ERP設(shè)備&實驗流程杜博琪現(xiàn)在…腦電的緣緣起1875年：英國國利物浦浦的生理理學(xué)教授授李察·卡（RichadCaton）在兔子的的大腦皮皮質(zhì)表面面記錄到到一種電電波，此此電波與與呼吸或或心跳無無關(guān)，是是一種腦腦部的生生理變化化，隨著著動物受受麻醉或或缺氧而而破壞，，且動物物在死亡亡后消失失。后來他又又發(fā)現(xiàn)刺刺激動物物的身體體能使腦腦波發(fā)生生變化他利用這這種變化化來研究究身體之之部位與與大腦皮皮質(zhì)區(qū)的的關(guān)系，，并探討討大腦皮皮質(zhì)區(qū)的的功能，，成為后后來神經(jīng)經(jīng)診斷學(xué)學(xué)中誘發(fā)發(fā)電位（（evokedpotential）發(fā)展的的基礎(chǔ)。。RichardCaton,1842-1926腦電圖1929年，德國國精神柯柯醫(yī)師漢漢斯伯格格（HansBerger），首次次發(fā)表人人類的腦腦波記錄錄，并命命名為腦腦電波圖圖(electroencephalogram))簡稱EEG，此后腦腦電開始始被應(yīng)用用在醫(yī)學(xué)學(xué)的領(lǐng)域域。從字面意意義上來來看electro－electrical－電的；；encephalo－brain－大腦的的；gram(ma)－picture－圖像。。所指的的就是記記錄大腦腦活動時時的電波波變化。。HansBerger((1873-1941)現(xiàn)代腦電電設(shè)備誕誕生紙質(zhì)媒介介記錄的的終結(jié)現(xiàn)在…放大器的的基本構(gòu)構(gòu)成提綱一.ERP設(shè)備1.放大器2.濾波器3.電極4.刺激呈現(xiàn)現(xiàn)二.實驗流程程1.實驗申請請2.倫理審查查3.主試須知知為什么要要了解設(shè)設(shè)備？1.干凈的數(shù)數(shù)據(jù)無可可替代2.數(shù)據(jù)的解解釋3.方法的創(chuàng)創(chuàng)新干凈數(shù)據(jù)據(jù)的無可可替代性性ERP噪聲水平平和疊加加trial數(shù)的關(guān)系系噪聲水平平約等于于trial數(shù)的平方方根的倒倒數(shù)例如：49trials==72or14.29%ofsignalcouldbenoise肌電、50周、出汗汗、電極極移動等等。。。。增加疊加加次數(shù)？？事先檢查查設(shè)備狀狀態(tài)，減減少可能能的噪聲聲，最終終節(jié)省的的是自己己的時間間干凈數(shù)據(jù)據(jù)的無可可替代性性同一個block內(nèi)的trial，前后的的效果也也是不同同的連續(xù)記錄錄100個聽覺誘誘發(fā)電位位分別將前前25個trial和后25個trial疊加效果見右右圖并不一定定是trial數(shù)越多越越好如果你是是研究者者或者審審稿人…你在發(fā)表表自己的的ERP研究報告告時，要要說明哪哪些記錄錄參數(shù)？？記錄參數(shù)數(shù)的變化化是如何何影響到到分析的的結(jié)果的的？一篇ERP研究報告告，在方方法部分分，你應(yīng)應(yīng)該關(guān)注注哪些參參數(shù)？將腦電與與其他方方法聯(lián)合合應(yīng)用于于研究Goodtimeresolution,mscomparedtoswithfMRIPortableandaffordableMoretoleranttosubjectmovementthanfMRIEEGissilentandsousefulforstudyingauditoryprocessingLowspatialresolutionArtifacts//NoiseEEGcombinedwithTMSEEGcombinedwithfMRI工欲善其其事，必必先利其其器模數(shù)轉(zhuǎn)換換器（A/Dconvertor）關(guān)系到ERP設(shè)備的采采樣能力力：2nisthefullrangeofvalues::8bitA/D==28==256((range==0-255)10bitA/D=210=1024((range==0-1023)12bitA/D=212=4096((range==0-4095)16bitA/D=216=65536((range=0--65535)目前設(shè)備備的轉(zhuǎn)換換位數(shù)：：A/DResolution:24bit采樣率（（SampleRate）BrainStemEvokedResponse((BSER)1--15msPeakDuration1--1.5ms5-7peakstoresolveSample1/5-1/10msMiddleLatencyResponse15--65msPeakDuration3--5msSample1/2-1msCognitivecomponents65--1000msPeakDuration20-100msSample4--5msCNV--ContingentNegativeVariation2S--10SPeakDuration5--10S聽覺誘發(fā)發(fā)電位采樣率：：10000Hz低通濾波波：3000Hz以上高通濾波波：100--150Hz核磁環(huán)境境下采集集傳統(tǒng)條件下的EEG信號

核磁環(huán)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或以上放大范圍圍：10mv以上電極的選選擇：防防止灼傷傷差分放大大電路EEG信號放大大是通過過差分放放大器放放大“記記錄電極極-接地電極極”和““參考電電極-接地電極極”之差差來實現(xiàn)現(xiàn)的。如果輸入入阻抗很很高，差差分放大大器共模模抑制能能力的被被削弱，，導(dǎo)致電電路的底底噪聲難難以去除除。這種噪聲聲難以通通過算法法在后處處理中去去除。直流采集集（DC）/交流采集集（AC）直流放大大器/交流放大大器交流放大大器有電電容的隔隔直作用用，可降降低漂移移噪聲電路復(fù)雜雜，放大大級數(shù)有有限，不不夠靈活活直流放大大器的優(yōu)優(yōu)點是失失真小，，可以接接成級數(shù)數(shù)無限的的多級放放大電路路，放大大倍數(shù)可可以很高高，能夠夠放大直直流信號號或變化化極其緩緩慢的交交流信號號。漂移參考點的的選擇鼻尖、鼻鼻根頭頂（Vertex）乳突（mastoid）耳垂（Earlobe）頭部以外外的部位位（Back、Leg等）平均參考考（Average，如果電電極很多多的話，，建議使使用）選擇一個個點作為為參考，，越靠近近參考的的記錄電電極，波波幅越小小。參考點的的選擇對對數(shù)據(jù)的的“影響響”Joyce&&Rossion,,2005濾波器高通濾波波HighPassFilter-attenuatesLOWfrequencywhile“saving””orpassingthroughtheHIGHfrequencies((lowfrequencyfilter,,lowbandpassfilter)低通濾波波LowPassFilter--attenuatesHIGHfrequencywhile“saving””orpassingthroughtheLOWfrequencies(highfrequencyfilter,,highbandpassfilter)截止頻率率、時間間常數(shù)…濾波器的的參數(shù)會會影響到到ERP的波幅和和潛伏期期濾波對ERP的影響低通濾波波：阻止止高于所所設(shè)參數(shù)數(shù)的頻率率成分進進入低通越小小會導(dǎo)致致ERP成分的峰峰潛伏期期增加高通濾波波：阻止止低于所所設(shè)參數(shù)數(shù)的頻率率成分進進入高通增加加會導(dǎo)致致ERP成分峰潛潛伏期的的減少，，波幅減減小反之亦然然濾波參數(shù)數(shù)：0.3--100Hz低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：0.3--30Hz低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：0.3--10Hz低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：0.3--5Hz低通越小小會導(dǎo)致致ERP成分的峰峰潛伏期期增加低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：2-10Hz低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：2-20Hz低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：2-30Hz低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：2-100Hz（60Hz陷波）低通