《ERP技术原理》PPT课件.ppt

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1、ERP技术原理技术原理魏景汉魏景汉（中国科学院心理研究所）（中国科学院心理研究所）1875 Richard Caton等首先在暴露的家兔脑表发现脑的自发电等首先在暴露的家兔脑表发现脑的自发电活动活动1924 Hans Berger 首次在颅骨损伤病人大脑皮质和和正常人头首次在颅骨损伤病人大脑皮质和和正常人头皮上记录到皮上记录到EEG1929 Hans Berger 首先发表头皮记录的首先发表头皮记录的EEG论文，并报告心算论文，并报告心算可引起可引起EEG的的节律减少节律减少。当时电生理学家正致力于动作电位。当时电生理学家正致力于动作电位研究，认为研究，认为Berger观察到的观察到的 EEG

2、节律是一种噪音。节律是一种噪音。1934 Adrian等、等、1935 Jasper等也观察并证实了等也观察并证实了 Berger 的观察，的观察，EEG的客观存在才得到了认可。的客观存在才得到了认可。EEG含有心理与生理信息，但不是信息引起的波形本身含有心理与生理信息，但不是信息引起的波形本身ERP是信息引起的波形本身，但淹没在是信息引起的波形本身，但淹没在EEG中，通常观察不到，中，通常观察不到，需提取需提取EEGEEG的发现的发现一、一、EEG对对ERP的淹没与叠加基本原理的淹没与叠加基本原理（一）特性：（一）特性：1淹没，约淹没，约2微伏微伏 10微伏。微伏。2 两个恒定：潜伏期、波形

3、。两个恒定：潜伏期、波形。（二）出现：（二）出现：1935-1936 Pauline and Hallowell Davis首先在清醒人记录到感觉首先在清醒人记录到感觉EP。1939 Davis等首次发表等首次发表ERP论文，单次刺激诱发，论文，单次刺激诱发，EEG平静时记录。平静时记录。1947 Dawson 首次报道用照相叠加技术记录人体首次报道用照相叠加技术记录人体EP。1951 Dawson 首次发明机械驱动首次发明机械驱动-电子存储式电子存储式EP叠加与平均方法叠加与平均方法（张明岛等，（张明岛等，1995），开创了神经电生理学的新时代。），开创了神经电生理学的新时代。1962 Ga

4、lambos and Sheatz首次发表计算机平均叠加首次发表计算机平均叠加ERP论文。论文。1964 Grey Walter等发表第一个认知等发表第一个认知ERP成分（成分（CNV），），标志着标志着ERP研究新时代的开始。研究新时代的开始。1966:1771967-68:15011969-70:19711971-72:20631973-74:22161975-76:25381977-78:26241979-80:34451981-82:42081983-84:44161985-86:45381987-88:46101989-90:48041991-92:54791993-94:53861

5、995-96:54611997-98:58881999-00:62052001-02:62992003-04:6996ERP的发展趋势的发展趋势（三）（三）EEG对对ERP的淹没与叠加基本原理的淹没与叠加基本原理l 计算机不设置负值，只有正值，波的低谷也为正值，故噪声计算机不设置负值，只有正值，波的低谷也为正值，故噪声叠加也增大，而不是互相抵消。叠加也增大，而不是互相抵消。l 信噪比的提高值与叠加次数信噪比的提高值与叠加次数:。例：原例：原信号信号2微伏微伏/噪音噪音10微伏微伏=0.2，叠加，叠加100次后次后 （2微伏微伏100）/（10微伏微伏 ）=200微伏微伏/100微伏微伏 =2

6、二、二、噪音、干扰、伪迹的概念噪音、干扰、伪迹的概念噪音：自发电位、仪器的本底噪音。噪音：自发电位、仪器的本底噪音。干扰：干扰：50Hz 市电。市电。伪迹：被试的伪迹：被试的EOG、运动电位等。运动电位等。EEG放大A/D叠加总测量转排伪存盘平绘图EOG模滤换数滤均统计光盘记录(离线式)三、三、ERP 数据提取过程数据提取过程（一）增益（一）增益(Gain,放大倍数放大倍数Amplification):（1）一般取）一般取 10 5。（2）含）含Head Box 150倍。倍。（3）VEOG与与HEOG应减小。应减小。（4）分贝与放大倍数的关系：）分贝与放大倍数的关系：1dB=20 log A

7、，log A=dB/20 例如，例如，A=10000，则可表示为，则可表示为80dB。120dB，则，则 log A=120/20=6，A=106。（5）易犯错误：取值过大而超限，表现为削顶，甚至成为直线。）易犯错误：取值过大而超限，表现为削顶，甚至成为直线。（二）共模抑制比（二）共模抑制比（辨差比，（辨差比，Common model rejection ratio,CMRR）减少减少50周干扰的能力：周干扰的能力：信号双边输入，输出两边之差。信号双边输入，输出两边之差。CMRR=Ad/Ac,Ad：异相信号放大倍数。：异相信号放大倍数。Ac：同相信号放大倍数。：同相信号放大倍数。Ac 1。例如

