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事件相關電位的基礎知識
Roshini Randeniya
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1. 介紹
歡迎！在這個第二教程中，我們將學習如何標記對刺激的腦部反應。
我們將學習：
什麼是事件相關電位（ERP）？
什麼是ERP 峰值和組成部分？
獲得ERP的典型步驟
使用Emotiv EPOC設備和軟體的實際應用
2. 什麼是事件相關電位（ERP）？
事件相關電位（ERP），也稱為誘發電位，是大腦對事件或刺激（如聽到大聲音調）的反應。具體來說，它是由感官或認知事件引起的EEG中電壓振幅的變化。
我們可以觀察到“ERP組成部分”，這是刺激開始後穩定出現的峰值。ERP可以有許多正或負峰值，但它們不是所有都被很好地表徵為ERP組成部分，例如N100或P300組件。
當你看到時間域中的EEG時，記得查看坐標軸的方向。有時你會看到–在頂部和+在坐標軸的底部，特別是在臨床EEG中。
注意：ERP可以是來自單個事件或通過多次重複該事件的平均振幅來表示。通常，這樣明顯組成部分的光滑ERP，正如圖像所示，只能通過平均跨越100次試驗來獲得。
圖 1 – 典型聽覺ERP組成部分
典型組成部分以其極性（即，正（P）或負（N））以及它們發生的時間來表徵（例如第1個負組件N1）。相同的N1組件也可以通過它們發生的時間來識別（例如，音調開始100毫秒） – N100。
3. 獲得ERP的步驟
實驗階段：
我們設計實驗以獲得特定ERP感興趣的部分。
例如，我們可能在參與者聽音頻音調時收集EEG。
為了理解EEG數據，我們必須標記參與者在EEG中聽到音調的時間。這些稱為事件標記（圖2中的垂直紅線）。
圖 2 – 事件標記（紅線）顯示在原始EEG上
讓事件標記的時間準確對齊音調的開始對於看到ERP非常重要！因此選擇合適的硬體和軟體來幫助我們獲得準確的時間標記非常重要。
選擇參考
請記住，電活動總是在兩個點間測量。在EEG設備中，每個傳感器的電勢是相對於參考傳感器（DRL + CMS）測量的。
在Emotiv EPOC設備中，有兩種參考傳感器的選擇
圖 3 – Emotiv EPOC類型設備的參考選項
耳包型耳機有兩種參考選擇：
乳突參考 – 使用乳突作為參考傳感器時，我們在P3/P4傳感器上放置橡膠塞，在乳突傳感器上放置濕棉氈。
P3/P4參考 – 使用P3/P4作為參考傳感器時，我們在M1/M2乳突傳感器上放置橡膠塞，在P3/P4傳感器上放置濕棉氈。
在ERP實驗中通常使用乳突參考，但你可以使用P3/P4參考，因為在分析數據之前的預處理過程中，你總是可以在線重新參考數據。通常在分析數據之前重新將數據參考到所有傳感器的平均值。
在我們的實驗中，我們將收集使用乳突參考的數據。這裡通常的好假設是乳突不會像頭部其他部位那樣傳輸EEG數據，因此是個良好的參考點。
預處理：
我們無法直接在原始EEG中看到ERP，因為它是與我們腦內外發生的其他事物（~ ±40uV）相比非常小的效應（~ ±5uV）！
因此，要看到我們特定於我們音調的腦部效應，我們需要清理數據以去除任何噪音或假影。然後我們將數據“分割”——這是指分塊腦部反應為我們定義的時間窗口的術語（例如，從音調之前50毫秒到音調之後400毫秒的腦部反應）。然後我們將所有單獨分割的EEG數據（即所有音調的腦部反應）平均獲得明確的ERP。
下面是典型ERP管道的基本步驟。研究人員將根據數據和目標選擇步驟。
圖 4 – 一條典型的ERP處理管道
4. 獲得我們自己的ERP
首先讓我們設置軟體
下載PsychoPy的最新版本 - https://www.psychopy.org/ 我們將使用PsychoPy向參與者呈現音調。
獲取Emotiv Launcher和emotivpro應用程式以記錄和查看EEG。
連接PsychoPy與你的Emotiv軟體，使它們能夠相互通信。
按照視頻中的步驟：
使用PsychoPy構建EMOTIV EEG實驗
可以通過重複任何刺激（例如，一個圖像，一個音調）多次來獲得平滑的ERP。這裡我們將每4秒向參與者呈現一次相同的50毫秒音調，總共約150次！
