《第二章ERP实验的设计与解释》学习笔记

ERP用于研究认知,本章为ERP 实验设计与分析的准则与策略。

何为认知?认知(cognition),心理活动的一种。个体认识和理解事物的心理过程,涉及到知识的获取、使用和操作等过程,包括知觉、注意、表象、学习和记忆、思维和言语等,心理学研究的重点,其研究成果构成心理学的知识体系的主体。认知过程(cognitive process),一般指感觉、知觉、学习和记忆、想象、思维和言语等基本的心理过程。

ERP的研究,也关注知觉方面(视知觉和听知觉),注意问题(注意到和未注意到),言语(语音、语义和语法),我认为语法应该归结为注意问题了,使用了思维过程的,都可以归结到“注意”里。

波峰与潜在的ERP成分

ERP成分:当执行一种特异的心理运算操作时,在特定的神经解剖模块所产生的头皮记录的神经活动。

ERP实验设计的重要原理:非常小心地避免将心理因素的差异同刺激因素的细微差异相混淆。Hillyard原理——一定要比较相同物理刺激所诱发的ERPs,改变的仅仅是心理条件。(保证相同刺激,激发心理反应,这里,心理反应的适应过程,就会是越来越幼弱的信号,那么,个体的适应性差异,导致信号不稳定。)

Page40ERP研究成功的关键之一,就是在可观测的波峰与无法观测的潜在成分之间进行辨别。

电压峰并非特异的。

Page41 准则1.峰和成分不是一回事。峰是电压在局部达到最大值的点,此外别无含义。(ERP的定量分析技术才是找到潜在成分的手段)

准则2.不可能通过看一个单一的ERP波形,来估计潜在ERP成分的时间过程或者峰潜伏期——波形中某一局部形状与作为其基础的潜在成分之间,可能并没有明显的关系。(经验)

Page42 准则3.将实验效应(即两个ERO波形之间的差异)与原始ERP波形进行比较,是靠不住的。(时程比较和头皮分布的比较均适用。)(实验设计要排除的,一个变化只引起一种反应,特别是涉及情绪的。)

Page44 准则4.峰振幅的差异不一定和成分大小的差异一致,峰潜伏期的差异也不一定和成分时程的变化一致。

准则5.决不可认为一个平均的ERP波形可以准确地表达那些用来产生平均波形的单试次波形。特别是,平均波形的起止时间点,所表达的只是贡献于平均的单个被试单试次中的最早时间点和最晚时间点。(时间变化,范围可定。)

Page48-49 六条策略解决以上沮丧:

策略1.聚焦于特异成分

策略2. 使用已成熟的实验操作

策略3. 聚焦于大的成分

策略4. 用差异波来分离成分

策略5. 聚焦于容易分离的成分

策略6. 使用成分独立的实验设计

策略7. 借用其他领域的有用成分

Page58准则6.只要有可能,就要在不同的心理条件下使用同样的物理刺激,以避免物理刺激的混淆,也包括前后关系的混淆,例如,刺激序列中顺序的差异。

准则7.当物理刺激混淆是不可避免的时候,要进行对照实验,来评价它们的合理性。决不可认为一个小的物理刺激差异不会影响到ERP效应的解释。

准则8.当比较基于不同试次数目的平均ERPs时,要小心。

准则9.当条件之间存在运动反应的差异或者运动反应时程的差异时,要小心。

准则10.只有有可能,实验条件应当尽量在实验分组之内(within trail blocks)改变,而不是在实验分组之间(betweentrail blocks)改变。

这么多准则,都要遵守,就被绑住了手脚。一个实验设计,最有利于揭发心理活动,就大胆地用,发现问题,之后,再进行细节的调整,在做的过程中解决问题,而不能在思考解决问题的方法时,放弃了去解决问题的初衷。

ERPs的目的是通过刺激激发被试的对付异常的反应。如果预知的确会有反应,再通过不同的实验设计来证实,实现不了,是手段问题,而不是假设错误。这样的思路,是否可靠呢?

有意义的ERPs认知神经科学问题

⒈听觉选择性注意

问题的提出:注意操作发生在处理的什么阶段?早期,即only被选择的输入才能够被知觉和认知;晚期,即all感觉都得到同等的知觉处理,only被选择的刺激才能达到决策处理、记忆以及行为输出系统阶段。(我认为这个问题如果把前者作为显性注意,后者作为隐性注意,更容易理解和研究,justafter finished the experment,再来分析我的设想。)

在没有外显反应的情况下,ERPs成为监视忽略刺激处理的一种理想方法,并且提供了有关处理过程的精确时间信息,早期ERP成分和晚期成分。

实验设计:被试在left and right耳听一系列的脉冲式短声stream of tonepips。多数短声是标准频率(左耳800Hz,右耳1500Hz),靶刺激是变异短声频率稍高(左耳840Hz,右耳1540Hz)。被试分两组,分别要求注意左、右耳,记录变异短声的个数而测量标准短声的N1振幅,作为感觉处理的一项指标。

实验结果:左耳标准短声所诱发的N1波振幅,当注意指向左耳时,比注意指向右耳更大,相反,当注意指向右耳时比注意指向左耳时,右耳标准短声诱发出更大的N1振幅。反应开始在60-70ms,峰在刺激后大约100ms,其证明了至少在某些条件下,注意可以在刺激后的头100ms之内影响刺激的处理,与早期选择假设是一致的。(这里存在一个问题:如何得知不是同时输入,选择注意的那个处理?意识起作用,除去意识的作用如何测量?)

