1、ERP設備 & 實驗流程杜博琪.如今.腦電的緣起1875年：英國利物浦的生理學教授李察卡Richad Caton在兔子的大腦皮質外表記錄到一種電波，此電波與呼吸或心跳無關，是一種腦部的生理變化，隨著動物受麻醉或缺氧而破壞，且動物在死亡后消逝。后來他又發現刺激動物的身體能使腦波發生變化他利用這種變化來研討身體之部位與大腦皮質區的關系，并討論大腦皮質區的功能，成為后來神經診斷學中誘發電位evoked potential開展的根底。Richard Caton, 1842-1926.腦電圖1929年，德國精神柯醫師漢斯伯格Hans Berger，初次發表人類的腦波記錄，并命名為腦電波圖(electro

2、encephalogram)簡稱EEG，以后腦電開場被運用在醫學的領域。從字面意義上來看electroelectrical電的；encephalobrain大腦的；gram(ma)picture圖像。所指的就是記錄大腦活動時的電波變化。Hans Berger(1873-1941).現代腦電設備誕生.紙質媒介記錄的終結.如今.放大器的根本構成.提綱一.ERP設備1.放大器2.濾波器3.電極4.刺激呈現二.實驗流程1.實驗懇求2.倫理審查3.主試須知.為什么要了解設備？1.干凈的數據無可替代2.數據的解釋3.方法的創新.干凈數據的無可替代性ERP 噪聲程度和疊加trial數的關系噪聲程度約等于tr

3、ial數的平方根的倒數例如：49 trials = 72 or 14.29% of signal could be noise肌電、50周、出汗、電極挪動等。添加疊加次數？事先檢查設備形狀，減少能夠的噪聲，最終節省的是本人的時間.干凈數據的無可替代性同一個block內的trial，前后的效果也是不同的延續記錄100個聽覺誘發電位分別將前25個trial和后25個trial疊加效果見右圖并不一定是trial數越多越好.假設他是研討者或者審稿人他在發表本人的ERP研討報告時，要闡明哪些記錄參數？記錄參數的變化是如何影響到分析的結果的？一篇ERP研討報告，在方法部分，他應該關注哪些參數？.將腦電與其

4、他方法結合運用于研討 Good time resolution, ms compared to s with fMRI Portable and affordable More tolerant to subject movement than fMRI EEG is silent and so useful for studying auditory processing Low spatial resolution Artifacts / Noise.EEG combined with TMS.EEG combined with fMRI.工欲善其事，必先利其器.模數轉換器A/D conv

5、ertor關系到ERP設備的采樣才干：2n is the full range of values:8 bit A/D = 28 = 256 (range = 0 - 255)10 bit A/D = 210 = 1024 (range = 0 - 1023)12 bit A/D = 212 = 4096 (range = 0 - 4095)16 bit A/D = 216 = 65536 (range = 0 - 65535)目前設備的轉換位數：A/D Resolution: 24 bit.采樣率Sample RateBrain Stem Evoked Response (BSER) 1 -

6、 15 msPeak Duration 1 - 1.5 ms 5-7 peaks to resolve Sample 1/5 - 1/10 ms Middle Latency Response 15 - 65 msPeak Duration 3 - 5 msSample 1/2 - 1 msCognitive components 65 - 1000 msPeak Duration 20 - 100 msSample 4 - 5 msCNV - Contingent Negative Variation 2 S - 10 SPeak Duration 5 - 10 S.聽覺誘發電位采樣率：10

7、000Hz低通濾波：3000Hz以上高通濾波：100-150Hz.核磁環境下采集 傳統條件下的EEG信號 核磁環境下的EEG信號幅度50微伏左右5000微伏頻率低頻成分比較多，基本上在100hz以下頻率非常高，而且能量很大采樣率：20000Hz或以上放大范圍：10mv以上電極的選擇：防止灼傷.差分放大電路EEG信號放大是經過差分放大器放大“記錄電極-接地電極和“參考電極-接地電極之差來實現的。假設輸入阻抗很高，差分放大器共模抑制才干的被減弱，導致電路的底噪聲難以去除。這種噪聲難以經過算法在后處置中去除。.直流采集DC/ 交流采集AC直流放大器/交流放大器交流放大器有電容的隔直作用，可降低漂移噪

8、聲電路復雜，放大級數有限，不夠靈敏 直流放大器的優點是失真小，可以接成級數無限的多級放大電路，放大倍數可以很高，可以放大直流信號或變化極其緩慢的交流信號。漂移.參考點的選擇鼻尖、鼻根頭頂Vertex乳突mastoid耳垂Ear lobe頭部以外的部位Back、Leg 等平均參考Average，假設電極很多的話，建議運用選擇一個點作為參考，越接近參考的記錄電極，波幅越小。.參考點的選擇對數據的“影響Joyce & Rossion, 2005.濾波器高通濾波High Pass Filter - attenuates LOW frequency while “saving or passing th

9、rough the HIGH frequencies (low frequency filter, low band pass filter)低通濾波Low Pass Filter - attenuates HIGH frequency while “saving or passing through the LOW frequencies (high frequency filter, high band pass filter)截止頻率、時間常數濾波器的參數會影響到ERP的波幅和埋伏期.濾波對ERP的影響低通濾波：阻止高于所設參數的頻率成分進入低通越小會導致ERP成分的峰埋伏期添加高通濾波

10、：阻止低于所設參數的頻率成分進入高通添加會導致ERP成分峰埋伏期的減少，波幅減小反之亦然.濾波參數：0.3-100Hz低通濾波的影響.濾波參數：0.3-30Hz低通濾波的影響.濾波參數：0.3-10Hz低通濾波的影響.濾波參數：0.3-5Hz低通越小會導致ERP成分的峰埋伏期添加低通濾波的影響.濾波參數：2-10Hz低通濾波的影響.濾波參數：2-20Hz低通濾波的影響.濾波參數：2-30Hz低通濾波的影響.濾波參數：2-100Hz60Hz陷波低通越高，埋伏期提早低通濾波的影響.濾波參數：0.3-100Hz高通濾波的影響.濾波參數：2-100Hz60Hz陷波高通濾波的影響.濾波參數：3-100H

11、z60Hz陷波高通濾波的影響.濾波參數：5-100Hz60Hz陷波高通濾波的影響.記錄電極制造資料：金、銀、氯化銀、碳、錫等外形多樣與皮膚接觸的方式電極膏、鹽水等針電極.采用導電膏的電極帽.采用鹽水導電的電極帽皮膚電阻高允許40-60K佩戴快速10min繼續時間短30min.電極放置位置和數量取決于實驗的目的、實驗效應以及被是的年齡等多種要素。沒有絕對正確或者普適的規范；文章中需求報告電極的放置方式以及參考點的選擇現實上到目前為止，曾經運用過的電極放置方式多達50多種另，對于特殊被試，例如兒童，電極帽預備時間最好少一些，例如10分鐘.10-20 system.10-20 system.實踐上1

12、0-20系統給出的也只是電極之間的相對位置個體差別是存在的例如：帽子的彈性，頭部的外形等新生兒頭的外形與出生方式有關空間分辨率并不是ERP優勢.順產新生兒.剖腹產新生兒.電極阻抗通常電極阻抗的建議值是5K假設電極阻抗過高會導致：1.降低放大器的共模抑制才干；2.提高皮膚電位高輸入阻抗的放大器，允許40-60K的電阻例如：EGI / Biosemi 等.導電膏paste vs 鹽水KCL Solution“Quik-Gel (Gloopy off-white paste)Pros: Can achieve very low impedanceLong-lastingCons: MessySubj

13、ect discomfortUneven quality/shelf life“Quik-Cel (sponges + electrolyte)Pros: Pain-free, fast prepTidyCons: Higher impedanceLonger setupSalt bridging more likelySponges dry outResults depend on subjects hair type.實驗室環境需求思索的要素：電源：電壓、電涌、斷電維護地線：良好接地、去靜電地板噪聲環境噪聲和電噪聲溫濕度控制特殊被試的要求平安性.UPS設備電源要求：電壓：AC220V3%；

14、電流：25A；頻率50Hz；地線良好；零線與地線之間交流電壓100dB本錢？MEG什么情況下需求？引入設備的電磁干擾怎樣做？.法拉第籠富蘭克林籠.溫濕度控制出汗偽跡導電介質的繼續時間被試的溫馨性新風系統 / 空調 / 加濕器.刺激呈現系統電腦和軟件E-prime / Presentation / Psychotoolbox / Stim刺激傳輸系統(分頻)聲音反響系統功放/話筒等 視覺刺激呈現系統刺激的markertrigger刺激參數的控制界限設備的最大的才干，失真/延遲等.設備的放置理想情況：2間隔音的屋子被試間和設備間主試間單向玻璃攝像頭特殊情況下：至少：設備和主試都在被試的身后或者視野

15、之外控制被試視野內的分心刺激.No Threaten，No Messy.實驗懇求填寫實驗懇求特殊政策遞交評審委員會審查實驗的根本合理性倫理審查知情贊同書Informed Consent成人被試兒童被試老年被試病人.人體實驗審議委員會Institutional Review Board (IRB)IRB review:a) Research involving human subjects conducted or supported by the Department of Health and Human Services, or other federal departments or a

16、gencies that apply the Federal Policy for the Protection of Human Subjects to such research; and/or b) Clinical investigations regulated by the Food and Drug Administration (FDA) of the Department of Health and Human Services.成員.主試須知1以Neuroscan設備為例預備階段：預備導電膏；可按照5:1的比例參與純真水，攪拌均勻后加熱解凍至常溫即可；用針管吸好備用；提早確

17、認儀器設備、電極帽正常開放大器、電腦留意先后順序；刺激呈現電腦預備好程序； 確認采集數據主機有足夠的硬盤空間；數據采集主機設置參數load setup, notch取50Hz，非必要步驟；Acquire acquisition- impendance進入調電阻形狀；用前用棉簽擦拭每個電極建議步驟；.主試須知2被試預備：簽署知情贊同書；引見ERP無害，用于研討，自愿參與；被試視力、聽力正常確認被試沒有戴隱形眼鏡；請勿給被試飲用帶有咖啡因等成分的提神飲料包括茶、咖啡、紅牛等；建議飲用常溫純真水；假設實驗時間較長，請建議被試提早去洗手間；被試洗頭請勿使器具有養護頭皮作用的洗發液；并用磨砂膏擦洗眼眶周

18、圍和耳后皮膚；闡明實驗指點語，并提示被試本卷須知；通常建議被試完成每一個實驗義務過程中不要眨眼，按鍵后可以眨；每一個部分完成后閉目休憩；.主試須知3戴電極帽，打導電膏：預備好膠帶，剪刀，紙巾主試自備，針管，酒精棉；量好被試頭圍，確定所運用帽子的大小；從前面戴帽子，FPZ在中間，撐開，拉緊；電極帽的線放在椅背上或固定在椅側；給被試披上毛巾；貼上參考和眼電電極，保證電阻調到5K以下；打導電膏，主試分區域擔任，先周圍后頂上；打完一遍后再檢查能否有需求補打的，阻抗小于5K；為防止被試的焦慮或疲憊，可與被試適當交談；.主試須知4開場實驗：1.按照指點語重申實驗義務和要求，進展練習實驗，察看被試眼動、頭動、手動等并加以提示闡明；眨眼控制在兩個trail之間，頭不動，終了后閉眼休憩；2.確認記錄結果的文件名與被試id一致；3.先選擇好腦電數據存放目錄和文件名與實