跟隨視頻構建一個簡單的聽覺實驗與單一音調：
獲取一些數據
現在你已經選擇了參考，觀看視頻以了解如何設置耳機以獲得最佳質量的EEG：
使用emotivpro分析器的ERP管道
觀看視頻並遵循步驟生成你自己的ERP：
理解來自分析器的ERP輸出
對每個通道，你將看到平均波形。下方可以看到一個典型的在100ms處有負峰的平滑ERP。實線表示平均振幅，而較淡陰影表示均值的標準誤差：
這是一個沒有明顯ERP組件的噪聲波形。這可能是由於試驗數量少導致的：
考慮事項
當比較參與者之間的ERP時，通常更好的方法是比較差異效應。
例如，我們可以查看均值ERP對於更頻繁的音調（標準）與較少出現的音調（偏離/奇異）的一個模式。我們可以通過簡單地將一個波的振幅從另一個波中減去來獲取差異波形。如圖5中所示，我們可以觀察到通常在ERP研究中研究的不匹配陰性（MMN）成分。
圖 5 – 當存在對環境中模式的違規時，可以在ERP中觀察到不匹配陰性能量組件
5. ERP的應用
生物標記識別：
ERP最常見的應用是臨床研究中尋找診斷精神病障礙如精神分裂症的更好方法。患有精神分裂症的人可能根據他們的不匹配陰性反應與健康對照組區分開來。
圖 6 – 不匹配陰性的幅度顯著高於慢性精神分裂症、近期發作以及有發展該障礙風險的患者（Jashan 2012）
ERP – 腦機接口（BCI）
對不同心靈指令或視覺刺激（例如鍵盤上的字母）的ERP可以用於移動輪椅或驅動BCI拼寫器。
6. 資源
Emotiv手冊
推薦閱讀
Luck, S.J., 2005. 設計和解釋ERP實驗的十條簡單規則。事件相關電位：方法手冊,4。
1. 介紹
歡迎！在這個第二教程中，我們將學習如何標記對刺激的腦部反應。
我們將學習：
什麼是事件相關電位（ERP）？
什麼是ERP 峰值和組成部分？
獲得ERP的典型步驟
使用Emotiv EPOC設備和軟體的實際應用
2. 什麼是事件相關電位（ERP）？
事件相關電位（ERP），也稱為誘發電位，是大腦對事件或刺激（如聽到大聲音調）的反應。具體來說，它是由感官或認知事件引起的EEG中電壓振幅的變化。
我們可以觀察到“ERP組成部分”，這是刺激開始後穩定出現的峰值。ERP可以有許多正或負峰值，但它們不是所有都被很好地表徵為ERP組成部分，例如N100或P300組件。
當你看到時間域中的EEG時，記得查看坐標軸的方向。有時你會看到–在頂部和+在坐標軸的底部，特別是在臨床EEG中。
注意：ERP可以是來自單個事件或通過多次重複該事件的平均振幅來表示。通常，這樣明顯組成部分的光滑ERP，正如圖像所示，只能通過平均跨越100次試驗來獲得。
圖 1 – 典型聽覺ERP組成部分
典型組成部分以其極性（即，正（P）或負（N））以及它們發生的時間來表徵（例如第1個負組件N1）。相同的N1組件也可以通過它們發生的時間來識別（例如，音調開始100毫秒） – N100。
3. 獲得ERP的步驟
實驗階段：
我們設計實驗以獲得特定ERP感興趣的部分。
例如，我們可能在參與者聽音頻音調時收集EEG。
為了理解EEG數據，我們必須標記參與者在EEG中聽到音調的時間。這些稱為事件標記（圖2中的垂直紅線）。
圖 2 – 事件標記（紅線）顯示在原始EEG上
讓事件標記的時間準確對齊音調的開始對於看到ERP非常重要！因此選擇合適的硬體和軟體來幫助我們獲得準確的時間標記非常重要。
選擇參考
請記住，電活動總是在兩個點間測量。在EEG設備中，每個傳感器的電勢是相對於參考傳感器（DRL + CMS）測量的。
在Emotiv EPOC設備中，有兩種參考傳感器的選擇
圖 3 – Emotiv EPOC類型設備的參考選項
耳包型耳機有兩種參考選擇：
乳突參考 – 使用乳突作為參考傳感器時，我們在P3/P4傳感器上放置橡膠塞，在乳突傳感器上放置濕棉氈。
P3/P4參考 – 使用P3/P4作為參考傳感器時，我們在M1/M2乳突傳感器上放置橡膠塞，在P3/P4傳感器上放置濕棉氈。
在ERP實驗中通常使用乳突參考，但你可以使用P3/P4參考，因為在分析數據之前的預處理過程中，你總是可以在線重新參考數據。通常在分析數據之前重新將數據參考到所有傳感器的平均值。
在我們的實驗中，我們將收集使用乳突參考的數據。這裡通常的好假設是乳突不會像頭部其他部位那樣傳輸EEG數據，因此是個良好的參考點。
