事件相關電位

术语

事件相關電位[1]英語event-related potential,縮寫:ERP)是一項基於腦電圖技術的,在神經科學領域中有廣泛應用的研究手段。在國際心理生理學研究學會(Society for Psychophysiological Research)2000年發表的委員會報告中,對事件相關電位作出如下定義:「與特定的物理事件或心理事件,在時間上相關的電壓波動(voltage fluctuation)。這種電位可以被顱外記錄,並憑藉濾波和信號疊加技術,從腦電信號中被提取出來。」[2]

此波形顯示了幾個 ERP 成分,包括 N100 (標示為 N1) 及 P300 (標示為 P3)。ERP 在研究領域中,通常把負電壓標示在上方。

歷史

科學家通常把從事心理活動的腦比作一個黑匣子,因而腦電波活動的研究在探索這個黑匣子的奧秘中起著不可或缺的重要作用。森林通常比樹木更令人感興趣,同樣的我們對於大腦神經元活動的關注勝於單個神經元的活動。腦電圖(EEG)就是一種能夠幫助人們去窺視大腦皮層活動的測量手段。英國的生理學家Richard Caton在1875年的工作奠定了EEG的基礎。Caton利用一種對電腦敏感的粗糙裝置在狗和兔子的腦表面記錄到了電活動。奧地利精神病學家Hans Berger 於1929年首次在論文中描述了人類的EEG信號,其研究發現心算可以引起EEG。此外,Berger觀察到,睡眠和覺醒時的 EEG 有著明顯的不同。

技術原理

透過連接到頭皮的電極,記錄電位的變化。

 
事件相關電位的早成分

主要成分簡介

被事件所引發的正負電壓波動可以被稱為「峰」、「波」或「(腦電)成分」,是事件相關電位研究的主要對象。一般而言,事件相關電位的主要成分(尤指事件發生100毫秒後出現的「晚」成分)遵循兩種命名體系。第一套體系依據的是該成分與相應事件的時間關係,或者說該成分的「潛伏期」,例如在刺激呈現後100毫秒左右達到峰值的正成分被稱為「P100」,負成分被稱為「N100」;第二套體系依據的是該成分的序列性,例如刺激誘發的第一個顯著的正成分被稱為「P1」,而第一個負成分被稱為「N1」。大多數主要的腦電成分同時具有兩種稱謂,例如「P300」和「P3」。巧合的是,在以毫秒為單位的刻度上,腦電成分的潛伏期數值往往接近其序列位置的100倍,以致N1 = N100,P1 = P100,P3 = P300。由於存在這種對應關係,因此兩種命名尚不至於帶來研究與交流的不便。

 
根據序列命名法標示的主要腦電成分。注意各成分的序列位置與其潛伏期的對應關係

由於歷史原因,兩套體系經常混用而不加區分。例如,同一份研究報告可能會對較早出現的成分使用第一種命名法,稱其為N1、P1;而對較晚的成分使用第二種方法,稱其為P300、N400,這種情況是非常普遍的。由於腦電成分的潛伏期並不穩定(如「P300」在後來的研究中發現潛伏期分布範圍較廣),部分研究者更推崇使用第二種命名法。[3]但是這一問題在學界內還未形成共識。

其他腦電成分遵循與以上兩種體系不同的命名法,如:(1)根據其物理屬性,例如在P300後出現的正成分被統稱為晚期正成分(late positive component);(2)根據其任務特異性,例如在選擇性注意任務中觀察到的,被非注意刺激所誘發的腦電負成分被稱為失匹配負波(mismatch negativity)。[4]對這類特殊命名規則的應用並不必然意味著這些成分無法被歸入兩種主要體系,而是為了突出它們的特殊性質或與具體研究對象的關係。

爭議

 
腦電成分溯源分析的結果呈現圖。

溯源分析的精確性被許多研究者認為不夠可靠。[來源請求]

參考資料

  1. ^ event-related potential. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會.  (簡體中文)
  2. ^ Picton, T. W., Bentin, S., Berg, P., Donchin, E., Hillyard, S. A., Johnson, R., et al. (2000). Guidelines for using human event-related potentials to study cognition: Recording standards and publication criteria. Psychophysiology, 37(2), 127-152.
  3. ^ Steven Luck著,范思陸等譯. (2009). 事件相關電位基礎. 上海:華東師範大學出版社
  4. ^ Näätänen, R., Gaillard, A. W. K., & Mäntysalo, S. (1978). Early Selective-Attention Effect on Evoked-Potential Reinterpreted. Acta Psychologica, 42(4), 313-329.