8、，例如，Ad=50000，Ac=1/20，则，则CMRR=106=120 dB。（三）通过模拟滤波（设定频带宽度）（三）通过模拟滤波（设定频带宽度）减少噪音与干扰减少噪音与干扰(1)频响曲线：任何放大器只能对一定频率范围内的信号频响曲线：任何放大器只能对一定频率范围内的信号进行放大，对超过者不放大；该范围表示为频响曲线。进行放大，对超过者不放大；该范围表示为频响曲线。频率Hz放大倍数 Ad0.7FLFh频率响应曲线频带宽度：频带宽度：（约（约0.7）倍）倍Ad 时，高低频响间频带宽。时，高低频响间频带宽。范围的两端皆可调。范围的两端皆可调。(2)时间常数：时间常数：TC=1/TC=1/（2f2

9、fL L），），f fL L为低端频响。为低端频响。低端频响低端频响=高通高通(high-pass)(high-pass)值，高端频响值，高端频响=低通低通(low-pass)(low-pass)值。值。(3)设定频带宽度，使其仅够放大拟研究的设定频带宽度，使其仅够放大拟研究的ERPERP信号，则落信号，则落在频带外的噪音与干扰信号不被放大，达到排除噪音在频带外的噪音与干扰信号不被放大，达到排除噪音与干扰信号目的。与干扰信号目的。频带宽度的设定数值将直接影响频带宽度的设定数值将直接影响ERPERP波形是否失真，至关重要。波形是否失真，至关重要。时间常数对波形的影响时间常数对波形的影响若TC=1

10、0，则FL=1/2TC=1/62.8=0.0159 HzTC=1/62.8=0.0159 Hz若TC=1，则FL=1/2TC=1/6.28=0.159 HzTC=1/6.28=0.159 Hz若FL=0.01 Hz Hz，则TC=1/2FL=1/0.0628=15.9=1/0.0628=15.9若FL=0.05 Hz Hz，则TC=1/2FL=1/0.314=3.18=1/0.314=3.18若FL=0.1 Hz Hz，则TC=1/2FL=1/0.628=1.59=1/0.628=1.59ERPERP晚成分一般应取晚成分一般应取 FL=0.01 Hz Hz，最多取，最多取0.050.05，见上

11、图。，见上图。易犯的错误：易犯的错误：off-line 进行不必要的数字滤波进行不必要的数字滤波(digital filter)。on-line 进行陷波进行陷波(Notch)。低端不够低。低端不够低。（四）（四）数字滤波：一般不用。用于陷波去数字滤波：一般不用。用于陷波去50周干扰，或只留慢波周干扰，或只留慢波等特殊情况。等特殊情况。（五）（五）A/DA/D转换精度转换精度ERP的波幅分辨率的波幅分辨率。举例说明。举例说明。A/D转换卡Analogtodigitalconverter采样分辨率12bit（位）,输入电压范围=5V.超过者视为5V而失真.12bit意味着212=4096,可将输

12、入电压10伏分为4095个等级,每个等级10V4095=2.442mV.若Ad=20000,则还原为放大前的脑电分辨率=2.442mV20000=0.1221V.即0.1221V的脑电变化就测不出来。为提高脑电分辨率，根据上列公式，可以1提高采样分辨率，现已多用14bit，每个等级10V16383=0.61mV.若Ad=20000,则还原为放大前的脑电分辨率0.61mV20000=0.0305V.2在可能的范围内增大Ad。若Ad=20000,则还原为放大前的脑电分辨率0.61mV20000=0.0306V.若Ad=40000,则还原为放大前的脑电分辨率0.61mV40000=0.0153V.例

13、如,有5V的脑电信号.若基线为15V,则处于20V的位置，放大后不得超过5V，则最多只能放大5V/20V=250,000倍因为20V250,000=5V，已达极限值.若基线为0V,则处于5V的位置最多可放大5V/5V=1,000,000倍因为5V1,000,000=5V，才达极限值.为了增大放大倍数Ad，应调节脑电基线接近零，以便进一步充分放大脑电信号,又不致超出5伏的采样范围。调节脑电基线接近零可防止不必要的失真。例如脑电50V，基线200V，共250V，放大30000倍后脑电成为7.5V，溢出的2.5V被削顶失真。若基线为0，则50V放大30000倍为1.5V，正常。（六）（六）A/DA/