預處理：
我們無法直接在原始EEG中看到ERP，因為它是與我們腦內外發生的其他事物（~ ±40uV）相比非常小的效應（~ ±5uV）！
因此，要看到我們特定於我們音調的腦部效應，我們需要清理數據以去除任何噪音或假影。然後我們將數據“分割”——這是指分塊腦部反應為我們定義的時間窗口的術語（例如，從音調之前50毫秒到音調之後400毫秒的腦部反應）。然後我們將所有單獨分割的EEG數據（即所有音調的腦部反應）平均獲得明確的ERP。
下面是典型ERP管道的基本步驟。研究人員將根據數據和目標選擇步驟。
圖 4 – 一條典型的ERP處理管道
4. 獲得我們自己的ERP
首先讓我們設置軟體
下載PsychoPy的最新版本 - https://www.psychopy.org/ 我們將使用PsychoPy向參與者呈現音調。
獲取Emotiv Launcher和emotivpro應用程式以記錄和查看EEG。
連接PsychoPy與你的Emotiv軟體，使它們能夠相互通信。
按照視頻中的步驟：
使用PsychoPy構建EMOTIV EEG實驗
可以通過重複任何刺激（例如，一個圖像，一個音調）多次來獲得平滑的ERP。這裡我們將每4秒向參與者呈現一次相同的50毫秒音調，總共約150次！
跟隨視頻構建一個簡單的聽覺實驗與單一音調：
獲取一些數據
現在你已經選擇了參考，觀看視頻以了解如何設置耳機以獲得最佳質量的EEG：
使用emotivpro分析器的ERP管道
觀看視頻並遵循步驟生成你自己的ERP：
理解來自分析器的ERP輸出
對每個通道，你將看到平均波形。下方可以看到一個典型的在100ms處有負峰的平滑ERP。實線表示平均振幅，而較淡陰影表示均值的標準誤差：
這是一個沒有明顯ERP組件的噪聲波形。這可能是由於試驗數量少導致的：
考慮事項
當比較參與者之間的ERP時，通常更好的方法是比較差異效應。
例如，我們可以查看均值ERP對於更頻繁的音調（標準）與較少出現的音調（偏離/奇異）的一個模式。我們可以通過簡單地將一個波的振幅從另一個波中減去來獲取差異波形。如圖5中所示，我們可以觀察到通常在ERP研究中研究的不匹配陰性（MMN）成分。
圖 5 – 當存在對環境中模式的違規時，可以在ERP中觀察到不匹配陰性能量組件
5. ERP的應用
生物標記識別：
ERP最常見的應用是臨床研究中尋找診斷精神病障礙如精神分裂症的更好方法。患有精神分裂症的人可能根據他們的不匹配陰性反應與健康對照組區分開來。
圖 6 – 不匹配陰性的幅度顯著高於慢性精神分裂症、近期發作以及有發展該障礙風險的患者（Jashan 2012）
ERP – 腦機接口（BCI）
對不同心靈指令或視覺刺激（例如鍵盤上的字母）的ERP可以用於移動輪椅或驅動BCI拼寫器。
6. 資源
Emotiv手冊
推薦閱讀
Luck, S.J., 2005. 設計和解釋ERP實驗的十條簡單規則。事件相關電位：方法手冊,4。
1. 介紹
歡迎！在這個第二教程中，我們將學習如何標記對刺激的腦部反應。
我們將學習：
什麼是事件相關電位（ERP）？
什麼是ERP 峰值和組成部分？
獲得ERP的典型步驟
使用Emotiv EPOC設備和軟體的實際應用
2. 什麼是事件相關電位（ERP）？
事件相關電位（ERP），也稱為誘發電位，是大腦對事件或刺激（如聽到大聲音調）的反應。具體來說，它是由感官或認知事件引起的EEG中電壓振幅的變化。
我們可以觀察到“ERP組成部分”，這是刺激開始後穩定出現的峰值。ERP可以有許多正或負峰值，但它們不是所有都被很好地表徵為ERP組成部分，例如N100或P300組件。
當你看到時間域中的EEG時，記得查看坐標軸的方向。有時你會看到–在頂部和+在坐標軸的底部，特別是在臨床EEG中。
注意：ERP可以是來自單個事件或通過多次重複該事件的平均振幅來表示。通常，這樣明顯組成部分的光滑ERP，正如圖像所示，只能通過平均跨越100次試驗來獲得。
圖 1 – 典型聽覺ERP組成部分
典型組成部分以其極性（即，正（P）或負（N））以及它們發生的時間來表徵（例如第1個負組件N1）。相同的N1組件也可以通過它們發生的時間來識別（例如，音調開始100毫秒） – N100。
3. 獲得ERP的步驟
實驗階段：
