Cơ bản về điện thế sự kiện liên quan
Roshini Randeniya
Đã cập nhật vào
22 thg 5, 2024
Cơ bản về điện thế sự kiện liên quan
Roshini Randeniya
Đã cập nhật vào
22 thg 5, 2024
Cơ bản về điện thế sự kiện liên quan
Roshini Randeniya
Đã cập nhật vào
22 thg 5, 2024
1. Giới thiệu
Chào mừng! Trong bài hướng dẫn thứ hai này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách đánh dấu phản ứng của não bộ đối với các kích thích.
Chúng ta sẽ tìm hiểu:
Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP) là gì?
Các đỉnh và thành phần ERP là gì?
Các bước điển hình để thu được ERP
Ứng dụng thực tế bằng thiết bị và phần mềm Emotiv EPOC
2. Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP) là gì?
Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP), còn được gọi là tiềm năng gợi lên, là phản ứng của não bộ đối với một sự kiện hoặc kích thích (như nghe thấy một âm thanh lớn). Cụ thể – đó là sự thay đổi biên độ điện áp được thấy trong EEG do kết quả của một sự kiện cảm giác hoặc nhận thức.
Chúng ta có thể quan sát 'các thành phần ERP' là các đỉnh ổn định xuất hiện sau khi bắt đầu kích thích. Một ERP có thể có nhiều đỉnh dương hoặc âm nhưng chúng không phải là tất cả các thành phần ERP được đặc trưng tốt như các thành phần N100 hoặc P300.
Hãy nhớ nhìn vào hướng trục khi bạn nhìn thấy EEG trong miền thời gian. Đôi khi bạn sẽ thấy dấu – ở phía trên và dấu + ở phía dưới trục, đặc biệt là trong EEG lâm sàng
Lưu ý: một ERP có thể được biểu diễn từ một sự kiện đơn lẻ hoặc bằng cách tính trung bình biên độ qua nhiều thử nghiệm của sự kiện đó. Thông thường, các ERP mượt mà với các thành phần riêng biệt như vậy – như trong hình – chỉ thu được bằng cách tính trung bình qua hàng trăm thử nghiệm
Hình 1 – Các thành phần ERP thính giác điển hình
Các thành phần điển hình được đặc trưng bởi độ phân cực của chúng (ví dụ: Dương (P) hoặc Âm (N) và thời điểm chúng xảy ra (ví dụ: thành phần âm thứ nhất N1). Cùng một thành phần N1 cũng có thể được xác định bằng thời gian chúng xảy ra (ví dụ: 100ms từ khi bắt đầu âm thanh) – N100
3. Các bước để thu được ERP
Giai đoạn thử nghiệm:
Chúng tôi thiết kế các thử nghiệm để có được các ERP cụ thể được quan tâm.
Ví dụ, chúng tôi có thể thu thập EEG trong khi người tham gia nghe các âm thanh.
Để hiểu được dữ liệu EEG, chúng tôi phải đánh dấu thời điểm người tham gia nghe thấy âm thanh trong EEG. Chúng được gọi là các dấu mốc sự kiện (Các đường màu đỏ dọc trong Hình 2).
Hình 2 – Các dấu mốc sự kiện (đường màu đỏ) được hiển thị trên EEG thô
Việc căn chỉnh thời gian của dấu mốc sự kiện một cách chính xác với thời điểm bắt đầu âm thanh là rất quan trọng để chúng ta có thể nhìn thấy ERP! Vì vậy, việc lựa chọn phần cứng và phần mềm phù hợp để giúp chúng ta có được mốc thời gian chính xác là rất quan trọng.
Chọn một điểm tham chiếu
Hãy nhớ rằng hoạt động điện luôn được đo giữa hai điểm. Trong các thiết bị EEG, tiềm năng điện tại mỗi cảm biến được đo so với các cảm biến tham chiếu (DRL + CMS).
