4.2.3 事件相关电位成分
图4.2 事件相关电位分段叠加示意图
通常来说，可以把一个“成分”称为一个“波”，但成分的表征含义稍有不同，它指的是由脑内加工产生的波形，而任何一个ERP的波动都可以称为一个波。常见的ERP成分命名方法有两种：①按照潜伏期命名。正波命名为P，负波命名为N，随后标出潜伏期；例如，300 ms左右出现的正波称为P300。②按照功能意义命名。有些成分的功能意义较为明确，可以按其意义命名，如失匹配负波、加工负波（processing negativity，PN）等。从临床应用角度出发，ERP成分通常可以分为两大类：一是与刺激的物理属性相关的外源性成分，与感觉或运动功能有关，如脑干听觉诱发电位等；另一类是与心理因素相关的内源性成分，如P300等。研究ERP的科学家们经过40多年的积累，确定了一些经典的ERP成分，这些成分与人类心理学认知密切相关，ERP也成为一个了解大脑认知活动的“窗口”。以下将会详细介绍几种ERP成分。
1.关联性负变
关联性负变又称伴随负反应、伴随负变化、偶发负变化或期待波，如图4.3所示。这是1964年Walter和Cooper等发表在Nature杂志上的第一个认知成分，是在研究诱发电位特性，观察闪光和短声相继刺激的相互效应时，偶然发现的一种电位负变化。但受试者执行图A，对短声进行反应与执行图B，对闪光进行反应时则仅在刺激出现时观察到波动。图C是当告知受试者短声出现后1 s将出现闪光时的反应。当执行图D的任务即告知受试者短声出现后1 s将出现闪光时尽快进行按键反应，按键后闪光即中断。在图D中，短声成为预备信号，闪光成为命令信号。在预备信号之后，可以记录到一个持续时间较长的负向偏转的慢电位，当受试者对命令信号进行运动反应后，负向电位很快偏转回到基线，将此负向偏转电位变成CNV。
CNV被认为主要与多种心理因素有关，如期待、意动、朝向反应、觉醒、注意、动机等，可以被认为是一个综合的心理准备状态，如紧张或应急状态。
2.P300
图4.3 关联性负变（摘自W alter et al.1964［3］）
对P300的观察（后来被命名为P3b的成分）源于20世纪60年代中期。1964年，Chapman和Bragdon发现ERP对视觉刺激的反应因刺激意义而异。他们向受试者展示了数字和闪光两种视觉刺激。受试者依次观察这些刺激，对于每两个数字，受试者被要求做出简单的决定，如告诉两个数字中的哪个数字更小或更大，或者是否相等。Chapman和Bragdon发现数字与闪光均引起了预期的感觉反应（例如视觉N1成分），并且这些反应的幅度随着刺激的强度以预期的方式变化。此外，ERP对这些数字而非闪光的反应存在一个较大的正值，在刺激出现后大约300 ms达到峰值。Chapman和Bragdon推测存在一个对数字有特异性反应的波形，即P300。1965年，Sutton和他的同事正式发表了两个实验的结果（图4.4），进一步探索了这种晚期的积极性成分。他们给受试者一个提示，指示接下来的刺激是短声还是闪光，或者给一个提示要求被试猜测接下来的刺激是短声还是闪光。他们发现，当要求被试猜测接下来的刺激物是什么时，晚期阳性成分的振幅比被试知道刺激物是什么时更大。第二个实验中，他们提出了两种刺激类型。刺激有2／3的概率是短声，1／3的概率是闪光。第二种刺激类型的概率与第一种相反。他们发现，在以1／3概率出现的刺激下，无论刺激是短声还是闪光，晚期正性成分振幅都更大，这表明刺激的物理类型（听觉或视觉）对于P300的产生并无影响。
P300成分的诱发源于oddball范式，如果在oddball范式中再加入一种小概率新异刺激，如在以两种不同频率作为标准刺激和偏差刺激的范式中再加入狗吠、猫叫或敲锣等，第三类刺激即为新异刺激。新异刺激会诱发出正成分，最大波幅在额叶，称为P3a。经过一系列的研究发现，P3a是朝向反应出现的标志，P3b则是持续关注目标能力的指标。
EEG记录的P300表现为电压正偏转，潜伏期（刺激和响应之间的延迟）为250～500 ms。波形主要分布在顶叶区域。在决策过程中这种信号是否存在及其幅度、脑地形图和能量等特征常被用作认知功能的度量指标。虽然P300的神经机制仍然不清楚，但是该信号的可重复性和普遍性使其成为临床和实验室心理测试的重要观察指标［5］。
图4.4 P300（摘自Duncan-Johnson 1977［4］）
3.失匹配负波
1978年，Näätänen等在研究听觉事件相关电位时首先发现并报道了失匹配负波这种内源性事件相关电位的负成分，一般是由听觉环境中的细微变化引起。与诱发P300成分的方法一致，MMN的获取采用oddball范式，即一个实验中有两种类型的刺激：一是小概率出现的刺激（偏差刺激，一般概率约为20%），二是大概率出现的刺激（标准刺激，一般概率约为80%）。首先将标准刺激及偏差刺激的ERP分别叠加并进行平均，将偏差刺激的ERP减去标准刺激的ERP，此差异波一般是在刺激后100～250 ms的负向偏转，如图4.5所示。
MMN是事件相关电位的一个重要成分，由在随机且不断重复的标准刺激中突然出现的偏差刺激所诱发，反映了大脑中不随主观意愿而改变的信息的自动处理，并与前注意加工机制相关，即人脑对刺激差异的无意识加工。另外它也可以反映感觉记忆活动，可能与对意料之外事件进行反应的自动报警机制密切相关，并调节注意等高级认知过程。近年来，大量研究者利用颜色刺激、方向箭头、情绪表情等视觉实验任务来研究视觉的MMN脑机制。由于MMN的诱发不需要被试主动参与，可将其应用到精神分裂症、抑郁症、自闭症、帕金森病、昏迷等疾病的临床辅助检查中。
图4.5 失匹配负波（摘自Garrido et al.2007［6］）（书后附彩插）
4.N170
Bentin及其同事于1996年首次描述了N170，N170是反映面部神经加工的ERP成分。他们让受试者观察人脸及其他物体，发现当受试者观察人面部时，大约在170 ms会出现一个负成分，而其他刺激物如动物面部、汽车、身体部位，则不会引起这种反应（图4.6）。
图4.6 N170（摘自Bentin et al.1996［7］）（书后附彩插）
人类可以快速轻松地识别面孔，大量研究尝试去了解大脑是如何处理它们的。早期对面孔失认症即“脸盲”患者的研究发现，颞枕叶的损害可以导致人们识别面部的能力受损或完全丧失。该区域对于面部处理中的重要性在之后的功能磁共振成像研究中得到证实，该研究发现梭形面部区（fusiform face area，FFA）可以选择性响应人脸信息。在大脑中，视觉刺激沿着许多不同的神经回路进行处理。人类进化形成了用于处理脸部刺激独特的神经回路，以识别脸部与他人的关联信息。当刺激被识别为面部后，在梭形面部区域、枕面部区域（OFA）和颞上沟（fSTS）的面部选择区域内发生更为精细的处理。FFA用于低级任务处理，如区分相似的众所周知的对象之间的细节。OFA和fSTS则用于更高级的任务处理，如将人的身份与其面部联系起来，以及分别基于面部特征排列来处理情绪。一旦面部刺激被处理，就会被编码到记忆中，这就涉及更多的大脑结构，如内侧颞叶和海马。N170作为面孔处理过程中的一个表征，对面孔检测具有重要意义，这为之后认识面孔和社会信息的联系奠定了基础。