我們設計實驗以獲得特定ERP感興趣的部分。
例如，我們可能在參與者聽音頻音調時收集EEG。
為了理解EEG數據，我們必須標記參與者在EEG中聽到音調的時間。這些稱為事件標記（圖2中的垂直紅線）。
圖 2 – 事件標記（紅線）顯示在原始EEG上
讓事件標記的時間準確對齊音調的開始對於看到ERP非常重要！因此選擇合適的硬體和軟體來幫助我們獲得準確的時間標記非常重要。
選擇參考
請記住，電活動總是在兩個點間測量。在EEG設備中，每個傳感器的電勢是相對於參考傳感器（DRL + CMS）測量的。
在Emotiv EPOC設備中，有兩種參考傳感器的選擇
圖 3 – Emotiv EPOC類型設備的參考選項
耳包型耳機有兩種參考選擇：
乳突參考 – 使用乳突作為參考傳感器時，我們在P3/P4傳感器上放置橡膠塞，在乳突傳感器上放置濕棉氈。
P3/P4參考 – 使用P3/P4作為參考傳感器時，我們在M1/M2乳突傳感器上放置橡膠塞，在P3/P4傳感器上放置濕棉氈。
在ERP實驗中通常使用乳突參考，但你可以使用P3/P4參考，因為在分析數據之前的預處理過程中，你總是可以在線重新參考數據。通常在分析數據之前重新將數據參考到所有傳感器的平均值。
在我們的實驗中，我們將收集使用乳突參考的數據。這裡通常的好假設是乳突不會像頭部其他部位那樣傳輸EEG數據，因此是個良好的參考點。
預處理：
我們無法直接在原始EEG中看到ERP，因為它是與我們腦內外發生的其他事物（~ ±40uV）相比非常小的效應（~ ±5uV）！
因此，要看到我們特定於我們音調的腦部效應，我們需要清理數據以去除任何噪音或假影。然後我們將數據“分割”——這是指分塊腦部反應為我們定義的時間窗口的術語（例如，從音調之前50毫秒到音調之後400毫秒的腦部反應）。然後我們將所有單獨分割的EEG數據（即所有音調的腦部反應）平均獲得明確的ERP。
下面是典型ERP管道的基本步驟。研究人員將根據數據和目標選擇步驟。
圖 4 – 一條典型的ERP處理管道
4. 獲得我們自己的ERP
首先讓我們設置軟體
下載PsychoPy的最新版本 - https://www.psychopy.org/ 我們將使用PsychoPy向參與者呈現音調。
獲取Emotiv Launcher和emotivpro應用程式以記錄和查看EEG。
連接PsychoPy與你的Emotiv軟體，使它們能夠相互通信。
按照視頻中的步驟：
使用PsychoPy構建EMOTIV EEG實驗
可以通過重複任何刺激（例如，一個圖像，一個音調）多次來獲得平滑的ERP。這裡我們將每4秒向參與者呈現一次相同的50毫秒音調，總共約150次！
跟隨視頻構建一個簡單的聽覺實驗與單一音調：
獲取一些數據
現在你已經選擇了參考，觀看視頻以了解如何設置耳機以獲得最佳質量的EEG：
使用emotivpro分析器的ERP管道
觀看視頻並遵循步驟生成你自己的ERP：
理解來自分析器的ERP輸出
對每個通道，你將看到平均波形。下方可以看到一個典型的在100ms處有負峰的平滑ERP。實線表示平均振幅，而較淡陰影表示均值的標準誤差：
這是一個沒有明顯ERP組件的噪聲波形。這可能是由於試驗數量少導致的：
考慮事項
當比較參與者之間的ERP時，通常更好的方法是比較差異效應。
例如，我們可以查看均值ERP對於更頻繁的音調（標準）與較少出現的音調（偏離/奇異）的一個模式。我們可以通過簡單地將一個波的振幅從另一個波中減去來獲取差異波形。如圖5中所示，我們可以觀察到通常在ERP研究中研究的不匹配陰性（MMN）成分。
圖 5 – 當存在對環境中模式的違規時，可以在ERP中觀察到不匹配陰性能量組件
5. ERP的應用
生物標記識別：
ERP最常見的應用是臨床研究中尋找診斷精神病障礙如精神分裂症的更好方法。患有精神分裂症的人可能根據他們的不匹配陰性反應與健康對照組區分開來。
圖 6 – 不匹配陰性的幅度顯著高於慢性精神分裂症、近期發作以及有發展該障礙風險的患者（Jashan 2012）
ERP – 腦機接口（BCI）
對不同心靈指令或視覺刺激（例如鍵盤上的字母）的ERP可以用於移動輪椅或驅動BCI拼寫器。
6. 資源
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