Trong các thiết bị Emotiv EPOC, có hai tùy chọn cho cảm biến tham chiếu
Hình 3 – Các tùy chọn tham chiếu trong các thiết bị loại Emotiv EPOC
Một thiết bị đeo đầu loại EPOC có hai tùy chọn để tham chiếu:
Tham chiếu Mastoid – Để sử dụng Mastoid làm cảm biến tham chiếu, chúng tôi đặt các nút cao su trên cảm biến P3/P4 và nỉ ướt trên cảm biến mastoid.
Tham chiếu P3/P4 – Để sử dụng P3/P4 làm cảm biến tham chiếu, chúng tôi đặt các nút cao su trên cảm biến Mastoid M1/M2 và nỉ ướt trên cảm biến P3/P4
Thông thường người ta hay sử dụng tham chiếu Mastoid cho các thử nghiệm ERP, nhưng bạn có thể sử dụng tham chiếu P3/P4 vì bạn luôn có thể tham chiếu lại dữ liệu trực tuyến sau đó, khi tiền xử lý dữ liệu trước khi phân tích. Việc tham chiếu lại dữ liệu sang giá trị trung bình của tất cả các cảm biến trước khi phân tích dữ liệu là rất phổ biến.
Đối với thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi sẽ thu thập dữ liệu bằng cách sử dụng tham chiếu Mastoid. Giả định thường tốt ở đây là mỏm chũm (mastoid) sẽ không truyền dữ liệu EEG nhiều như các vị trí khác trên đầu, vì vậy đây là một điểm tham chiếu tốt.
Tiền xử lý:
Chúng ta không thể nhìn thấy ERP ngay lập tức trong EEG thô vì đây là một tác động rất nhỏ (~ ±5uV) so với mọi thứ khác đang diễn ra trong và xung quanh não của chúng ta (~ ±40uV)!
Vì vậy, để thấy tác động cụ thể của não đối với âm thanh của chúng ta, chúng ta cần làm sạch dữ liệu của mình để loại bỏ bất kỳ nhiễu hoặc hiện tượng giả (artifact) nào. Sau đó, chúng tôi sẽ 'epoch' dữ liệu – đây là thuật ngữ được sử dụng để chia nhỏ các phản ứng của não vào một khoảng thời gian mà chúng tôi đã xác định (ví dụ: phản ứng của não bắt đầu từ 50ms trước âm thanh và 400ms sau âm thanh). Sau đó, chúng tôi tính trung bình tất cả các dữ liệu EEG đã epoch riêng biệt (nghĩa là các phản ứng của não đối với tất cả các âm thanh) để thu được một ERP riêng biệt.
Dưới đây là các bước cơ bản trong một quy trình ERP điển hình. Các nhà nghiên cứu sẽ lựa chọn các bước tùy thuộc vào dữ liệu và mục tiêu của họ.
Hình 4 – Một quy trình xử lý ERP điển hình
4. Hãy tự thu nhận ERP của riêng chúng ta
Đầu tiên, hãy thiết lập phần mềm
Tải xuống phiên bản PsychoPy mới nhất – https://www.psychopy.org/ Chúng ta sẽ sử dụng PsychoPy để giới thiệu các âm thanh cho người tham gia.
Tải các ứng dụng Emotiv Launcher và EmotivPRO để ghi lại và xem EEG.
Kết nối PsychoPy với Phần mềm Emotiv của bạn để chúng có thể giao tiếp với nhau.
Làm theo các bước trong video:
Xây dựng thử nghiệm EEG Emotiv với PsychoPy
Một ERP mượt mà có thể thu được bằng cách lặp lại nhiều lần bất kỳ kích thích nào (ví dụ: một hình ảnh, một âm thanh). Ở đây chúng tôi sẽ giới thiệu cho người tham gia cùng một âm thanh 50ms, cứ sau 4 giây một lần và lặp lại khoảng 150 lần!