14、D转换速度（采样速度）转换速度（采样速度）ERPERP的时间分辨率的时间分辨率 在在A/DA/D转换精度足够的情况下，转换精度足够的情况下，A/DA/D转换速度，即采样速度决定着转换速度，即采样速度决定着ERPERP的波幅精度与的波幅精度与ERPERP的时间分辨率（见图）。的时间分辨率（见图）。ERP ERP时间分辨率高的根本原因是由于它是对神经元自身活动的测量，而不是像时间分辨率高的根本原因是由于它是对神经元自身活动的测量，而不是像PETPET、fMRIfMRI、光成像那样只是对神经元代谢产物的测量。其次，电子技术的发展使采样率大为提、光成像那样只是对神经元代谢产物的测量。其次，电子技术的发

15、展使采样率大为提高，也为高，也为ERPERP的高时间分辨率提供了保障。目前的高时间分辨率提供了保障。目前ERPERP的时间分辨率在理论上已可达到微秒级。的时间分辨率在理论上已可达到微秒级。实际上，在记录早成分时，由于它在实际上，在记录早成分时，由于它在10ms10ms内有七、八个波，记录由内有七、八个波，记录由256256点以上组成，点以上组成，因此点间距即时间分辨率小于因此点间距即时间分辨率小于40s40s。一般的。一般的ERPERP仪器采样频率也大于仪器采样频率也大于2000Hz/2000Hz/导，即时间导，即时间分辨率分辨率0.5ms0.5ms。总采样频率。总采样频率=（频率（频率/导）

16、导）*导数。减少导数则时间分辨率相应提高。设导数。减少导数则时间分辨率相应提高。设置时间分辨率的一般原则是，组成置时间分辨率的一般原则是，组成EpochEpoch的点数应等于或大于的点数应等于或大于128128点。点。理论上，理论上，A/DA/D转换精度与采样速度的设置应该同时考虑，做转换精度与采样速度的设置应该同时考虑，做到匹配，否则将达不到设置精度，造成浪费。因为，如果采到匹配，否则将达不到设置精度，造成浪费。因为，如果采样速度过快，两点间时间过短，其间的电位变化小，受转换样速度过快，两点间时间过短，其间的电位变化小，受转换精度限制不能显出差异；如果采样速度过慢，两点间时间过精度限制不能显

17、出差异；如果采样速度过慢，两点间时间过长，其间的电位变化大，转换了几个等级才采一次，高转换长，其间的电位变化大，转换了几个等级才采一次，高转换精度产生的电位差不能被采到。实用中，精度产生的电位差不能被采到。实用中，A/DA/D转换精度是由硬转换精度是由硬件固定了的，我们要根据所观察波形的疏密程度设置采样速件固定了的，我们要根据所观察波形的疏密程度设置采样速度。度。（七）排除伪迹与校正伪迹：（七）排除伪迹与校正伪迹：CNTCNT文件。例如文件。例如 EOG EOG。（1 1）排除）排除EOGEOG的基本原理：的基本原理：（2）易犯的错误：）易犯的错误：采用新的采用新的PCA、ICA方法进行方法进

18、行EOG rejection，甚至电极帽没有，甚至电极帽没有EOG双极导联，双极导联，只能用只能用PCA方法排除方法排除EOG（厂家问题）（厂家问题）（一）（一）国际国际10-2010-20系统系统双耳孔间依双耳孔间依10%10%与与20%20%定出定出5 5个点个点；鼻根与枕骨粗隆间经鼻根与枕骨粗隆间经CzCz依依20%20%定出定出2 2个新点个新点；双侧双侧T3T3与与T4T4、前后距鼻根与枕骨前后距鼻根与枕骨粗隆粗隆10%10%处，共处，共4 4点连线成一周，按点连线成一周，按20%20%定出定出8 8个新点个新点；空间等距距离地定出空间等距距离地定出4 4个点个点，有效，有效电极共电

19、极共1919个点。个点。再加两个耳垂参考电极，共再加两个耳垂参考电极，共2121个个点。点。四四、导联方法、导联方法（二）单极导联与双极导联（二）单极导联与双极导联（三）多导与定位（三）多导与定位 1、头颅形状、大小差异的解决。头颅形状、大小差异的解决。2、偶极子溯源。偶极子溯源。（四）参考电极问题（四）参考电极问题 单单极极导导联联的的参参考考电电极极是是各各导导放放大大器器的的一一端端共共同同连连结结的的部部位位，各各导导的的电电位位都都是是与与它它的的电电位位相相减减的的结结果果。理理想想的的参参考考电电极极点点应应该该是是电电位位为为零零或或电电位位恒恒定定的的部部位位，但但是是人人体

