ERPs實(shí)驗(yàn)教程

前言

揭開人腦活動(dòng)的奧秘是21世紀(jì)人類的一項(xiàng)偉大科學(xué)探索任務(wù)。長(zhǎng)期以來，心理學(xué)家、神經(jīng)科學(xué)家、臨床醫(yī)師和有關(guān)工程技術(shù)人員，都在探討如何利用無損傷的方法來觀察人腦進(jìn)行思維時(shí)的特征性變化。20世紀(jì)后半葉以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和認(rèn)知心理學(xué)的發(fā)展，上述探索取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，找到了事件相關(guān)電位（ERP，event-related potentials）和腦成像這兩個(gè)可以觀察腦活動(dòng)過程的窗口。事件相關(guān)電位是指與一定心理活動(dòng)（即事件）相關(guān)聯(lián)的腦電位變化。經(jīng)過50多年的研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了與注意、信號(hào)感知、分析判斷、決策及工作記憶內(nèi)容更新等認(rèn)知過程相關(guān)聯(lián)的：ERP成分，并得出與疾病、老化甚至與智力差異相關(guān)聯(lián)的特征性變化。因此，事件相關(guān)電位越來越引起有關(guān)科技人員的興趣和關(guān)注。而且，ERP具有毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率、所需設(shè)備較為簡(jiǎn)單和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得它的應(yīng)用范圍與日俱增。它與空間定位準(zhǔn)確但時(shí)間分辨率較差的腦成像方法功能性磁共振成像（fMRI）和正電子發(fā)射層掃描術(shù)（PET）形成了相輔相成的并行發(fā)展之勢(shì)。在越來越多的人對(duì)事件相關(guān)電位感興趣的情況下，急需一本能夠深入淺出、簡(jiǎn)明扼要地介紹ERP的基本知識(shí)，特別是EEG記錄、分析方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)用教材，于是這本《ERP實(shí)驗(yàn)教程》就應(yīng)運(yùn)而生了。趙侖編著的這本教程，在簡(jiǎn)要地介紹了大腦的結(jié)構(gòu)和功能以及腦電和ERP發(fā)生的原理之后，就進(jìn)入實(shí)用知識(shí)的論述，包括ERP成分的簡(jiǎn)述、記錄ERP所需的設(shè)備及其使用方法、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的問題、ERP離線分析的基本方法以及目前廣為采用的各種先進(jìn)的ERP分析方法，并舉例介紹了幾種關(guān)于ERP研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析。另外，在第8章，對(duì)ERP研究的數(shù)據(jù)記錄、分析和出版標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了翻譯和詮釋；在第10章，還清晰地介紹了腦磁圖（MEG）的原理和方法，以使讀者對(duì)當(dāng)前的腦研究方法有更全面的了解。我們有充分的理由相信，無論是剛剛涉足ERP領(lǐng)域的讀者，還是已有多年經(jīng)驗(yàn)的ERP研究人員，在讀完這本教程之后都會(huì)有所收獲，因?yàn)楸緯膬?nèi)容不僅系統(tǒng)完整，而且實(shí)用易懂，可讀性極強(qiáng)。對(duì)于對(duì)ERP有興趣的讀者來說，這本教程的確是雪中送炭。

內(nèi)容概要

本書簡(jiǎn)要地介紹了事件相關(guān)腦電位（ERPs）研究者應(yīng)掌握的神經(jīng)電生理學(xué)基礎(chǔ)；詳細(xì)論述了ERP實(shí)驗(yàn)的實(shí)用知識(shí)，包括記錄ERP所需的設(shè)備及其使用方法、ERP常見成分解析、ERP實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意的問題、ERP離線分析的基本方法以及目前廣為采用的ERP分析方法和腦成像技術(shù)；舉例介紹了幾種關(guān)于ERP研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析?！禘RPs實(shí)驗(yàn)教程(修訂版)》的內(nèi)容不僅系統(tǒng)完整，而且實(shí)用易懂，可讀性極強(qiáng)?！禘RPs實(shí)驗(yàn)教程(修訂版)》可作為相關(guān)專業(yè)本科生、研究生的ERP實(shí)驗(yàn)教材，不僅適用于剛剛涉足ERP領(lǐng)域的初學(xué)者，也適用于有多年經(jīng)驗(yàn)的ERP研究人員。