Làm theo video để xây dựng một thử nghiệm thính giác đơn giản với một âm thanh duy nhất:
Hãy thu thập một số dữ liệu
Bây giờ bạn đã chọn xong tham chiếu, bạn có thể xem video để tìm hiểu về cách thiết lập thiết bị đeo đầu của bạn để có được EEG chất lượng tốt nhất:
Quy trình ERP với EmotivPRO Analyzer
Xem video và làm theo các bước để tạo ERP của riêng bạn:
Hiểu đầu ra ERP từ Analyzer
Đối với mỗi kênh, bạn sẽ thấy một dạng sóng trung bình. Một ERP mượt mà điển hình với một đỉnh âm ở mức 100ms có thể được nhìn thấy bên dưới. Đường nét liền biểu thị biên độ trung bình và vùng bóng sáng hơn biểu thị sai số chuẩn của giá trị trung bình:
Dưới đây là một dạng sóng nhiễu không có các thành phần ERP rõ ràng. Điều này có thể xuất phát từ số lượng thử nghiệm thấp:
Những điều cần cân nhắc
Khi so sánh ERP giữa các người tham gia, nhìn chung việc so sánh tác động khác biệt sẽ tốt hơn.
Ví dụ: Chúng ta có thể xem xét ERP trung bình đối với một âm thanh thường xuyên hơn (tiêu chuẩn) so với các âm thanh ít xuất hiện hơn (lệch chuẩn/kỳ dị) trong một mô hình. Chúng ta có thể thu được một dạng sóng khác biệt bằng cách trừ biên độ của sóng này cho sóng khác. Như trong Hình 5, sau đó chúng ta có thể quan sát một thành phần ERP thường được gọi là Điện âm không khớp (MMN), vốn được nghiên cứu phổ biến trong nghiên cứu ERP.
Hình 5 – Thành phần điện âm không khớp có thể được quan sát thấy trong ERP khi có sự vi phạm một mô hình trong môi trường
5. Ứng dụng của ERP
Xác định các dấu ấn sinh học:
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của ERP là trong các nghiên cứu lâm sàng nhằm tìm ra những cách tốt hơn để chẩn đoán các rối loạn tâm thần như Tâm thần phân liệt. Những người sống chung với bệnh tâm thần phân liệt có thể được phân biệt với những người kiểm soát khỏe mạnh dựa trên Phản ứng điện âm không khớp của họ
Hình 6 – Biên độ điện âm không khớp cao hơn đáng kể so với tâm thần phân liệt mãn tính, khởi phát gần đây cũng như những người có nguy cơ phát triển chứng rối loạn này (Jashan 2012)
ERP – BCI (Giao diện não-máy tính)
Các ERP đối với các lệnh tinh thần hoặc kích thích thị giác khác nhau (chẳng hạn như các chữ cái trên bàn phím) có thể được sử dụng để di chuyển xe lăn hoặc vận hành các bộ gõ chữ BCI
6. Tài nguyên
Tài liệu hướng dẫn Emotiv
Tài liệu đọc được đề xuất
Luck, S.J., 2005. Ten simple rules for designing and interpreting ERP experiments. Event-related potentials: A methods handbook, 4.
1. Giới thiệu
Chào mừng! Trong bài hướng dẫn thứ hai này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách đánh dấu phản ứng của não bộ đối với các kích thích.
Chúng ta sẽ tìm hiểu:
Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP) là gì?
Các đỉnh và thành phần ERP là gì?
Các bước điển hình để thu được ERP
Ứng dụng thực tế bằng thiết bị và phần mềm Emotiv EPOC
2. Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP) là gì?
Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP), còn được gọi là tiềm năng gợi lên, là phản ứng của não bộ đối với một sự kiện hoặc kích thích (như nghe thấy một âm thanh lớn). Cụ thể – đó là sự thay đổi biên độ điện áp được thấy trong EEG do kết quả của một sự kiện cảm giác hoặc nhận thức.
Chúng ta có thể quan sát 'các thành phần ERP' là các đỉnh ổn định xuất hiện sau khi bắt đầu kích thích. Một ERP có thể có nhiều đỉnh dương hoặc âm nhưng chúng không phải là tất cả các thành phần ERP được đặc trưng tốt như các thành phần N100 hoặc P300.
