ERP实验设计与数据分析.ppt
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1、ERP的实验设计与数据处理的实验设计与数据处理罗跃嘉罗跃嘉北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室一、实验范式一、实验范式经典范式经典范式:Oddball,Go-Go-NogoNogo注意注意:听觉听觉,视觉视觉记忆记忆:学习学习-再认再认社会认知社会认知经典范式经典范式1-OddballvOddballOddball实验模式是指采用两种或多种不同刺激实验模式是指采用两种或多种不同刺激持续交替呈现,它们出现的概率显著不同持续交替呈现,它们出现的概率显著不同v组成组成o标准刺激标准刺激(standard stimuli)standard stimu
2、li)大概率大概率o偏差刺激偏差刺激(deviant stimuli)deviant stimuli)小概率小概率 令被试对偏差刺激进行反应,因此该偏差刺激称为令被试对偏差刺激进行反应,因此该偏差刺激称为靶刺激(靶刺激(TargetTarget)或目标刺激。或目标刺激。v诱发诱发P300P300、MMNMMN等与刺激概率有关的等与刺激概率有关的ERPERP成成分时的经典实验模式。分时的经典实验模式。标准刺激标准刺激 靶刺激靶刺激 非靶刺激非靶刺激 刺激缺失刺激缺失 新奇刺激新奇刺激 A AB BC CD D 跨通路延迟反应范式跨通路延迟反应范式Task 1:Attending Picture,
3、Ignoring TonePicturePicturePicturePictureToneToneToneTone Red Cross Red CrossDiscriminateDiscriminatewait and capturewait and capturereactreact the imperative signalthe imperative signalTask 2:Attending Tone,Ignoring PictureToneToneToneTone Picture Picture Click ClickDiscriminateDiscriminatewait and
4、 capturewait and capturereactreact the imperative signalthe imperative signal(0-2 trial)(0-2 trial)(0-2 trial)(0-2 trial)经典范式经典范式2-Go-Nogoq两种刺激的概率相等两种刺激的概率相等qGoGo刺激刺激令被试反应的刺激,即靶刺激令被试反应的刺激,即靶刺激 NogoNogo刺激刺激不需被试反应的刺激不需被试反应的刺激q特点:排除了刺激概率对特点:排除了刺激概率对ERPERP的影响;由于没的影响;由于没有大小概率之分,大大节省了实验时间,但也有大小概率之分,大大节省了实
5、验时间,但也丢掉了因大、小概率差异而产生的丢掉了因大、小概率差异而产生的ERPERP成分成分 注意的实验范式注意的实验范式双耳分听双耳分听空间注意空间注意:Cue-Target提示范围的分级提示范围的分级鸡尾酒会效应与双耳分听鸡尾酒会效应与双耳分听(ChrryChrry,1953),1953)Hillyard,1975,ScienceMangunMangun&HillyardHillyard,1991,1991Valid CueInvalidNeutral经典的中央性提示经典的中央性提示固定注视点固定注视点1400 ms提示箭头提示箭头200-500 ms目标目标50 ms屏蔽屏蔽200 ms
6、(Luck et al.,(Luck et al.,1994)1994)Valid vs.InvalidValid vs.InvalidValid vs.NeutralValid vs.NeutralInvalid vs.NeutralInvalid vs.Neutral间隔对间隔对间隔对间隔对P1P1P1P1效应的影响效应的影响效应的影响效应的影响(GrorgeGrorgeGrorgeGrorge&MangunMangunMangunMangun,1998),1998),1998),1998)注意左侧,多靶(注意左侧,多靶(16%16%););注意右侧,多靶(注意右侧,多靶(16%16%);
7、);注注意左侧,少靶(意左侧,少靶(2%2%););注意右侧,少靶(注意右侧,少靶(2%2%););被动被动(2%2%无关刺激)无关刺激)(WoldorffWoldorff et al.,1997 et al.,1997)靶刺激靶刺激在下在下视野视野对侧的背侧枕区、对侧的背侧枕区、18/19区区(Martinez Hillyard,1999,2001)刺激为白色直立的刺激为白色直立的T T(占占8686)和倒置的)和倒置的T T(靶刺靶刺激激1414 ),被),被9 9个十字所个十字所包围,并叠加在灰色的包围,并叠加在灰色的棋盘格上棋盘格上以等概率随机出现在左以等概率随机出现在左侧视野(侧视野