作者簡(jiǎn)介

趙侖，PhD，Hebrew University of Jerusalem。山東聊城人，生于1971年。北京視覺藝術(shù)與腦認(rèn)知（VAB）研究中心主任、北京飛宇星公司EEG/ERP實(shí)驗(yàn)室主任。中國(guó)人民大學(xué)兼職教授、華東理工大學(xué)客座研究員、濰坊醫(yī)學(xué)院客座教授。自1993年從山東醫(yī)科大學(xué)畢業(yè)以來，一直從事事件相關(guān)腦電位（ERPS）研究。曾任中國(guó)載人航天工程空間腦功能計(jì)劃主管設(shè)計(jì)師。主要研究方向?yàn)檎J(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。自1995年以來，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文60余篇，并有多篇被SCI、El、Aerospace Dataspace收錄：參編多本學(xué)術(shù)專著。主持或參加了多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金、社科基金.中國(guó)載人航天工程基金。曾獲專利兩項(xiàng)、軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。

書籍目錄

第1章　ERP的神經(jīng)電生理學(xué)基礎(chǔ)　第一節(jié)　大腦皮層的基本結(jié)構(gòu)　第二節(jié)　腦電的基本特征及其產(chǎn)生機(jī)制　第三節(jié)　ERP的概念和特點(diǎn)第2章　ERP實(shí)驗(yàn)室及其設(shè)備　第一節(jié)　ERP實(shí)驗(yàn)室的建立　第二節(jié)　ERP研究設(shè)備舉例　第三節(jié)　電極及其導(dǎo)聯(lián)組合第3章　ERP成分簡(jiǎn)述　第一節(jié)　ERP早期成分　第二節(jié)　與運(yùn)動(dòng)反應(yīng)相關(guān)的ERP成分　第三節(jié)　失匹配負(fù)波(Mismatch　Negativity，MMN)　第四節(jié)　N2家族　第五節(jié)　P3家族　第六節(jié)　語言加工相關(guān)的ERP成分　第七節(jié)　與記憶相關(guān)的ERP成分　第八節(jié)　其他ERP成分第4章　ERP實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)第5章　ERP實(shí)驗(yàn)過程及注意事項(xiàng)　第一節(jié)　實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備　第二節(jié)　ERP實(shí)驗(yàn)過程及相關(guān)問題　第三節(jié)　參考電極的選擇和轉(zhuǎn)換第6章　EEG數(shù)據(jù)的離線分析　第一節(jié)　離線分析的基本過程　第二節(jié)　記錄偽跡的剔除　第三節(jié)　關(guān)于數(shù)字濾波　第四節(jié)　關(guān)于撤反應(yīng)　第五節(jié)　ERP數(shù)據(jù)的測(cè)量和分析　第六節(jié)　相減技術(shù)的應(yīng)用第7章　ERP分析技術(shù)和方法　第一節(jié)　ERP的時(shí)頻分析技術(shù)　第二節(jié)　短刺激間隔序列中ERP的重疊及其矯正　第三節(jié)　獨(dú)立成分分析與偶極子溯源分析　第四節(jié)　腦電地形圖和腦電流密度圖第8章　ERP研究的數(shù)據(jù)記錄、分析和出版標(biāo)準(zhǔn)第9章　ERP實(shí)驗(yàn)研究舉例　第一節(jié)　無運(yùn)動(dòng)二級(jí)CNV　第二節(jié)　Go／Nogo范式的：ERP成分研究　第三節(jié)　Attentional　Blink的腦機(jī)制研究　第四節(jié)　視覺空間選擇注意的ERP研究　第五節(jié)　心算的腦機(jī)制研究　第七節(jié)　前額葉損傷病人的ERP研究　第八節(jié)　右腦損傷偏側(cè)忽視患者的早期信息加工缺陷第10章　腦磁圖及其應(yīng)用研究附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：背景節(jié)律可以認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性的總體指標(biāo)：隨年齡增長(zhǎng)（至成人期）頻率加快，睡眠（尤其深睡）時(shí)頻率減慢。額區(qū)和中央?yún)^(qū)明顯快于13Hz的J3波，通常出現(xiàn)在以下幾種情況：淺睡期呈14Hz的紡錘波，該波突然出現(xiàn)或消失；緊張和焦慮的病人會(huì)出現(xiàn)15～20Hz的波；使用對(duì)腦部有抑制作用的藥物（如巴比妥類），會(huì)出現(xiàn)18～25Hz的波。（5）同步化和去同步化：大量神經(jīng)細(xì)胞在電活動(dòng)過程中建立的在位相上、起止上的時(shí)空一致性，即為同步性，是構(gòu)成腦電節(jié)律性的重要因素之一。同步化是指組群細(xì)胞問同步性活動(dòng)的表現(xiàn)過程；去同步化則是指神經(jīng)元回路中細(xì)胞活動(dòng)失去了同步性，即既不能同時(shí)開始，又不能同時(shí)停止，而位相又不相同的相對(duì)獨(dú)立的放電過程。腦電同步性的研究已成為腦科學(xué)的重要研究領(lǐng)域。許很多研究發(fā)現(xiàn)，不同的認(rèn)知活動(dòng)過程會(huì)引起不同的腦電同步變化特征。Shaw等發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行空間想象任務(wù)時(shí)多數(shù)右利手被試者左右腦問的腦電相干幅值增大，而多數(shù)左利手者則下降。Petsche報(bào)道，語言、視覺、音樂等方面的創(chuàng)造性思維活動(dòng)引起枕葉、額葉之間的腦電相干活動(dòng)增強(qiáng)，認(rèn)為這些活動(dòng)與皮層一皮層間的長(zhǎng)神經(jīng)纖維系統(tǒng)有關(guān)。Jausovec等研究發(fā)現(xiàn)，腦電a頻帶的相干與創(chuàng)造力水平有關(guān)，表現(xiàn)為遠(yuǎn)距離腦區(qū)之間的相干增強(qiáng)。Razor Jmnikova等分析了不同認(rèn)知條件下4～30Hz范圍6個(gè)頻帶的腦電相干幅值，發(fā)現(xiàn)與休息狀態(tài)相比，輻合思維和發(fā)散思維均引起a頻帶的脫同步現(xiàn)象，且輻合思維引起01頻帶相干幅值增強(qiáng)，而發(fā)散思維則導(dǎo)致01和e2頻帶相干減弱以及J32頻帶相干增強(qiáng)。近年來，我國(guó)學(xué)者魏金河教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組通過系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，腦電相干分布特征及其分布峰值與相干對(duì)覆蓋距離是成反比的。這一研究成果對(duì)于了解腦電的同步特征有重要啟示，即應(yīng)當(dāng)從腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一巨系統(tǒng)的角度來考慮腦電活動(dòng)，也即頭皮上記錄的腦電活動(dòng)不是局部現(xiàn)象，而是廣泛存在于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各個(gè)部分，各部分之間通過局部的和長(zhǎng)距離的神經(jīng)纖維形成復(fù)雜的耦聯(lián)，因此，各頻率的腦電活動(dòng)（盡管可能有其最初的源）在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在著基本的同步關(guān)系，彼此間的相位差在0附近。但在這樣一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)中，影響同步的因素很多，因而同步又表現(xiàn)出隨機(jī)性。在對(duì)相干相位序列變化動(dòng)態(tài)的研究中發(fā)現(xiàn)，相位值的變化是隨機(jī)的，無明顯的主頻率成分，且不同頻率及不同方向的相干對(duì)之間的相位波動(dòng)呈現(xiàn)出相對(duì)獨(dú)立性。各頻率的腦電活動(dòng)在不同腦區(qū)之間的同步關(guān)系無論在時(shí)間上還是在不同的空間方位上都是隨機(jī)的。