Hãy nhớ nhìn vào hướng trục khi bạn nhìn thấy EEG trong miền thời gian. Đôi khi bạn sẽ thấy dấu – ở phía trên và dấu + ở phía dưới trục, đặc biệt là trong EEG lâm sàng
Lưu ý: một ERP có thể được biểu diễn từ một sự kiện đơn lẻ hoặc bằng cách tính trung bình biên độ qua nhiều thử nghiệm của sự kiện đó. Thông thường, các ERP mượt mà với các thành phần riêng biệt như vậy – như trong hình – chỉ thu được bằng cách tính trung bình qua hàng trăm thử nghiệm
Hình 1 – Các thành phần ERP thính giác điển hình
Các thành phần điển hình được đặc trưng bởi độ phân cực của chúng (ví dụ: Dương (P) hoặc Âm (N) và thời điểm chúng xảy ra (ví dụ: thành phần âm thứ nhất N1). Cùng một thành phần N1 cũng có thể được xác định bằng thời gian chúng xảy ra (ví dụ: 100ms từ khi bắt đầu âm thanh) – N100
3. Các bước để thu được ERP
Giai đoạn thử nghiệm:
Chúng tôi thiết kế các thử nghiệm để có được các ERP cụ thể được quan tâm.
Ví dụ, chúng tôi có thể thu thập EEG trong khi người tham gia nghe các âm thanh.
Để hiểu được dữ liệu EEG, chúng tôi phải đánh dấu thời điểm người tham gia nghe thấy âm thanh trong EEG. Chúng được gọi là các dấu mốc sự kiện (Các đường màu đỏ dọc trong Hình 2).
Hình 2 – Các dấu mốc sự kiện (đường màu đỏ) được hiển thị trên EEG thô
Việc căn chỉnh thời gian của dấu mốc sự kiện một cách chính xác với thời điểm bắt đầu âm thanh là rất quan trọng để chúng ta có thể nhìn thấy ERP! Vì vậy, việc lựa chọn phần cứng và phần mềm phù hợp để giúp chúng ta có được mốc thời gian chính xác là rất quan trọng.
Chọn một điểm tham chiếu
Hãy nhớ rằng hoạt động điện luôn được đo giữa hai điểm. Trong các thiết bị EEG, tiềm năng điện tại mỗi cảm biến được đo so với các cảm biến tham chiếu (DRL + CMS).
Trong các thiết bị Emotiv EPOC, có hai tùy chọn cho cảm biến tham chiếu
Hình 3 – Các tùy chọn tham chiếu trong các thiết bị loại Emotiv EPOC
Một thiết bị đeo đầu loại EPOC có hai tùy chọn để tham chiếu:
Tham chiếu Mastoid – Để sử dụng Mastoid làm cảm biến tham chiếu, chúng tôi đặt các nút cao su trên cảm biến P3/P4 và nỉ ướt trên cảm biến mastoid.
Tham chiếu P3/P4 – Để sử dụng P3/P4 làm cảm biến tham chiếu, chúng tôi đặt các nút cao su trên cảm biến Mastoid M1/M2 và nỉ ướt trên cảm biến P3/P4
Thông thường người ta hay sử dụng tham chiếu Mastoid cho các thử nghiệm ERP, nhưng bạn có thể sử dụng tham chiếu P3/P4 vì bạn luôn có thể tham chiếu lại dữ liệu trực tuyến sau đó, khi tiền xử lý dữ liệu trước khi phân tích. Việc tham chiếu lại dữ liệu sang giá trị trung bình của tất cả các cảm biến trước khi phân tích dữ liệu là rất phổ biến.
Đối với thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi sẽ thu thập dữ liệu bằng cách sử dụng tham chiếu Mastoid. Giả định thường tốt ở đây là mỏm chũm (mastoid) sẽ không truyền dữ liệu EEG nhiều như các vị trí khác trên đầu, vì vậy đây là một điểm tham chiếu tốt.