8、(LVFLVF)或右侧或右侧视野(视野(RVFRVF)。)。任务是持续注视中央箭任务是持续注视中央箭头并按键报告箭头所指头并按键报告箭头所指注意侧的靶刺激,并忽注意侧的靶刺激,并忽视注意侧对面的刺激物。视注意侧对面的刺激物。C1C1C1C1无注意效无注意效无注意效无注意效应应应应注意效应发注意效应发注意效应发注意效应发生在早期生在早期生在早期生在早期P1 P1 P1 P1、晚期晚期晚期晚期P1P1P1P1和和和和N1N1N1N1注意时注意时注意时注意时其波幅增大其波幅增大其波幅增大其波幅增大 300 ms1500 msTimeCUE SIZESmall Medium Large SOA(ms)
9、230-350 (Short)500-650 (Medium)800-950(Long)Fixation Precue Search Array不同范围等级提示的空间注意实验范式不同范围等级提示的空间注意实验范式(Luo et al,Cogn Brain Res,2001)ERP in Short SOA SmallSmallMedianMedianLargeLargeP1(80 ms)Large Median SmallLarge Median SmallN1(160 ms)CueSearch ArrayP1(100 ms)N1(160 ms)Press the keyPress the k
10、ey,discriminate discriminate the direction of the vertical crescentthe direction of the vertical crescentISI:Short 400-600ms Long 600-800ms固定区域提示下的注意效应固定区域提示下的注意效应 其他相关实验其他相关实验干扰刺激位置对视觉空间注意影响干扰刺激位置对视觉空间注意影响干扰刺激位置对视觉空间注意影响干扰刺激位置对视觉空间注意影响干扰位于小圈干扰位于小圈 干扰位于干扰位于中中圈圈干扰位于干扰位于大大圈圈v该范试的特点为干扰刺激均位于同一个圈。与靶刺激特征相
11、同内部干扰外部干扰内部/外部干扰可以检测被试在分心物存在条件下注意力的集中程度可以检测被试在分心物存在条件下注意力的集中程度记忆的实验范式记忆的实验范式经典范式经典范式:学习学习-再认再认运动知觉的启动运动知觉的启动元记忆元记忆A.Study Phase(A.Study Phase(14 faces,SOA 3s,duration 1s14 faces,SOA 3s,duration 1s)B.Test Phase(B.Test Phase(28 faces,repeated 50%,28 faces,repeated 50%,SOA 3.2s,duration 1sSOA 3.2s,dura
12、tion 1s)理理张张理理舒舒TimeTimeLearning Learning StageStageTestTestStageStageOldOldNewNew1 1st st PresentPresentTypical Proceduresms-1002004006008001000 ms0.0-2.02.04.06.08.010.0Vms-1002006008001000 ms-2.02.04.06.08.010.0V-1002004006008001000 ms-2.02.04.06.08.010.0VC3C3CzCzC4C4High FrequencyHigh FrequencyL
13、ow FrequencyLow FrequencyEncoding effects on Encoding effects on higher-&lower-word higher-&lower-word frequency (Chinese)frequency (Chinese)P180P180N350N350LPCLPC 110ms 146ms 166ms 275ms 498ms 600ms 650ms 750ms 114ms 182ms 234ms 380ms 486ms 650ms 680ms 750ms 听觉汉字听觉汉字视觉汉字视觉汉字第一阶段第一阶段感觉感觉第二阶段第二阶段知觉知觉
14、第三阶段第三阶段语言语言Chen&Chen&LuoLuo,2003,2003,NeuroImageNeuroImage 汉字的记忆编码汉字的记忆编码-10020040060080010000.0-1.0-2.02.04.06.08.010.0-2.02.04.06.08.010.00.0-2.02.04.06.08.010.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.0-100200400600800.0900.01000.00.0-2.02.04.06.08.010.012.014.0FzFzCzCzPzPzOl