20、体是是一一个个容容积积导导体体，生生物物电电无无处处不不在在，无无时时不不变变，这这样样，理理想想的的参参考考电电极极应应放放在在无无限限远远处处，其其生生物物电电为为零零，各各有有效效电电极极的的电电位位不不受受生生物物电电影影响响，相相互互间间具具有有绝绝对对的的可可比比性性，但但这这样样的的部部位位是是不不存存在在的的。在在过过去去生生物物电电研研究究的的100100年年间间，关关于于参参考考电电极极的的争争论论从从来来没没有有停停止止过过，是是目目前前仍仍无无结结论论的的问问题题。参参考考电电极极的的设设置置显显然然对对数数据据有有明明显显影影响响，因因此此这这是是一一个个重重要要的的

21、问问题题。这里仅简单讨论几种常用的脑电参考电极设置。这里仅简单讨论几种常用的脑电参考电极设置。1 1、双双耳耳参参考考：将将双双侧侧乳乳突突或或耳耳垂垂连连接接作作参参考考电电极极。由由于于乳乳突突或或耳耳垂垂的的脑脑电电一一般般较较小小，较较符符合合要要求求，而而且且以以其其连连接接所所得得的的平平均均电电位位作作参参考考，与与两两半半球球距距离离相相同同，不不会会造造成成脑脑的的两两半半球球电电位位关关系系的的失失真真，故故曾曾经经长长期期成成为为经经典典方方法法使使用用。其其优优点点还还有有，由由心心脏脏中中的的偶偶极极子子产产生生的的体体表表电电流流会会循循环环流流过过头头部部，从从而

22、而在在脑脑电电电电极极处处引引起起虚虚假假的的电电位位变变化化。由由于于双双耳耳间间的的低低阻阻通通路路会会短短路路心心电电电电流流，从从而而阻阻止止其其在在头头部部的的流流动动，因因此此连连接接双双耳耳作作参参考考点点可可减减少少ECG干干扰扰。但但双双耳耳电电位位在在脑脑的的活活动动中中也也在在不不断断变变化化，且且二二只只耳耳的的电电位位未未必必相相同同，因因此此这这种种强强制制双双耳耳电电位位相相同同的的做做法法实实为为局局部部短短路路，会会扭扭曲曲脑脑电电源源在在头头表表产产生生的的电电位位分分布布。且且不能测量乳突附近的脑电变化，不能测量乳突附近的脑电变化，如如MMNMMN。该法现

23、已过时。该法现已过时。2 2、鼻鼻尖尖参参考考：将将参参考考电电极极放放在在鼻鼻尖尖。由由于于双双耳耳参参考考法法不不能能观观察察乳乳突突附附近近脑脑源源的的活活动动，而而有有的的脑脑电电如如听听觉觉MMN的的一一个个源源恰恰在在乳乳突突附附近近，所所以以在在研研究源位于乳突附近的脑电活动时，常常将参考电极放置在鼻尖。究源位于乳突附近的脑电活动时，常常将参考电极放置在鼻尖。3、平平均均参参考考：在在用用普普通通参参考考电电极极记记录录EEG后后，求求出出全全部部记记录录点点的的平平均均值值a，以以各各记记录录值值减减去去该该平平均均值值后后的的差差值值作作为为实实际际的的脑脑电电数数据据。其其

24、目目的的在在于于消消除原始记录中的参考电极电位变化所形成的误差。除原始记录中的参考电极电位变化所形成的误差。依依据据是是，假假设设人人脑脑和和颅颅骨骨是是均均匀匀的的圆圆球球体体，球球体体表表面面均均匀匀放放置置足足够够的的记记录录电电极极，偶偶极极子子位位于于球球心心。此此时时脑脑电电源源形形成成的的全全部部电电极极点点的的固固有有电电位位的的和应该为零，当然平均值和应该为零，当然平均值Vi=0。由由于于实实际际记记录录时时必必须须设设置置参参考考电电极极，各各点点皆皆从从固固有有电电位位中中减减去去了了参参考考电电极极点点的的固固有有电电位位x（这这是是脑脑电电差差动动式式放放大大器器放放

25、大大EEG的的必必然然结结果果），所所以以全全部部各各点点记记录录值值的的平平均均值值变变成成了了Vix，这这个个值值就就是是上上述述a，即即a a=V Vi ix x=x x，x x=a a。拟拟恢恢复复为为固固有有电电位位，应应每每点点皆皆加加参参考考电电极极点点固固有有电电位位x x，即减即减a a，所以上述做法是正确的。，所以上述做法是正确的。该该法法的的优优点点是是可可以以排排除除记记录录电电位位所所受受到到的的参参考考电电极极点点电电位位的的影影响响，得得到到固固有有值值。其其缺缺点点在在于于它它是是基基于于理理想想的的头头颅颅条条件件计计算算出出来来的的，与与真真实实情情况况相差

26、很大，因此它所带来的误差是不容忽视的。相差很大，因此它所带来的误差是不容忽视的。4、单耳参考：目前较好的方法是以一只乳突、单耳参考：目前较好的方法是以一只乳突/耳垂为参考进行记录，然后耳垂为参考进行记录，然后再转换为双乳突再转换为双乳突/耳垂为参考之值。该法既具有上述双耳参考之基本优点，耳垂为参考之值。该法既具有上述双耳参考之基本优点，又避免了物理连接造成的电位分布失真，故成为目前常用的方法。建议统又避免了物理连接造成的电位分布失真，故成为目前常用的方法。建议统一采用左乳突作为参考电极记录。由于两只参考电极在原帽子内已连在一一采用左乳突作为参考电极记录。由于两只参考电极在原帽子内已连在一起，故

27、此时要将另一只参考电极应该闲置。将一枚有效电极改连在右乳突起，故此时要将另一只参考电极应该闲置。将一枚有效电极改连在右乳突上，可取一只无用的电极（例如耷拉在帽子外的未用电极或上，可取一只无用的电极（例如耷拉在帽子外的未用电极或HEOG电极等）电极等）贴在右乳突上，使成单极导联。记录后，各有效电极的贴在右乳突上，使成单极导联。记录后，各有效电极的ERP值皆减右乳突值皆减右乳突ERP值之半，即得两乳突连线作参考之值之半，即得两乳突连线作参考之ERP值，因为两乳突连线作参考实值，因为两乳突连线作参考实为各点皆减其均值，现其均值即是左乳突为各点皆减其均值，现其均值即是左乳突ERP值加右乳突值加右乳突E

28、RP值之半。值之半。证明证明1：设作参考的左乳突：设作参考的左乳突ML的固有电位为的固有电位为Lm，右乳突，右乳突MR的固有电位为的固有电位为Rm，则其均值为，则其均值为(Lm+Rm)/2。ML作参考后作参考后MR的记录值的记录值 r=Rm-Lm，移项，移项得得 Rm=Lm+r。代入上式。代入上式ML与与 MR的均值即得的均值即得(Lm+Lm+r)/2=Lm+r/2。由于各点记录值已减。由于各点记录值已减Lm，故应再减，故应再减r/2。证明证明2：设：设A点的记录值为点的记录值为a，固有值为，固有值为A，则，则a=A Lm 设右乳突的记录值为设右乳突的记录值为r，则，则r=Rm Lm 设拟求的

29、设拟求的A点在左右乳突均值作参考时的值为点在左右乳突均值作参考时的值为a，则，则 a=A (Lm+Rm)/2 =A Lm/2 Rm/2 =A (Lm Lm/2)Rm/2 =A Lm+Lm/2 Rm/2 =(A Lm)(Rm/2 Lm/2)=(A Lm)(Rm Lm)/2 =a r/2无论以左耳还是右耳为参考记录，换算的双耳作参考的无论以左耳还是右耳为参考记录，换算的双耳作参考的ERPERP值是相同的：值是相同的：设：A点在左侧乳突作参考时的记录值为aL，右侧乳突记录值为rR,换算为双乳突作参考的计算值为aL A点在右侧乳突作参考时的记录值为aR，左侧乳突记录值为rL,换算为双乳突作参考的计算值

30、为aR 求证：aL=aR证：aL=aL rR/2=(A Lm)(Rm Lm)/2=A Rm/2 Lm/2 aR=aR rL/2=(A Rm)(Lm Rm)/2=A Rm/2 Lm/2 aL=aR 过去有的软件为求源需用具体座标值作参考，因此只能以一个实点过去有的软件为求源需用具体座标值作参考，因此只能以一个实点作参考电极，作参考电极，现在有些求源软件已不再要求用户给出参考电极座标，自动地现在有些求源软件已不再要求用户给出参考电极座标，自动地以全部电极均值作为参考，而不管用户的参考电极位置。此时仍可用单侧乳以全部电极均值作为参考，而不管用户的参考电极位置。此时仍可用单侧乳突突/耳垂作参考电极记录

31、。耳垂作参考电极记录。5、以左侧乳突为参考记录，如何换算为其他点作参考之值、以左侧乳突为参考记录，如何换算为其他点作参考之值 有人认为，求源软件如有人认为，求源软件如BESA应以中线点为参考，以便左右半球对称，应以中线点为参考，以便左右半球对称，此时应换算为该点作参考之值。方法：该点作为有效电极记录，然后从各此时应换算为该点作参考之值。方法：该点作为有效电极记录，然后从各点记录值中减该点记录值即可。证明：点记录值中减该点记录值即可。证明：设：拟作新参考电极点的固有值为C，某点换算后之值为 ，余设同上。证：6、有人认为，求源软件如、有人认为，求源软件如BESA应以中线点为参考，以便左右半球对称，

32、因应以中线点为参考，以便左右半球对称，因此有的帽子以中线上此有的帽子以中线上Cz与与CPz之间的一点作参考。此时之间的一点作参考。此时ERP值应转换为双侧值应转换为双侧乳突连接作参考之值。方法：双侧乳突皆作为有效电极记录，然后从各点记乳突连接作参考之值。方法：双侧乳突皆作为有效电极记录，然后从各点记录值中减双侧乳突记录值之均值。证明：录值中减双侧乳突记录值之均值。证明：设：参考电极点的固有值为C，余设同上。证：将上列各式代入，则五五、ERP的研究分类的研究分类（一）按感觉通路：（一）按感觉通路：AEP、VEP、SEP（二）按潜伏期：早、中、晚成分、慢波。例（二）按潜伏期：早、中、晚成分、慢波。

33、例AEP。（三）命名法：正（三）命名法：正P负负N潜伏期。如潜伏期。如P300,N400,N170。（四）向上为负。（四）向上为负。（五）成分、外源性成分、内源性成分和纯心理波的概念。（五）成分、外源性成分、内源性成分和纯心理波的概念。纯心理波：运动前电位、刺激遗漏成分、解脱波。纯心理波：运动前电位、刺激遗漏成分、解脱波。六、几个常见问题六、几个常见问题（一）（一）Greenhouse-Geiser矫正法（出版标准）矫正法（出版标准）ERP数据的统计处理一般采用重复测量的方差分析。方差分析以方差齐性为前数据的统计处理一般采用重复测量的方差分析。方差分析以方差齐性为前提，可是通常提，可是通常ER

34、P实验不同组（条件）间的数据是不同源的，非为齐性，所以实验不同组（条件）间的数据是不同源的，非为齐性，所以应该对应该对P值进行矫正。值进行矫正。Greenhouse-Geiser法是被规定接受的矫正方法。在法是被规定接受的矫正方法。在SPSS统计软件包中，当进行统计软件包中，当进行ANOVA（或或MANOVA）时，会出现几种供选择的结果，时，会出现几种供选择的结果，此时选择此时选择Greenhouse-Geiser矫正结果即可。矫正结果即可。该法得到一个该法得到一个值，它小于值，它小于1 1，用它乘以原自由度，用它乘以原自由度dfdf，得出新的自由度得出新的自由度dfdf，这就是矫正后的自由度

35、。这样，这个这就是矫正后的自由度。这样，这个dfdf一般是小数。用一般是小数。用dfdf和原和原t t值运算就值运算就得出了矫正后的得出了矫正后的P P值。值。在实验报告中需要报告在实验报告中需要报告dfdf或或值之一，不能只报告矫正的值之一，不能只报告矫正的P P值。值。ERP工作者可以不管此计算过程，只要会用就可以了。该法的具体计算可读工作者可以不管此计算过程，只要会用就可以了。该法的具体计算可读Jennings J R&Wood C C(1976),Psychophysiology,13,277-278。重复测量的方差分析重复测量的方差分析 简简 单单 来来 说说，对对 于于 两两 个个

36、 因因 素素 A和和 B，如如 果果 A的的 每每 一一 个个 水水 平平Ai（i=1,2,3,.a）与与B的的每每一一个个水水平平Bi（i=1,2,3,.b）都都相相碰碰一一次次，而而且且AiBi又又有有两两个个以以上上的的观观测测值值（例例如如14名名被被试试的的14个个值值），就就叫叫做做双双因因素素有有重重复复测测量量的的交交叉叉分分组组。该该方方差差分分析析即即为为重重复复测测量量的的方方差差分分析析。如如果果AiBi仅仅有有一一个个观观测测值值，即即为为无无重重复复测测量量的的方方差差分分析析。换换句句话话说说，若若每每个个被被试试接接受受所所有有因因素素的的每每个个水水平平的的实

37、实验验（刺刺激激），即即被被试试内内设设计计，则则其其方方差差分分析析为为重重复复测测量量的的方方差差分分析析；若若每每个个被被试试接接只只受受一一个个因因素素的的一一个个水水平平的的实实验验（刺刺激激），即即被被试试间间设设计计，则则其其方方差差分分析析为为无无重重复复测测量量的的方方差差分分析析。前前者者可可最最大大限限度度地地减减少少被被试试个个体体差差异异对对因因素素间间差差异异的的影影响响，且且节节约约被被试试，但但需需防防止止疲疲劳劳和顺序效应。和顺序效应。（二）同一成分波峰测量法（二）同一成分波峰测量法 找出最大峰之电极与潜伏期，以其潜伏期为准测其他各电极位的波幅。找出最大峰之电