Tiền xử lý:
Chúng ta không thể nhìn thấy ERP ngay lập tức trong EEG thô vì đây là một tác động rất nhỏ (~ ±5uV) so với mọi thứ khác đang diễn ra trong và xung quanh não của chúng ta (~ ±40uV)!
Vì vậy, để thấy tác động cụ thể của não đối với âm thanh của chúng ta, chúng ta cần làm sạch dữ liệu của mình để loại bỏ bất kỳ nhiễu hoặc hiện tượng giả (artifact) nào. Sau đó, chúng tôi sẽ 'epoch' dữ liệu – đây là thuật ngữ được sử dụng để chia nhỏ các phản ứng của não vào một khoảng thời gian mà chúng tôi đã xác định (ví dụ: phản ứng của não bắt đầu từ 50ms trước âm thanh và 400ms sau âm thanh). Sau đó, chúng tôi tính trung bình tất cả các dữ liệu EEG đã epoch riêng biệt (nghĩa là các phản ứng của não đối với tất cả các âm thanh) để thu được một ERP riêng biệt.
Dưới đây là các bước cơ bản trong một quy trình ERP điển hình. Các nhà nghiên cứu sẽ lựa chọn các bước tùy thuộc vào dữ liệu và mục tiêu của họ.
Hình 4 – Một quy trình xử lý ERP điển hình
4. Hãy tự thu nhận ERP của riêng chúng ta
Đầu tiên, hãy thiết lập phần mềm
Tải xuống phiên bản PsychoPy mới nhất – https://www.psychopy.org/ Chúng ta sẽ sử dụng PsychoPy để giới thiệu các âm thanh cho người tham gia.
Tải các ứng dụng Emotiv Launcher và EmotivPRO để ghi lại và xem EEG.
Kết nối PsychoPy với Phần mềm Emotiv của bạn để chúng có thể giao tiếp với nhau.
Làm theo các bước trong video:
Xây dựng thử nghiệm EEG Emotiv với PsychoPy
Một ERP mượt mà có thể thu được bằng cách lặp lại nhiều lần bất kỳ kích thích nào (ví dụ: một hình ảnh, một âm thanh). Ở đây chúng tôi sẽ giới thiệu cho người tham gia cùng một âm thanh 50ms, cứ sau 4 giây một lần và lặp lại khoảng 150 lần!
Làm theo video để xây dựng một thử nghiệm thính giác đơn giản với một âm thanh duy nhất:
Hãy thu thập một số dữ liệu
Bây giờ bạn đã chọn xong tham chiếu, bạn có thể xem video để tìm hiểu về cách thiết lập thiết bị đeo đầu của bạn để có được EEG chất lượng tốt nhất:
Quy trình ERP với EmotivPRO Analyzer
Xem video và làm theo các bước để tạo ERP của riêng bạn:
Hiểu đầu ra ERP từ Analyzer
Đối với mỗi kênh, bạn sẽ thấy một dạng sóng trung bình. Một ERP mượt mà điển hình với một đỉnh âm ở mức 100ms có thể được nhìn thấy bên dưới. Đường nét liền biểu thị biên độ trung bình và vùng bóng sáng hơn biểu thị sai số chuẩn của giá trị trung bình:
Dưới đây là một dạng sóng nhiễu không có các thành phần ERP rõ ràng. Điều này có thể xuất phát từ số lượng thử nghiệm thấp:
Những điều cần cân nhắc
Khi so sánh ERP giữa các người tham gia, nhìn chung việc so sánh tác động khác biệt sẽ tốt hơn.
Ví dụ: Chúng ta có thể xem xét ERP trung bình đối với một âm thanh thường xuyên hơn (tiêu chuẩn) so với các âm thanh ít xuất hiện hơn (lệch chuẩn/kỳ dị) trong một mô hình. Chúng ta có thể thu được một dạng sóng khác biệt bằng cách trừ biên độ của sóng này cho sóng khác. Như trong Hình 5, sau đó chúng ta có thể quan sát một thành phần ERP thường được gọi là Điện âm không khớp (MMN), vốn được nghiên cứu phổ biến trong nghiên cứu ERP.