編輯推薦

《ERPs實(shí)驗(yàn)教程(修訂版)》：事件相關(guān)電位（ERP）技術(shù)是一種目前正蓬勃發(fā)展的人腦研究方法。ERP技術(shù)是認(rèn)知心理學(xué)專業(yè)學(xué)生必須掌握的實(shí)驗(yàn)技能.ERP實(shí)驗(yàn)是心理學(xué)系認(rèn)知心理學(xué)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課程。以前，這一手段硒限于醫(yī)學(xué)研究，而令已延伸到心理學(xué)領(lǐng)域，隨著高校紛紛在心理系開沒認(rèn)知心理學(xué)專業(yè).以及認(rèn)知心理學(xué)專業(yè)的學(xué)生與研究人員不斷擴(kuò)充，《ERPs實(shí)驗(yàn)教程(修訂版)》的影響力將是其他實(shí)驗(yàn)教材所無法企及的《ERPs實(shí)驗(yàn)教程(修訂版)》是國(guó)內(nèi)最早出版的原創(chuàng)ERP實(shí)驗(yàn)教材，它在認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域的地位無可爭(zhēng)議。它是北大、北師大等國(guó)內(nèi)著名院校心理學(xué)專業(yè)的指定教材。而且，《ERPs實(shí)驗(yàn)教程(修訂版)》作者在心理學(xué)領(lǐng)域有較高的知名度曾任中國(guó)裁人航天工程空間腦功能研究計(jì)劃主管設(shè)計(jì)師；現(xiàn)任中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)空間生命科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員。在認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域，本教材已經(jīng)奠定了非常廣泛的讀者基礎(chǔ)。

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