ERP
一、概述
ERP是Event-related Potentials的简称。外加一种特定的刺激,作用于感觉系统或脑 的某一部位,在给予刺激或撤销刺激时,或和当某种心理因素出现时在脑区所产生的电位变化,成为事件相关电位,是一种特殊的脑诱发电位。
是采集大脑信号最重要的一种方法,在对大脑功能研究中有着无创、时间分辨率高、设备相对简单、对环境要求不高等优势:是脑机接口和认知神经科学研究最得力的工具,作为脑机的无创性接口帮助修复人体机能、改善人的精神状态、增强人的生物极限、甚至颠覆“语言”这一低效的沟通方式,是认知神经科学及心理学的重要组成部分。
ERP是在注意的基础上,与识别、比较、判断、记忆、决断等心理活动有关,反映了认知过程的不同方面,是了解大脑认知功能活动的"窗口"。经典的ERPs成分包括P1、N1、P2、N2、P3(P300),其中P1、N1、P2为ERPs的==外源性(生理性)成分,受刺激物理特性影响;N2、P3为ERPs的内源性(生理性)==成分,不受刺激物理特性的影响,与被试的精神状态和注意力有关。现在ERPs的概念范围有扩大趋势,广义上讲,ERPs尚包括N4(N400)、失匹配阴性波(MismatchNegatiVity,MMN)、关联性负变(Contigent NegatiVe Variaeion,CNV)、感觉门控(Sensory Gating)P50等。
临床应用范围:焦虑症、抑郁症、强迫症,失眠症等精神心理科患者的大脑功能检查,客观反映患者认知、情绪、唤醒水平及大脑门控状况,对指导临床治疗具有重要意义。ERP客观真实,避免了传统精神心理科量表评估、临床评估的主观性。根据检查结果,可以选用合适的药物治疗和设置经颅磁治疗方案。
ERP波形通常用正峰和负峰来描述,并用P1、P2和N1、N2等这样的符号来表示波形的极性与所在时间段或达到峰值的位置,例如,N1表示波形中的第一个负峰,P2表示第二个正峰。但要注意的是相同的符号不等同于任何功能上的相关。
1.P300
P300是一种认知事件相关电位,可用于评估认知功能。P300是主动意识参与下的控制加工过程,是目前应用最广的认知电位,可测定注意、记忆、感觉、学习、决策等高级心理活动的电生理指标,其潜伏期反应大脑在识别刺激时进行的编码、分类和识别的速度。
P300的临床意义:反映认知功能,焦虑抑郁共病>焦虑>抑郁。临床应用非典型抗精神病药,如奥氮平、喹硫平、利培酮、阿立哌唑等,可以缩短P3b潜伏期。
2.失匹配负波 MNN
失匹配负波,MMN最重要的特性为自动加工,并反映”认知前“的信息处理过程,与感知刺激差异的早期过程有关,主要反映大脑皮质对信息的早期加工过程,不是有意识的深度加工。MMN是大脑自动加工的有力证据。MMN的的波形异常提示大脑皮层相应局部区域认知激活功能受损。由于MMN没有主动意识参与,是目前唯一能客观评价听觉识别和感觉记忆的技术手段。
临床意义:延长提示抑郁,五羟色胺再摄取抑制剂可以缩短潜伏期,比如盐酸帕罗西汀、盐酸舍曲林等。
3.关联性负变CNV
关联性负变(contingentnegative variation CNV):CNV是发生于预警刺激信号(S1)和命令刺激信号(S2)之间,并要求对S2作出反应时的负性脑电活动,可反映人脑复杂的心理活动,与人脑对事件的准备、期待、注意(分心)–唤醒、动机、时间估计等心理活动有关。也就说,当人在处于注意状态,心理活动选择了某个对象时,就产生了一定强度的唤醒水平。在一定的唤醒状态下,注意力与唤醒具有一致性,但过度的唤醒则使注意力分散。唤醒水平与焦虑水平密切关联,高度的唤醒状态意味着高水平的焦虑,从而又使注意涣散。
临床意义: CNV对于原发性失眠、焦虑及抑郁病人的诊断具有很大的参考价值。
4.感觉门控电位P50
感觉门控电位P50:感觉门控(sensory gating,SG)是大脑的一种正常功能,指大脑能抑制无关的感觉刺激输入,使大脑更高级的功能不被无关感觉刺激所超载。SG对新奇刺激的出现或在连续刺激中发生变化时进行反应;使进人的无关刺激最小化或停止反应。SG缺损能导致无关刺激超载,大脑受到大量无关刺激的超载可导致与注意有关的各种精神症状,如控制不住地反复想问题,头脑不能安静等。
这种重复刺激对P50波幅的影响被认为是反映大脑SG排滤无关刺激的一种自动抑制能力。正常人的大脑感觉门控(SG)可以对听觉和视觉刺激进行选择性滤过有序处理,而感觉门控缺失患者对于刺激信息只能进行无序处理。SG异常常见于强迫症状、思维云集、疼痛、感觉过敏、幻听、耳鸣等。
二、波形图
1.轴与单位
- 横轴(X轴):
- 时间(通常以毫秒为单位)。X轴上标记的时间点表示从事件(刺激)开始后的时间。
- 纵轴(Y轴):
- 电压(通常以微伏为单位)。Y轴表示脑电波的电压变化。
2.波形组成
ERPs波形图由一系列峰和谷组成,每个峰或谷反映不同的认知过程。常见的ERP包括:
- P1/N1:初级感觉反应,通常出现在刺激后100毫秒左右。
- P2/N2:更高层次的感觉和认知处理,通常出现在刺激200毫秒左右。
- P3(P300):与注意和记忆更新有关,通常出现在刺激后300毫秒左右。
- LPP(Late Positive Potential):与情绪和认知重评有关,出现在更晚的时间点。
3.波形方向
- 正峰:在波形图上向上突出的峰,通常标记为"P"
- 负峰:在波形图上向下突出的谷,通常标记为"N"
4.时窗分析
- 时间窗:研究者会选定特定的时间窗(如100-200毫秒)来分析某一特定成分的幅度和潜伏期。
- 潜伏期:成分出现的时间点。
- 幅度:成分的电压大小,通常用微伏表示。
5.常见ERP波形图的Y轴方向
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传统方向:
正电位向下,负电位向上:这是许多ERP研究中使用的传统表示法。在这种表示法中,正电位(P波)向下显示,负电位(N波)向上显示。
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标准方向:
正电位向上,负电位向下:这种表示法更符合直观理解。在这种表示法中,正电位(P波)向上显示,负电位(N波)向下显示。