Hình 5 – Thành phần điện âm không khớp có thể được quan sát thấy trong ERP khi có sự vi phạm một mô hình trong môi trường
5. Ứng dụng của ERP
Xác định các dấu ấn sinh học:
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của ERP là trong các nghiên cứu lâm sàng nhằm tìm ra những cách tốt hơn để chẩn đoán các rối loạn tâm thần như Tâm thần phân liệt. Những người sống chung với bệnh tâm thần phân liệt có thể được phân biệt với những người kiểm soát khỏe mạnh dựa trên Phản ứng điện âm không khớp của họ
Hình 6 – Biên độ điện âm không khớp cao hơn đáng kể so với tâm thần phân liệt mãn tính, khởi phát gần đây cũng như những người có nguy cơ phát triển chứng rối loạn này (Jashan 2012)
ERP – BCI (Giao diện não-máy tính)
Các ERP đối với các lệnh tinh thần hoặc kích thích thị giác khác nhau (chẳng hạn như các chữ cái trên bàn phím) có thể được sử dụng để di chuyển xe lăn hoặc vận hành các bộ gõ chữ BCI
6. Tài nguyên
Tài liệu hướng dẫn Emotiv
Tài liệu đọc được đề xuất
Luck, S.J., 2005. Ten simple rules for designing and interpreting ERP experiments. Event-related potentials: A methods handbook, 4.
1. Giới thiệu
Chào mừng! Trong bài hướng dẫn thứ hai này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách đánh dấu phản ứng của não bộ đối với các kích thích.
Chúng ta sẽ tìm hiểu:
Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP) là gì?
Các đỉnh và thành phần ERP là gì?
Các bước điển hình để thu được ERP
Ứng dụng thực tế bằng thiết bị và phần mềm Emotiv EPOC
2. Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP) là gì?
Tiềm năng liên quan đến sự kiện (ERP), còn được gọi là tiềm năng gợi lên, là phản ứng của não bộ đối với một sự kiện hoặc kích thích (như nghe thấy một âm thanh lớn). Cụ thể – đó là sự thay đổi biên độ điện áp được thấy trong EEG do kết quả của một sự kiện cảm giác hoặc nhận thức.
Chúng ta có thể quan sát 'các thành phần ERP' là các đỉnh ổn định xuất hiện sau khi bắt đầu kích thích. Một ERP có thể có nhiều đỉnh dương hoặc âm nhưng chúng không phải là tất cả các thành phần ERP được đặc trưng tốt như các thành phần N100 hoặc P300.
Hãy nhớ nhìn vào hướng trục khi bạn nhìn thấy EEG trong miền thời gian. Đôi khi bạn sẽ thấy dấu – ở phía trên và dấu + ở phía dưới trục, đặc biệt là trong EEG lâm sàng
Lưu ý: một ERP có thể được biểu diễn từ một sự kiện đơn lẻ hoặc bằng cách tính trung bình biên độ qua nhiều thử nghiệm của sự kiện đó. Thông thường, các ERP mượt mà với các thành phần riêng biệt như vậy – như trong hình – chỉ thu được bằng cách tính trung bình qua hàng trăm thử nghiệm
Hình 1 – Các thành phần ERP thính giác điển hình
Các thành phần điển hình được đặc trưng bởi độ phân cực của chúng (ví dụ: Dương (P) hoặc Âm (N) và thời điểm chúng xảy ra (ví dụ: thành phần âm thứ nhất N1). Cùng một thành phần N1 cũng có thể được xác định bằng thời gian chúng xảy ra (ví dụ: 100ms từ khi bắt đầu âm thanh) – N100
3. Các bước để thu được ERP
Giai đoạn thử nghiệm:
Chúng tôi thiết kế các thử nghiệm để có được các ERP cụ thể được quan tâm.
Ví dụ, chúng tôi có thể thu thập EEG trong khi người tham gia nghe các âm thanh.