设计特点:为了确保不让整体性唤醒干扰其研究,比较ERPs是在同等难度的注意左条件和注意右条件之间,而不是在主动和被动条件之间。(这里,我又有疑问了:注意左条件,右条件一定也就是被动注意的啊,是否应该是主动注意一边,被动注意另一边。查“注意”的心理学定义,为“心理活动对一定对象的指向和集中。”这种“指向和集中”,是不是仅仅指意识到的啊?意识到的注意是主动注意,没有意识到的注意是被动注意,通过“回忆”是否能够测量被动注意呢?被动注意是否能够等同于隐性注意呢?)

2.部分信息的传递 locus ofselection

层叠模型cascade model、连续流模型continousmodel,传统的离散模型discrete-stage model。

实验假设:被试只根据最突出的刺激特征,就开始准备对刺激作反应,即使后来由于提取到更多信息而撤回了这个反应。即:运动处理有时可以开始于知觉处理完成之前,这同传统的离散模型是不相容的。

实验设计:四个刺激,字母大T、小T、大S、小S,两只手分别反应S和T,一半被试对大刺激做反应,另一种对小刺激做反应。是go/no-go实验和二选一强迫选择(2AFC)的混合。使用LRP侧向化准备电位作为评价方法,探讨反应系统能否在刺激识别完成之前就被激活。LRP始于肌肉收缩开始之前,并且,在缺乏外显反应的情况下也会出现,这表明,他反映的是反应准备过程。反应手对侧大脑半球的LRP更大。

LRP=[(ErightRleft-EleftRleft)+(EleftRright-ErightRright)]/2

E——电极,R——反应

实验结果:Go的LRP,从200ms开始,持续到800ms记录结束之后,no-go,从200ms开始,400ms又回到基线。故无论是Goor no-go,脑都是按照字母形状开始反应的准备,哪怕no-go不进行反应。200ms反应的是最快被试的最快试次。

实验讨论:刺激引起的是对侧反应而不是同侧,其电压的的半球分布有差异。说明大脑已经开始确定,选择哪一种反应来对同字母形状相关联。

3.双任务能力

双任务干扰dual-taskingerfence;注意瞬脱 attentional blink

实验设计:20个刺激的快速刺激流呈现在注视点位置,要求被试从非靶中检测出T1/T2两个靶。T1、T2是数字,而非靶是字母。被试报告对两个数字的识别。当被试处理T1是可能不能有效处理T2,改变T1和T2之间的延迟,来判断识别错误的时间性。

实验结果:当T2出现在T1后2-4个刺激项目时,T2的反应正确率一般都会明显下降。但在延迟1项或在延迟5项之后,正确率却相当高。这就是注意瞬脱,与由T1所触发的眨眼而致的正确率下降相似。

问题的提出:注意瞬脱反映了“感知T2的失败”还是“T2感知之后没有以稳定的形式储存于工作记忆之中”?

实验设计:用N400成分(词义识别)来检验注意瞬脱期间所呈现的词。

每个试次呈现1000ms的关联词contextword开头,它机那里起这个试次的语义关联。然后是1000ms延迟,接着再在注视点呈现一个快速刺激流。每个刺激有7个字符的宽度,干扰子刺激时随机选择的七个辅音字母。

被试的反应:T1是奇数还是偶数?T2与关联词相关吗?T1和T2之间的延迟是1、3和7。考察正确率,以及语义相关和不相关的波形.

实验结果:“延迟3”的正确率相对于“延迟1”和“延迟7”的高度受损。T2所诱发的N400成分,具有同等大小。无论相关与否,脑还是相当准确地进行了判别。

特别说明:在注意瞬脱条件下的刺激也被充分识别,只是由于它们没有以稳定的形式储存于工作记忆,从而不能准确地表达出来。(给足够长的时间反应,是否可以完成准确表达,如何进行实验设计?)

在延迟3的条件下,P3波受到了完全的抑制,这与注意瞬脱反映工作记忆受损的观点是一致的。

Page71

准则11.决不能假定一个ERP成分的振幅与潜伏期,与认知过程的质量及时程是线性相关的,或者甚至是单调相关的。可以作这样的检验,但却不可以作这样的假定。

  

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