高密度事件相关电位数据采集在认知神经科学中的应用

摘要

事件相关电位（ERP）记录在认知神经科学中应用不足，原因是数据采集技术不易获得，且该方法的空间分辨率通常较差。为了促进ERP在认知神经科学中的更广泛应用，本文详细介绍了高密度ERP数据采集中的关键技术。

摘要

功能磁共振成像（fMRI）目前是认知神经科学领域评估脑功能的标准方法，部分原因是fMRI数据采集和分析技术已广泛可用。由于fMRI具有优良的空间分辨率但时间分辨率较差，该方法仅能用于确定与特定认知过程相关的脑活动的空间位置（几乎无法揭示脑活动的时间进程）。相比之下，事件相关电位（ERP）记录是一种使用频率远低于fMRI的方法，具有优良的时间分辨率，因而能够追踪神经活动的快速时间变化。然而，由于数据采集技术不易获取，且低密度ERP记录的空间分辨率较差，ERP在认知神经科学中的应用受到限制。为了促进ERP在认知神经科学中的更广泛应用，本文详细介绍了高密度ERP数据采集中的关键技术。关键在于，高密度ERP有望实现优良的时间分辨率和良好的空间分辨率（若与fMRI结合，则可达到优良的空间分辨率），这对于捕捉人类脑功能的时空动态至关重要。 关键词：功能磁共振成像，fMRI，事件相关电位，ERP，认知神经科学，高密度ERP，脑功能，时空分辨率，数据采集

方案

一、引言

在认知神经科学领域，功能磁共振成像（fMRI）已成为标准的分析方法。fMRI 的广泛应用部分归因于其数据采集和分析技术的易得性，以及结果易于解释，能够突出显示与特定认知过程相关的脑区。然而，fMRI 的时间分辨率较差，因此无法追踪大脑功能活动的快速时间动态。如果认知神经科学家继续主要依赖 fMRI，那么所得出的大脑功能图景将存在严重缺陷。尽管事件相关电位（ERPs）方法具有优异的时间分辨率，但其使用频率却远低于 fMRI。本文旨在详细介绍高密度 ERP 数据采集中的关键技术，希望这些信息能够促进 ERP 在认知神经科学中的更广泛应用。

II. 通用设备设置

ERP 数据通常在环境电磁场强度较低的场所进行测量，以尽量减少对神经信号的干扰。为最大限度降低此类干扰，ERP 常在屏蔽金属室（即法拉第笼）内测量，但也可选择未屏蔽但环境场强可接受（1 mg 或更低，可使用电磁场测量仪测定）的场所。每个电极连接至放大器，放大器再连接至数据采集计算机。刺激呈现则使用另一台独立计算机。为减少对神经信号的干扰，屏蔽室或记录区域内部仅应放置必要的带电设备，例如刺激显示器和反应键盘（例如，可使用灯具辅助电极安放，但在记录期间应关闭电源）。可使用视频切换器在单个显示器上交替显示数据采集计算机或刺激呈现计算机的画面。若使用屏蔽室，所有电缆可通过墙体上的小管道（直径几英寸）或门缝穿入。受试者应....