ERP基础知识

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

• 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。

• 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。