15、dOldNewNewDiffDiff(Old-(Old-New)New)Higher Freq.Higher Freq.Lower Freq.Lower Freq.Test StageTest StageP180N350LPC单次运动实验模式示意图(单次运动实验模式示意图(a a)与单次运动产生的与单次运动产生的ERPERP总平均图(总平均图(b b)特定方向特定方向 二义二义 左左 右右 左左右右(0-90)(0-270)(0-180)F1F2向右运动向右运动二义运动二义运动向左运动向左运动F1F2F3启动启动 目标间隔目标间隔(200,400,and 1000 ms)二义二义-目标目标 特
16、定特定-目标目标 (实验实验)(对照对照)启动目标(0-90-270)(0-90-0)特定方向特定方向 二义方向二义方向双次运动的实验模式示意图(双次运动的实验模式示意图(a a)双次运动产生的双次运动产生的ERPERP总平均图(总平均图(b b)强强启动启动弱启动弱启动无启动无启动实验实验对照对照P1P32个相反的个相反的特定方向特定方向无无启启动动弱弱启启动动强强启启动动98 162 226 386 418 ms+2.5+2.0+1.5+1.0+0.50-0.5-1.0V颞上回颞上回枕叶枕叶hMT+内侧顶叶内侧顶叶Z=3.09 Z=13.11ab实验组与对照组相减的差异波地形图(实验组与对
17、照组相减的差异波地形图(a a)和)和fMRIfMRI结果结果 (b),(b),jiangjiang LuoLuo et al,2002 et al,2002 RT(ms)%Same Direction Judgements200 400 1000 ms Priming Reversal Priming Reversalin Young in Young in Old in Old200 400 1000 msBehavioral DataBehavioral DataThe perceived rate in the same directionin the young was higher
18、 than in the old subjects,F1,22=4.727,p .05.The RT prolonged with interval increasedonly for priming condition in both young and old subjects,F2,44=5.711,p .012、无意识启动运动知觉的老年化、无意识启动运动知觉的老年化无无启启动动弱弱启启动动强强启启动动98 162 226 386 418 ms+2.5+2.0+1.5+1.0+0.50-0.5-1.0V颞上回颞上回枕叶枕叶hMT+内侧顶叶内侧顶叶Z=3.09 Z=13.11abG首次确定
19、视运动知首次确定视运动知觉的启动效应在刺觉的启动效应在刺激后激后98ms首先激活首先激活视觉初级皮层视觉初级皮层G后续活动(后续活动(400ms左右)发生在内侧左右)发生在内侧颞叶、颞上回、顶颞叶、颞上回、顶叶等更广泛的脑区叶等更广泛的脑区 运动知觉启动与工作记忆运动知觉启动与工作记忆0-90-180 0-90-0 Same Direction Opposite Direction 1 1st stMotionMotion2 2ndndMotionMotionTimeTimeSOA:200 msSOA:200 ms各种条件下的启动效应各种条件下的启动效应0-90-270 0-180-90 0-
20、180-0 Unambiguous Ambiguous AmbiguousAmbiguous Unambiguous Ambiguous元记忆的研究方法元记忆的研究方法实验分三个步骤进行实验分三个步骤进行o记忆一系列词对,例如记忆一系列词对,例如“项目项目大臣大臣”o呈现前面的线索词呈现前面的线索词(项目项目?),让被试回忆后,让被试回忆后面的靶子词面的靶子词(“大臣大臣”)o在他们回忆不出来的情况下,令他们判断自己在他们回忆不出来的情况下,令他们判断自己是否对那个不能成功回忆的词有一种是否对那个不能成功回忆的词有一种“知道感知道感”o通过一项再认测验来检验其通过一项再认测验来检验其“知道感知
21、道感”是否准是否准确确 元记忆的脑机制元记忆的脑机制“知知道道感感”记记忆忆导导致致大大量量的的脑脑活活动动(额额叶叶区区),而而“不不知知道道感感”项目则只伴随有少量脑活动。项目则只伴随有少量脑活动。知知道道感感可可能能是是基基于于一一个个部部分分信信息息提提取取和和元元记记忆忆判判断断过过程程;而而不不知知道道感感则则可可能能基基于于一一个个线线索索熟熟悉悉性性的的脑脑活活动动状状态态,即即一一无无所所获获而而获得不知道感。获得不知道感。对对“知知道道感感”的的认认知知与与大大脑脑机机制制的的探探索索,可可为为人人工工智智能能研研究究提提供有益启示。供有益启示。LuoLuo et al,2
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- ERP 实验设计 数据 分析
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