越高高，潛伏伏期提前前低通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：0.3--100Hz高通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：2-100Hz（60Hz陷波）高通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：3-100Hz（60Hz陷波）高通濾波的影影響濾波參數(shù)數(shù)：5-100Hz（60Hz陷波）高通濾波的影影響記錄電極極制作材料料：金、、銀、氯氯化銀、、碳、錫錫等形狀多樣樣與皮膚接接觸的方方式電極膏、、鹽水等等針電極采用導(dǎo)電電膏的電電極（帽帽）采用鹽水水導(dǎo)電的的電極帽帽皮膚電阻阻高（允允許40-60KΩΩ）佩戴快速速（<10min）持續(xù)時間間短（<30min）電極放置置位置和和數(shù)量取決于實實驗的目目的、實實驗效應(yīng)應(yīng)以及被被是的年年齡等多多種因素素。沒有絕對對正確或或者普適適的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)；文章中需需要報告告電極的的放置方方式以及及參考點點的選擇擇（事實實上到目目前為止止，曾經(jīng)經(jīng)使用過過的電極極放置方方式多達達50多種）另，對于于特殊被被試，例例如兒童童，電極極（帽））準(zhǔn)備時時間最好好少一些些，例如如<10分鐘10-20system10-20system實際上…10-20系統(tǒng)給出出的也只只是電極極之間的的相對位位置個體差異異是存在在的例如：帽帽子的彈彈性，頭頭部的形形狀等（（新生兒兒頭的形形狀與出出生方式式有關(guān)））空間分辨辨率并不不是ERP優(yōu)勢順產(chǎn)新生生兒剖腹產(chǎn)新新生兒電極阻抗抗通常電極極阻抗的的建議值值是<5KΩΩ如果電極極阻抗過過高會導(dǎo)導(dǎo)致：1.降低放大大器的共共模抑制制能力；；2.提高皮膚膚電位高輸入阻阻抗的放放大器，，允許40-60KΩΩ的電阻例如：EGI//Biosemi等導(dǎo)電膏（（paste）vs鹽水（KCLSolution）“Quik-Gel””(Gloopyoff-whitepaste)Pros:CanachieveverylowimpedanceLong-lastingCons:MessySubjectdiscomfortUnevenquality/shelflife“Quik-Cel””(sponges+electrolyte))Pros:Pain-free,,fastprepTidyCons:HigherimpedanceLongersetupSaltbridgingmorelikelySpongesdryoutResultsdependonsubject’shairtype實驗室環(huán)環(huán)境需要考慮慮的因素素：電源：電電壓、電電涌、斷斷電保護護地線：良良好接地地、去靜靜電地板板噪聲（環(huán)環(huán)境噪聲聲和電噪噪聲）溫濕度控控制特殊被試試的要求求安全性UPS設(shè)備電源要求求：電壓壓：AC220V（±3%）；電流流：25A；頻率50Hz；地線良良好；零零線與地地線之間間交流電電壓<2V；為避免電電泳等電電源異常常情況對對設(shè)備造造成的損損害，建議設(shè)備配備使用UPS噪聲聲音：隔隔音房間間裝修喧嘩…聲音誘發(fā)發(fā)電位/情緒煩躁躁、緊張張等電噪聲：：50Hz市電干擾擾引入設(shè)備備的干擾擾：音箱箱、耳機機、加濕濕器等…電磁屏蔽蔽?電磁屏蔽蔽必要性？？放大器的的共模抑抑制比>100dB成本？MEG什么情況況下需要要？引入設(shè)備備的電磁磁干擾怎么做？？法拉第籠籠（富蘭蘭克林籠籠）溫濕度控控制出汗偽跡跡導(dǎo)電介質(zhì)質(zhì)的持續(xù)續(xù)時間被試的舒舒適性新風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)/空調(diào)/加濕器刺激呈現(xiàn)現(xiàn)系統(tǒng)電腦和軟軟件E-prime/Presentation/Psychotoolbox//Stim……刺激傳輸輸系統(tǒng)(分頻)聲音反應(yīng)應(yīng)系統(tǒng)（（功放/話筒等））視覺刺激激呈現(xiàn)系系統(tǒng)刺激的marker（trigger）刺激參數(