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语音乐律研究报告2008
脑电帽原理和使用简介

杨若晓
YANGRuoxiao

事件相关电位（ERP）是经由将记录到的EEG
0引言
脑部原始电生理信号进行再分析处理而得到的。
人类语言是一套特殊的符号系统，具有十分它是经由内在事件或外在事件刺激所引发的脑电
复杂的心理加工机制。语言心理加工的生理基础位波形变化，因而可以反应出人类生理或心理活
就是人脑。人们对语言的脑机制研究由来已久，动相关的脑电活动，一般用来研究大脑处理刺激
从初期通过解剖研究非正常语言能力者的大脑发至反应认知过程的活动过程。
现和语言行为息息相关的broca脑区和wernickle2.1事件相关电位ERP的基本定义
脑区，到现在技术进步背景下利用各种脑成像技事件相关电位（ERP）的定义有广义和狭义
术对人脑语言机制的各种探索。而在各种脑成像之分。从广义上来说，凡是外加一种特定的刺激
技术中，脑电技术（Electroencephalogram，简称于有机体，在给予刺激或撤销刺激时，在神经系
EEG）以其具有的高时间分辨率特点和性价比高统任何部位引起的电位变化都可称为事件相关电
而被广泛利用。而在脑电技术中，事件相关电位位。从狭义来讲，事件相关电位是指凡是外加一
（Eventrelatedpotential，简称ERP）通过有意地种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，
赋予刺激以特殊的心理意义，利用多个或多样的在脑区引起的电位变化，目前一般ERP仅指该狭
刺激引起的脑的电位，成为一种特殊的脑诱发电义定义。有时为更清楚地专指脑产生的事件相关
位。由于它不仅能够反映大脑的单纯生理活动，电位，有的场合也会使用“事件相关脑电位
还能反映认知过程中大脑的神经电生理的变化，（event-relatedbrainpotentials）”的说法(魏景
因而被称为认知电位，在对语言加工的研究中广汉，罗跃嘉,2002)。
泛运用。本文将首先对脑电技术原理和ERP技术
原理进行简单介绍，之后对目前为止发现的与语2.2提取ERP的基本原理
言加工过程有关的ERP成分进行简单说明，最后自发的脑电（EEG）成分复杂而不规则，而
介绍16导脑电帽（MLAEC1/EC2EEG一次刺激所诱发的ERP波幅约为2-10微伏，比
Electro-CapSystem）的基本使用方法。自发的EEG电位要小得多，淹没于EEG中，二
者构成小信号和大噪音的关系，无法直接测量研
究，所以ERP需要从EEG中提取。
1脑电技术简介
2.2.1ERP的主要特点
脑电技术，或者脑电图（EEG）是通过置于ERP的主要特点有以下三个方面：
头皮表面的电极记录的脑波图谱，是用神经电生2.2.1.1ERP需要开放电场
理的方法检测而得到的脑神经细胞的活动。脑电脑电（EEG）是由于皮质大量神经组织的突
图的最大的优越性在于时间分辨率相当高，大约触后电位同步总和而成，而单个神经元电活动非
在1毫秒左右，这就使得脑电能够相当好地记录常微小，不能在头皮记录到，只有神经元群的同
到脑波的上升和下降。人类的自发EEG波幅步放电才能记录到。这种脑组织神经元排列方向
（amplitude）约为10-100μν（1微伏=1伏特的一致的情况，构成所谓的开放电场（openfield），
百万分之一）。而由心理活动引起的脑电要比自发反之则是方向不一致相互抵消的封闭电场
脑电更弱，一般只有2到10微伏，通常淹没于自（closedfield）。因此，ERP只能反映某些脑部的
发电位中，所以ERP需要从EEG中提取。激活情况，而有些脑部即使处于激活状态，但由
于其神经元没有能够形成开放电场，ERP上也是
无法反映的。
2事件相关电位（ERP）技术原理
2.2.1.2ERP的潜伏期和波形

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语音乐律研究报告2008

ERP有两个重要特性：潜伏期恒定和波形恒
定。潜伏期就是ERP波形与刺激间的时间间隔。
与ERP的两个特性相对，自发脑电则是随机变化
的。所以，所以利用这两个恒定就可以通过叠加
从EEG中将ERP提取出来。
2.2.1.3ERP是平均诱发电位
ERP是通过对原始EEG进行叠加得到的，
也就是说叠加n次后的ERP波幅增大了n倍，
因而需要再除以n，使ERP恢复原形，即还原为
一次刺激的ERP数值。所以ERP也被称为平均
诱发电位，平均指的是叠加后的平均。

2.2.2ERP的提取基础和过程
下面简单介绍ERP的提取基础和过程。图1(A-C)10-20国际脑电系统示意图：(A)矢状线；(B)
2.2.2.1ERP的采集装置冠状线；(C)10-20国际脑电系统电极位置。
首先介绍ERP的采集装置。
2.2.2.1.1采集ERP时的头部定位系统2.2.2.1.2ERP实验室的基本设置
采集ERP时的头部定位系统是一个电