38、极与潜伏期，以其潜伏期为准测其他各电极位的波幅。（出版标准）（出版标准）（三）条件间（三）条件间ERP分布差异检验的数据归一化分布差异检验的数据归一化产产生生ERP的的脑脑内内源源决决定定ERP的的头头皮皮分分布布。如如果果在在不不同同时时间间或或不不同同实实验验条条件件下下，脑脑内内源源相相同同，那那么么其其ERP的的头头皮皮分分布布也也是是相相同同的的。反反之之，如如果果不不同同实实验验条条件件下下或或同同一一实实验验条条件件的的不不同同时时间间，ERP的的头头皮皮分分布布不不同同，则则其其脑脑内内源源一一定定是是不不同同的的。因因此此，确确定定不不同同实实验验条条件件或或不不同同时时间间

39、ERP的的头头皮皮分分布布是是否否相相同同及及其其差差异异部部位位，是是通通过过ERP研研究究脑脑机机制制的的重重要要内内容容。地地形形图图是是表表达达ERP的的头头皮皮分分布布的的形形象象而而直直观观的的方方法法。统统计计学学ANOVA得得出出的的条条件件（或或时时间间）与与电电极极间间的的交交互互作作用用显显著著性性是是确定不同实验条件或不同时间确定不同实验条件或不同时间ERP的头皮分布是否相同的必要方法。的头皮分布是否相同的必要方法。电极点波幅在不同条件下的绝对差异会严重影响交互作用的显著性。例如，电极点波幅在不同条件下的绝对差异会严重影响交互作用的显著性。例如，两种条件下三个电极的波幅

40、值分别为（两种条件下三个电极的波幅值分别为（1，2，1）与（）与（2，4，2），），ERP的头皮的头皮分布或地形图形状是相同的。但分布或地形图形状是相同的。但ANOVA却得出了交互作用显著的错误结论。却得出了交互作用显著的错误结论。这是由于这是由于ANOVA赖以判断差异的依据是同电极间的绝对差异是否相同（此例赖以判断差异的依据是同电极间的绝对差异是否相同（此例差异为差异为1，2，1，不同），而判断，不同），而判断ERP的头皮分布或地形图形状差异应依据电的头皮分布或地形图形状差异应依据电极间的相对差异（比值）是否相同（此例为极间的相对差异（比值）是否相同（此例为2，2，2，相同），为此，必须在，

41、相同），为此，必须在进行统计检验之前先去除条件间波幅的绝对差异，即对数据进行归一化进行统计检验之前先去除条件间波幅的绝对差异，即对数据进行归一化（scaling）。主要归一化方法有两种，皆为）。主要归一化方法有两种，皆为McCarthy&Wood（1985）所提）所提出。出。1、正常化（、正常化（normalization）。即找出平均后每种条件下某波各电极点的最大）。即找出平均后每种条件下某波各电极点的最大值和最小值，每个数据都减去最小值，所得差值除以最大值和最小值的差值。值和最小值，每个数据都减去最小值，所得差值除以最大值和最小值的差值。公式如下：公式如下：原始数值最小值原始数值最小值 最

42、大波幅值最小波幅值最大波幅值最小波幅值这样，此例两种条件下三个电极的波幅值都变成了这样，此例两种条件下三个电极的波幅值都变成了0，1，0，ANOVA自会得出自会得出无交互作用的正确结论。然而，这种方法也有一定的问题，即有时会掩盖不同无交互作用的正确结论。然而，这种方法也有一定的问题，即有时会掩盖不同条件下头皮分布之间的真正区别（条件下头皮分布之间的真正区别（Haig,Gordon,&Hook,1997）。）。2、矢量转换法（、矢量转换法（Vector scaling）。）。“出版标准出版标准”（2000）和）和McCarthy&Wood（1985）皆认为它是）皆认为它是比正常化更为可靠的方法，

43、因为它考虑了全部数值，比正常化更为可靠的方法，因为它考虑了全部数值，而正常化只考虑最大值和最小值。这种方法的算法是，首先做全部被试的总平均，而正常化只考虑最大值和最小值。这种方法的算法是，首先做全部被试的总平均，将其某波各电极点之值平方，然后求出其每种条件下全部记录点均值的方根将其某波各电极点之值平方，然后求出其每种条件下全部记录点均值的方根（root-mean-square，RMS），这样，每种条件皆得一个），这样，每种条件皆得一个RMS。每个数据除以其。每个数据除以其RMS即得到矢量转换后的数值。上例若两种条件下三个电极的的总平均值分别即得到矢量转换后的数值。上例若两种条件下三个电极的的总

44、平均值分别这里这里ERP的的“总平均值总平均值”就是统计中所使用平均值。以就是统计中所使用平均值。以 除第一个条件的平均除第一个条件的平均值（值（1，2，1），以），以 除第二个条件的平均值（除第二个条件的平均值（2，4，2），则转换后三点的值），则转换后三点的值都变成了都变成了 0.71，1.42，0.71，ANOVA自会得出无交互作用的正确结论。自会得出无交互作用的正确结论。目前尚未证实以被试自己的目前尚未证实以被试自己的RMS转换数据的可应用性，故必须使用上述被试转换数据的可应用性，故必须使用上述被试总平均的总平均的RMS转换数据。转换数据。为（为（1,2,1）与（）与（2,4,2），则

45、），则RMS分别为分别为 和和 需要注意的是，需要注意的是，ERP是以叠加平均后的数据为基本数据进行计算的，且叠是以叠加平均后的数据为基本数据进行计算的，且叠加前的各次数据信噪比不够，不得用以进行归一化。其次，经过上述归一化的加前的各次数据信噪比不够，不得用以进行归一化。其次，经过上述归一化的数据只能用于评估数据只能用于评估ERP分布（即地形图形状）和实验条件之间交互作用的可靠分布（即地形图形状）和实验条件之间交互作用的可靠性，其它情况下不需要对数据进行归一化。在报告实验结果时，只需说明交互性，其它情况下不需要对数据进行归一化。在报告实验结果时，只需说明交互作用是经过某某归一化的数据验证的即可

46、。归一化后的数据不能当作作用是经过某某归一化的数据验证的即可。归一化后的数据不能当作ERP分布分布的数据去使用。由于原始数据的最大差异点的数值在归一化后的数据中可能会的数据去使用。由于原始数据的最大差异点的数值在归一化后的数据中可能会减小，因此，对减小，因此，对ERP分布或地形图形状的差异进行解释时应同时顾及归一化和分布或地形图形状的差异进行解释时应同时顾及归一化和未归一化的数据。未归一化的数据。（四）以反应为原点叠加（四）以反应为原点叠加 一般一般ERP研究是为了观察研究是为了观察ERP与心理因素的相关性，拟研究的心理因与心理因素的相关性，拟研究的心理因素发生的时间与刺激的出现相关，故以刺激

47、呈现为原点叠加。可是在有些素发生的时间与刺激的出现相关，故以刺激呈现为原点叠加。可是在有些实验中刺激呈现与拟研究的心理因素发生的时间相关性差，尚不如与反应实验中刺激呈现与拟研究的心理因素发生的时间相关性差，尚不如与反应的相关性。例如一条条呈现谜语令被试猜，猜出来即按一下电键，研究猜的相关性。例如一条条呈现谜语令被试猜，猜出来即按一下电键，研究猜出谜语时的脑机制。此时被试猜出各条谜语所需要的时间是不同的，各次出谜语时的脑机制。此时被试猜出各条谜语所需要的时间是不同的，各次猜出谜语时的猜出谜语时的ERP与刺激呈现的时间间隔差别很大，已不具备潜伏期恒定与刺激呈现的时间间隔差别很大，已不具备潜伏期恒定

48、的叠加条件，故不能以刺激的出现为原点叠加。各次猜出谜语与按键反应的叠加条件，故不能以刺激的出现为原点叠加。各次猜出谜语与按键反应的时间间隔尽管有差异，但相对差别明显小于与刺激呈现的时间间隔差异，的时间间隔尽管有差异，但相对差别明显小于与刺激呈现的时间间隔差异，故可以反应为原点叠加，主要观察其前之故可以反应为原点叠加，主要观察其前之ERP。其基线取法：依据基线原理，（其基线取法：依据基线原理，（1）刺激前的一段时间；（）刺激前的一段时间；（2）反应）反应500ms后的一段时间（后的一段时间（NeuroScan无自动取刺激前一段时间的功能）。无自动取刺激前一段时间的功能）。参考文献：参考文献：T.

49、W.Picton,S.Bentin,P.Berg,etal.（2000）.Guidelinesforusinghumanevent-relatedpotentialstostudycognition:Recordingstandardsandpublicationcriteria.Psychophysiology,(37),127152.McCarthy,G.,&Wood,C.C.（1985）.Scalpdistributionsofevent-relatedpotentials:Anambiguityassociatedwithanalysisofvariancemodels.Electro

50、encephalography and Clinical Neurophysiology,62,203208.JosephDienandAleciaM.Santuzzi.（2005）.ApplicationofrepeatedmeasuresANOVAtohghi-densityERPdataset:areviewandtutorial.InToddC.Handy(Ed.),Event-RelatedPotentials,AmethodHandbook.MITPress,Cambridge.57-82.StevenJLuck.（2005）.AnIntroductiontoTheEvent-Re