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事件相關電位

幅圖 Y 軸代表腦電圖度到嘅電壓,而 X 軸表示刺激後嘅時間。幅圖顯示,個刺激過咗之後出現咗幾個 ERP,好似係 P1 同 N1 等。

事件相關電位粵拼si6 gin2 soeng1 gwaan1 din6 wai2英文event-related potential,簡稱「ERP」)定義上包括神經系統對特定外界或者內在刺激所起嘅電生理反應:動物由大量嘅神經細胞(neuron)組成,呢啲細胞彼此之間會用電傳訊號,話俾個腦知佢哋受到乜刺激,例如感光細胞喺受到光刺激嗰陣,會傳電訊號上腦,等個腦知隻眼睇到嘢;喺是但一個時間點,一個人都會受到大量嘅刺激,每種刺激都會引起特定類型嘅腦活動,呢啲大量嘅電活動會令個腦周圍係噉有微細嘅電壓變動;如果將一個人喺某段時間內嘅呢啲微電壓變動喺圖表上表示出嚟,就會出一條有好多突然上上落落嘅線(睇附圖),當中每個上或者落都可能係一個由某類刺激引起嘅 ERP-即係話一個 ERP 係「同某啲特定事件零舍相關電位[1][2][3]

事件相關電位可以用腦電圖(EEG)嘅方法量度。用腦電圖度 ERP 嘅做法係,個研究者會黐一啲電極喺個受試者嘅頭皮表面,並且用呢啲電極量度個受試者嘅頭殼嗰度因為神經細胞活動引起嘅(極微細,好多時以毫伏特計)電壓改變。喺實際應用上,要睇到 ERP,個研究員通常都要將個刺激施加好多次,例如係 50 次,再將喺每次入面所得嘅總腦電數據加埋一齊,計個平均,噉先可以篩走一啲隨機性嘅雜音[1][4][5]

計算

量度方法

睇埋:腦電圖

喺正常情況之下,喺是但一個時間點,個都喺度同時處理緊大量唔同嘅訊息(information)。例如一個喺度睇緊維基文嘅人,佢個腦要處理由對眼嗰度嚟嘅視覺訊號,對會一定程度上留意注四周圍嘅聲,個腦塊視覺皮層要將收到嘅視覺訊息判斷係「字」,而個腦嘅語言中心要解讀佢睇到嗰串字... 等等。呢啲唔同嘅訊號處理過程個個都會各自造成腦電活動變化,所以任何一個時間點所得到嘅腦電圖數據梗係充滿咗雜音(noise)嘅,而齋一次嘅刺激基本上唔會對腦電圖所量度到嘅數據造成乜嘢明顯睇得到嘅影響[6][7]

因為呢個緣故,神經科學家要做嘅嘢就係向受試者施加多次嘅刺激:佢哋會一路量度住受試者嘅腦電活動,一路向佢施加同一個刺激若干次,而最後佢哋會將呢若干次當中攞到嘅數據加埋,計個平均-原則上,呢若干次嘅「受到刺激」事件唯一完全一致嘅共通點係個受試者都接收到個刺激,而「刺激造成嘅活動」以外嘅活動係近乎隨機性嘅,所以呢啲活動造成嘅腦電上落喺計平均嘅過程當中會互相抵消,變成 0;於是,喺做咗呢個步驟之後,幅圖就會得返由刺激所造成嘅上落[1][8][9]

假設

上述嘅實驗過程會得出一啲腦電數據。由呢啲數據做平均,得出 ERP 幅圖嘅過程假設咗以下呢兩點[1]

  1. 一個 ERP 嘅形狀同延遲(latency;指個 ERP 同個刺激之間嘅時間差)係固定不變嘅,喺唔同嘅「受到刺激」事件當中都一樣;
  2. 啲雜音大致上係一個以 0 作為平均值高斯過程(Gaussian process),雜音嘅變異數 喺唔同嘅「受到刺激」事件之間係冇相關嘅,而且同個刺激冇固定嘅延遲(最後呢點好多時都唔成立,例如可能個受試者每當收到刺激嗰陣會郁吓條脷,呢個動作會造成一定嘅腦電活動)。

算式

要由手上嘅腦電數據當中計出 ERP,可以用以下嘅算式。假想家陣有個研究者,佢向受試者施加同一個刺激施加咗 次,每次當中紀錄到嘅腦電數據以 代表,當中 係指喺時間點 當中嘅訊號signal;想要嗰個 ERP),而 係指喺時間點 同第 事件當中嘅雜音(noise;分析前可以用一啲演算法局部篩走[10])。根據計 ERP 過程嘅假設 2,目標嗰個 ERP 喺各次刺激事件當中都係一樣嘅,所以個 後面唔會掕住個 。所以 次刺激事件當中嘅平均電壓值係[1]

因為根據假設,(啲雜音嘅總體數值會係 0;睇返上面量度方法),所以 嘅預期值會係

呢個數值嘅變異數係: