4.2.1 事件相关电位发展历史
脑电信号的发现给科学家们研究心理活动机制带来了极大希望。自1924年发现脑电信号后的30年间,EEG与心理活动关系的研究逐渐增加。1935—1936年,Pauline和Hallowell Davis首次在清醒人脑头皮上记录到了感觉诱发电位(evoked potentials,EPs),这是由单次刺激所诱发的电位,因未经叠加而导致诱发电位信噪比低,淹没在脑电信号中。1947年,Dawson使用照相叠加技术首次实现了叠加诱发电位的记录。直至1951年才正式出现了机械驱动-电子存储诱发电位的叠加,并且开辟了事件相关电位研究的新纪元。
诱发电位是指当外界刺激作用时,在大脑局部产生的电位变化,但是随着研究的进行,科学家们发现诱发电位不仅产生于外界刺激,也产生于内部自上而下的心理变化,故此诱发电位改称为事件相关电位。1962年,Galambos和Sheatz首次发表了由计算机平均叠加的ERP论文。1964年,Grey Walter等发表了第一个认知ERP成分关联性负变(contingent negative variation,CNV),标志着ERP研究新时代的来临。此后,科学家们不断发现了不同的与认知或心理因素相关的ERP认知成分。随着使用ERP方法进行脑功能研究的不断突破,ERP被认为是“窥视”心理活动的“窗口”。
ERP的优点在于:①时间分辨率高,其时间分辨率远高于功能磁共振成像技术。长期以来,科学家们希望研究的是认知过程,而不是一个状态,即当事件发生时可以同时检测到脑内的电位变化,因此ERP与刺激之间有非常严格的锁时关系,对于认知神经学研究非常重要。②具有可反映大脑自动加工过程的指标。例如失匹配负波(mismatch negativity,MMN)是人脑对外界变化进行自动加工的指标,这些客观波形的应用可以为脑的自动加工研究提供有效手段。③无创,ERP是一个无创检测技术,安全性高。④设备简单,对环境的要求低,不需要特定场所即可采集。但是ERP也有其局限性,如高时间分辨率必定会牺牲空间分辨率,由于颅骨不规则以及容积导体效应、空间分辨率低等原因,128导电极仅可达到3 mm左右,而且可以通过间接计算得到[2]。