Để hiểu được dữ liệu EEG, chúng tôi phải đánh dấu thời điểm người tham gia nghe thấy âm thanh trong EEG. Chúng được gọi là các dấu mốc sự kiện (Các đường màu đỏ dọc trong Hình 2).
Hình 2 – Các dấu mốc sự kiện (đường màu đỏ) được hiển thị trên EEG thô
Việc căn chỉnh thời gian của dấu mốc sự kiện một cách chính xác với thời điểm bắt đầu âm thanh là rất quan trọng để chúng ta có thể nhìn thấy ERP! Vì vậy, việc lựa chọn phần cứng và phần mềm phù hợp để giúp chúng ta có được mốc thời gian chính xác là rất quan trọng.
Chọn một điểm tham chiếu
Hãy nhớ rằng hoạt động điện luôn được đo giữa hai điểm. Trong các thiết bị EEG, tiềm năng điện tại mỗi cảm biến được đo so với các cảm biến tham chiếu (DRL + CMS).
Trong các thiết bị Emotiv EPOC, có hai tùy chọn cho cảm biến tham chiếu
Hình 3 – Các tùy chọn tham chiếu trong các thiết bị loại Emotiv EPOC
Một thiết bị đeo đầu loại EPOC có hai tùy chọn để tham chiếu:
Tham chiếu Mastoid – Để sử dụng Mastoid làm cảm biến tham chiếu, chúng tôi đặt các nút cao su trên cảm biến P3/P4 và nỉ ướt trên cảm biến mastoid.
Tham chiếu P3/P4 – Để sử dụng P3/P4 làm cảm biến tham chiếu, chúng tôi đặt các nút cao su trên cảm biến Mastoid M1/M2 và nỉ ướt trên cảm biến P3/P4
Thông thường người ta hay sử dụng tham chiếu Mastoid cho các thử nghiệm ERP, nhưng bạn có thể sử dụng tham chiếu P3/P4 vì bạn luôn có thể tham chiếu lại dữ liệu trực tuyến sau đó, khi tiền xử lý dữ liệu trước khi phân tích. Việc tham chiếu lại dữ liệu sang giá trị trung bình của tất cả các cảm biến trước khi phân tích dữ liệu là rất phổ biến.
Đối với thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi sẽ thu thập dữ liệu bằng cách sử dụng tham chiếu Mastoid. Giả định thường tốt ở đây là mỏm chũm (mastoid) sẽ không truyền dữ liệu EEG nhiều như các vị trí khác trên đầu, vì vậy đây là một điểm tham chiếu tốt.
Tiền xử lý:
Chúng ta không thể nhìn thấy ERP ngay lập tức trong EEG thô vì đây là một tác động rất nhỏ (~ ±5uV) so với mọi thứ khác đang diễn ra trong và xung quanh não của chúng ta (~ ±40uV)!
Vì vậy, để thấy tác động cụ thể của não đối với âm thanh của chúng ta, chúng ta cần làm sạch dữ liệu của mình để loại bỏ bất kỳ nhiễu hoặc hiện tượng giả (artifact) nào. Sau đó, chúng tôi sẽ 'epoch' dữ liệu – đây là thuật ngữ được sử dụng để chia nhỏ các phản ứng của não vào một khoảng thời gian mà chúng tôi đã xác định (ví dụ: phản ứng của não bắt đầu từ 50ms trước âm thanh và 400ms sau âm thanh). Sau đó, chúng tôi tính trung bình tất cả các dữ liệu EEG đã epoch riêng biệt (nghĩa là các phản ứng của não đối với tất cả các âm thanh) để thu được một ERP riêng biệt.
Dưới đây là các bước cơ bản trong một quy trình ERP điển hình. Các nhà nghiên cứu sẽ lựa chọn các bước tùy thuộc vào dữ liệu và mục tiêu của họ.
Hình 4 – Một quy trình xử lý ERP điển hình
4. Hãy tự thu nhận ERP của riêng chúng ta
Đầu tiên, hãy thiết lập phần mềm
Tải xuống phiên bản PsychoPy mới nhất – https://www.psychopy.org/ Chúng ta sẽ sử dụng PsychoPy để giới thiệu các âm thanh cho người tham gia.
