电子科技大学：《神经信息学基础 The Basis of Neuroinformatics》研究生课程教学资源（课件讲稿）第5章 脑电 EEG/ERP（5.3-5.4）

目录 /96 1.脑电图概述 ■2.脑电的生物物理基础 ■3.诱发脑电与事件相关电位 ■4.脑电正问题与逆问题 2

2  1. 脑电图概述  2. 脑电的生物物理基础  3. 诱发脑电与事件相关电位  4. 脑电正问题与逆问题 目 录

诱发脑电的概念 人为地给予刺激而引发的电位（脑电信号)称为 诱发脑电（电位）(evoked potentials,EP) 通常将由与心理因素有关的刺激所引发的脑电信 号称为事件相关电位(event-related potentials, ERP) 自发脑电(EEG) 无时不在。 EP/ERP是出现在 自发脑电(EEG)的背景之上的，它们通常比 EEG的信号弱（2~10uVvs5~75uV),常采用特 别的技术（如叠加平均技术）进行信号的提取

3 一、诱发脑电的概念 人为地给予刺激而引发的电位（脑电信号）称为 诱发脑电 (电位 ) （evoked potentials, EP）。 通常将由与心理因素有关的刺激所引发的脑电信 号称为事件相关电位 （event-related potentials, ERP）。 自发脑电（EEG） 无时不在。EP/ERP是出现在 自发脑电（EEG）的背景之上的，它们通常比 EEG的信号 弱 （2~10µV vs 5~75µV ），常采用特 别的技术（如叠加平均技术）进行信号的提取

1、EP/ERP的种类 /96 按照刺激来源分类： 口外源性刺激相关的诱发电位(EP) a感觉(visual:VEP,auditory:AEP, somatosensory:SEP) ■运动（电或磁刺激诱发） o 内源性相关的事件诱发电位(ERP) ■记忆和思维相关电位：P300 听觉ERP成分示意图 N100 ■语言相关电位：N400 N200 ■准备或预期相关：CNV 100 P200 失匹配负波：MMN.. Slow Wave 按潜伏期分类： 2.0uV 口早成分、中成分、晚成分 P300 0100 200300 400500 ms

4 1、EP/ERP的种类  按照刺激来源分类： 外源性刺激相关的诱发电位 (EP) 感觉 (visual: VEP, auditory: AEP, somatosensory: SEP) 运动 (电或磁刺激诱发) 内源性相关的事件诱发电位 (ERP) 记忆和思维相关电位: P300 语言相关电位: N400 准备或预期相关: CNV 失匹配负波：MMN …  按潜伏期分类： 早成分、中成分、晚成分

听觉ERP成分示意图 N100 N200 P200 Slow Wave [2.0 ■早成分：500ms 5

5  早成分： 500ms

2、影响ERP信号记录的因素 /966 EEG/ERP是由于皮层大量神经元（主要是锥 体细胞)的突触后电位同步总和而成，而单 个神经元电活动非常微小，不能在头皮记录 到，只有神经元群的同步放电才能记录到。 这种脑组织神经元排列方向一致的情况，构 成所谓的开放电场(open field),反之则是 方向不一致相互抵消的封闭电场（closed field)

6 2、影响ERP信号记录的因素  EEG/ERP是由于皮层大量神经元（主要是锥 体细胞）的突触后电位同步总和而成，而单 个神经元电活动非常微小，不能在头皮记录 到，只有神经元群的同步放电才能记录到。  这种脑组织神经元排列方向一致的情况，构 成所谓的开放电场（open field），反之则是 方向不一致相互抵消的封闭电场（closed field）

★ /956 Open Field Closed Field 7

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/966 除神经元的排列方式外， 记录点与神经元活动的距 离也会影响ERP信号的采 Motor Somatic 集。这样就区分出了近场 sensory 源与远场源 初级体感诱发电位位于中 央后回，是典型的近场源， Visual 而脑干听觉诱发电位是典 型的远场源 o 离头皮越远则电位衰减越 Auditory 厉害，记录到的脑电波幅 也很小。 8

8  除神经元的排列方式外， 记录点与神经元活动的 距 离也会影响ERP信号的采 集。这样就区分出了近场 源 与远场源 ；  初级体感诱发电位位于中 央后回，是典型的近场源 ， 而脑干听觉诱发电位是典 型的远场源 。  离头皮越远则电位衰减越 厉害，记录到的脑电波幅 也很小

2、EP/ERP的特性 /966 空间特性：只能在特定的空间范围内检测到 时间特性：具有特定的波形和强度分布 相位特性：诱发电位的出现与给定的刺激有一定 的锁时关系(time-locked),即特定的诱发电位 有固定的潜伏期。这是EP/ERP的一个很重要的 特点。 听觉ERP成分示意图 N100 N200 ERP的特性： 100 1)淹没，约2微伏~约10微伏 P200 2)两个恒定：潜伏期、波形 Slow Wave 2.0uV P300 0 100 200300 400500 ms

9  空间特性: 只能在特定的空间范围内检测到  时间特性: 具有特定的波形和强度分布  相位特性: 诱发电位的出现与给定的刺激有一定 的锁时关系（time-locked），即特定的诱发电位 有固定的潜伏期。这是EP/ERP的一个很重要的 特点。 2、EP/ERP的特性 ERP的特性: 1）淹没，约2微伏 ~ 约10微伏 2）两个恒定：潜伏期、波形

3、EP/ERP的提取 /966 基于以下原因或假设，目前常采用叠加平均技术 来提取EP/ERP波形： (1)刺激与EP之间存在锁时关系 (2)背景噪音与刺激之间的关系是随机的 将同一事件多次引起的多段脑电记录下来，多次 叠加可以消除噪音影响，提高信噪比 再除以叠加次数就可以使EP保持原大小而大大 削弱噪音 Time

10  基于以下原因或假设，目前常采用叠加平均技术 来提取EP/ERP波形： （ 1）刺激与EP之间存在锁时关系 （ 2）背景噪音与刺激之间的关系是随机 的  将同一事件多次引起的多段脑电记录下来，多次 叠加可以消除噪音影响，提高信噪比  再除以叠加次数就可以使EP保持原大小而大大 削弱噪音 3 、EP/ERP的提取

刺澈发生系统 ERP实验的一般流程 (STIM) 祝觉刺激 听觉刺激 屏幕 耳机 反应时 被试 反应键 (128导电极帽) 错误率 EEG EOG 数字放大器 (128导SynAmp） 显示 波形测量 统计(ANOA) 数据采集 采样>叠加 总平均 绘图 与处理系统 挂除伪迹 相减 脑地形图

11 ERP实验的一般流程