shù)數(shù)的控制制界限（設(shè)設(shè)備的最最大的能能力，失失真/延遲等））設(shè)備的放放置理想情況況：2間隔音的的屋子被試間和和設(shè)備間間（主試試間）單向玻璃璃攝像頭特殊情況況下：至少：設(shè)設(shè)備和主主試都在在被試的的身后或或者視線線之外控制被試試視線內(nèi)內(nèi)的分心心刺激NoThreaten，NoMessy實驗申請請?zhí)顚憣嶒烌炆暾執(zhí)厥庹卟哌f交評審審委員會會審查實驗的基基本合理理性倫理審查查知情同意意書（InformedConsent）成人被試試兒童被試試?yán)夏瓯辉囋嚥∪巳梭w試驗驗審議委委員會InstitutionalReviewBoard((IRB)IRBreview:a)ResearchinvolvinghumansubjectsconductedorsupportedbytheDepartmentofHealthandHumanServices,orotherfederaldepartmentsoragenciesthatapplytheFederalPolicyfortheProtectionofHumanSubjectstosuchresearch;and//orb)ClinicalinvestigationsregulatedbytheFoodandDrugAdministration((FDA)oftheDepartmentofHealthandHumanServices成員主試須知知1（以Neuroscan設(shè)備為例例）準(zhǔn)備階段段：準(zhǔn)備導(dǎo)電電膏；可可按照5:1的比例加加入純凈凈水，攪攪拌均勻勻后加熱熱（解凍凍至常溫溫即可））；用針針管吸好好備用；；提前確認認儀器設(shè)設(shè)備、電電極帽正正常開放大器器、電腦腦（注意意先后順順序）；；刺激呈現(xiàn)現(xiàn)電腦準(zhǔn)準(zhǔn)備好程程序；確認采集集數(shù)據(jù)主主機有足足夠的硬硬盤空間間；數(shù)據(jù)采集集主機設(shè)設(shè)置參數(shù)數(shù)loadsetup,（notch取50Hz，非必要要步驟））；Acquire—>>acquisition---->impendance進入調(diào)電電阻狀態(tài)態(tài)；用前用棉棉簽擦拭拭每個電電極（建建議步驟驟）；主試須知知2被試準(zhǔn)備備：簽訂知情情同意書書；介紹紹ERP無害，用用于研究究，自愿愿參加；；被試視力力、聽力力正常（（確認被被試沒有有戴隱形形眼鏡））；請勿給被被試飲用用帶有咖咖啡因等等成分的的提神飲飲料（包包括茶、、咖啡、、紅牛等等）；建建議飲用用常溫純純凈水；；若實驗時時間較長長，請建建議被試試提前去去洗手間間；被試洗頭頭（請勿勿使用具具有養(yǎng)護護頭皮作作用的洗洗發(fā)液））；并用用磨砂膏膏擦洗眼眼眶周圍圍和耳后后皮膚；；說明實驗驗指導(dǎo)語語，并提提醒被試試注意事事項；通通常建議議被試完完成每一一個實驗驗任務(wù)過過程中不不要眨眼眼，按鍵鍵后可以以眨；每每一個部部分完成成后閉目目休息；；主試須知知3戴電極帽帽，打?qū)?dǎo)電膏：準(zhǔn)備好膠膠帶，剪剪刀，紙紙巾（主主試自備備），針針管，酒酒精棉；；量好被試試頭圍，，確定所所使用帽帽子的大大??；從前面戴戴帽子，，F(xiàn)PZ在中間，，撐開，，拉緊；；電極帽的的線放在在椅背上上或固定定在椅側(cè)側(cè)；給被試披披上毛巾巾；貼上參考考和眼電電電極，，保證電電阻調(diào)到到5KΩ以下；打?qū)щ姼喔啵髟囋嚪謪^(qū)域域負責(zé)，，先周圍圍后頂上上；打完一遍遍后再檢檢查是否否有需要要補打的的，阻抗抗小于5KΩ；為防止被被試的焦焦慮或疲疲憊，可可與被試試適當(dāng)交交談；主試須知知4開始實驗驗：1.按照指導(dǎo)導(dǎo)語重申申實驗任任務(wù)和要要求，進進行練習(xí)習(xí)實驗，，觀察被被試眼動動、頭動動、手動動等并加加以提醒醒說明；；眨眼控控制在兩兩個trail之間，頭頭不動，，結(jié)束后后閉眼休休息；2.確認記錄錄結(jié)果的的文件名名與被試試id一致；3.先選擇好好腦電數(shù)數(shù)據(jù)存放放目錄和和文件名名（與實實驗材料料同名）），再打打開實驗驗材料；；4.確認被試試準(zhǔn)備好好且明白白下一個個任務(wù)后后，先開開始記錄錄，再運運行實驗驗程序；；5.每一部分分實驗結(jié)結(jié)束后迅迅速停止止腦電記