Tải các ứng dụng Emotiv Launcher và EmotivPRO để ghi lại và xem EEG.
Kết nối PsychoPy với Phần mềm Emotiv của bạn để chúng có thể giao tiếp với nhau.
Làm theo các bước trong video:
Xây dựng thử nghiệm EEG Emotiv với PsychoPy
Một ERP mượt mà có thể thu được bằng cách lặp lại nhiều lần bất kỳ kích thích nào (ví dụ: một hình ảnh, một âm thanh). Ở đây chúng tôi sẽ giới thiệu cho người tham gia cùng một âm thanh 50ms, cứ sau 4 giây một lần và lặp lại khoảng 150 lần!
Làm theo video để xây dựng một thử nghiệm thính giác đơn giản với một âm thanh duy nhất:
Hãy thu thập một số dữ liệu
Bây giờ bạn đã chọn xong tham chiếu, bạn có thể xem video để tìm hiểu về cách thiết lập thiết bị đeo đầu của bạn để có được EEG chất lượng tốt nhất:
Quy trình ERP với EmotivPRO Analyzer
Xem video và làm theo các bước để tạo ERP của riêng bạn:
Hiểu đầu ra ERP từ Analyzer
Đối với mỗi kênh, bạn sẽ thấy một dạng sóng trung bình. Một ERP mượt mà điển hình với một đỉnh âm ở mức 100ms có thể được nhìn thấy bên dưới. Đường nét liền biểu thị biên độ trung bình và vùng bóng sáng hơn biểu thị sai số chuẩn của giá trị trung bình:
Dưới đây là một dạng sóng nhiễu không có các thành phần ERP rõ ràng. Điều này có thể xuất phát từ số lượng thử nghiệm thấp:
Những điều cần cân nhắc
Khi so sánh ERP giữa các người tham gia, nhìn chung việc so sánh tác động khác biệt sẽ tốt hơn.
Ví dụ: Chúng ta có thể xem xét ERP trung bình đối với một âm thanh thường xuyên hơn (tiêu chuẩn) so với các âm thanh ít xuất hiện hơn (lệch chuẩn/kỳ dị) trong một mô hình. Chúng ta có thể thu được một dạng sóng khác biệt bằng cách trừ biên độ của sóng này cho sóng khác. Như trong Hình 5, sau đó chúng ta có thể quan sát một thành phần ERP thường được gọi là Điện âm không khớp (MMN), vốn được nghiên cứu phổ biến trong nghiên cứu ERP.
Hình 5 – Thành phần điện âm không khớp có thể được quan sát thấy trong ERP khi có sự vi phạm một mô hình trong môi trường
5. Ứng dụng của ERP
Xác định các dấu ấn sinh học:
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của ERP là trong các nghiên cứu lâm sàng nhằm tìm ra những cách tốt hơn để chẩn đoán các rối loạn tâm thần như Tâm thần phân liệt. Những người sống chung với bệnh tâm thần phân liệt có thể được phân biệt với những người kiểm soát khỏe mạnh dựa trên Phản ứng điện âm không khớp của họ
Hình 6 – Biên độ điện âm không khớp cao hơn đáng kể so với tâm thần phân liệt mãn tính, khởi phát gần đây cũng như những người có nguy cơ phát triển chứng rối loạn này (Jashan 2012)
ERP – BCI (Giao diện não-máy tính)
Các ERP đối với các lệnh tinh thần hoặc kích thích thị giác khác nhau (chẳng hạn như các chữ cái trên bàn phím) có thể được sử dụng để di chuyển xe lăn hoặc vận hành các bộ gõ chữ BCI
6. Tài nguyên
Tài liệu hướng dẫn Emotiv
Tài liệu đọc được đề xuất
Luck, S.J., 2005. Ten simple rules for designing and interpreting ERP experiments. Event-related potentials: A methods handbook, 4.
Tiếp tục đọc