在128导数据中达3mm•设备简单，环境要求低•影响ERP空间分辨率低的因素：颅骨不规则、容积导体效应、封闭场中枢神经系统的组成中枢神经系统（CNS）•脑•脊髓脑的结构和主要机能前脑中脑后脑•鱼•蛙•鳄•鹅•猫•人•前脑•大脑半球：•大脑皮质、脑回•主要沟、裂：中央沟、外侧裂、顶-枕沟•叶的划分：额叶、顶叶、枕叶、颞叶大脑皮质解剖生理基础1.髓质=白质2.皮质=灰质3.6层：(1)分子层(2)外颗粒层(3)外锥体细胞层(4)内颗粒层(5)内锥体细胞层(6)多形细胞层中脑中脑顶盖：上丘（眼动、反射）下丘（接受和传递听觉冲动）大脑脚：黑质与基底节和丘脑联系，与运动功能联系。后脑桥脑延脑小脑神经元=神经细胞突触：神经元突起和另一个神经元、肌肉细胞或腺体细胞发生接触并进行信息传递的细胞间结构。神经细胞的生物电现象1.静息电位：神经元、肌细胞等活组织细胞在处于静息状态时，膜内的电位较膜外为负（内负外正），这种膜内外的电位差称为静息电位或膜电位。2.动作电位：当神经元受到一次阈限或阈上刺激而兴奋时，则产生可传导的电位变化，这种电位变化称为动作电位。动作电位的“全或无“每个神经元都有一个阈值，对阈值以下的刺激不反应，对刺激以上的刺激，不论其强弱均给出同样幅值的神经脉冲发放。突触后电位：神经元的突触前膜使突触后胞体或树突去极化，产生突触后电位。是发生在突触后膜的电位，不遵从全或无定律，可以累积增大，持续时间较长脑电的形成原理：主要由大脑皮质锥体细胞顶树突的突触后电位变化的总和形成。级量反应•突触后膜电位和感受器的感受电位•幅度缓慢增加后缓慢下降•几十秒，局限很小的范围•神经信息在脑内的传递过程，就是从一个神经元“全或无”的单位发放到下一个神经元突触后电位的级量反应的总和后，再发放的过程。即“全或无”和“级量反应“不断交替的过程。•动作电位可发生在神经细胞、肌肉和腺体细胞。它遵从全或无的放电方式，发生速度很快，持续时间短，不可累积。•EEG是在机体即使没有受到外界刺激，没有执行某个心理事件的情况下也存在的自发电活动，其来源主要是顶树突突触后电位。•ERP的来源包括锥体细胞顶树突突触后电位，以及皮层下组织的电活动，还有神经细胞受到阈限以上刺激时产生的动作电位成分。1m10cm1cm1mm100mm1mm1ACNSSystemsMapsNetworksNeuronsSynapsesMolecules•不能简单地认为ERP波幅增大即是脑区兴奋，而波幅减小代表脑功能抑制。ERP成分的极性为正或为负也并不对应神经元的兴奋或抑制。EEG的发现•1875RichardCaton等首先在暴露的家兔脑表发现脑的自发电活动•1924HansBerger首次在颅骨损伤病人大脑皮质和正常人头皮上记录到EEG•1929HansBerger首先发表头皮记录的EEG论文，并报告心算可引起EEG的α节律减少。•1934Adrian等、1935Jasper等也观察并证实了Berger的观察，EEG的客观存在才得到了认可。•20世纪50年代末，计算机用于EEG分析而产生了事件相关电位（event-relatedpotentials，简称ERP）方法，才使脑波与心理因素关系的研究重新焕发了生机，EEGEEG40睡眠分期人的1/3时间用于睡眠弗洛伊德＜梦的解析＞41睡眠时间42年龄与睡眠时间43自发电位EEG与事件相关电位ERPElectroencephalography,E