2018年4月12日
本文描述了一种语义启动事件相关电位(ERP)任务,该任务使用模态内配对的图片和词语,以研究自闭症谱系障碍(ASD)个体的语义加工过程。
本语义启动ERP方法的主要目标是比较自闭症谱系障碍个体与正常发育个体在词语和图片形式的语言及非语言刺激的语义加工方面的差异。该方法有助于回答自闭症研究领域中的关键问题,例如自闭症谱系障碍个体是否存在超越语言范畴的全局性语义加工缺陷。该技术的主要优势在于采用脑电图(electroencephalography)来测量脑活动,能够检测出不同群体在认知加工过程中极为细微的差异。
演示该操作的是我实验室的研究助理 Emme O'Rourke。测量受试者头部周长,测量线需经过枕外隆突和鼻根点,以选择合适尺寸的脑电图(EEG)电极帽。首先,将脑电图(EEG)电极浸入电解质溶液中,持续五分钟。
指导受试者闭上眼睛,然后将电极帽戴在头上,确保其紧贴头部。当所有电极均与头皮接触后,检测阻抗。对于阻抗超过50千欧姆的电极,需重新安放或润湿。
最后,指导参与者通过按下键盘上的按钮,判断屏幕上呈现的刺激是相关还是不相关。告诉他们需等待第二个刺激从屏幕上消失且黑色十字消失后,再做出反应。最后,让参与者完成该任务。
首先打开脑电图(EEG)处理软件。为过滤数据,在“创建”下拉菜单中选择“过滤”,新建一个过滤工具,并对该工具重新命名。然后将高通滤波器设置为 0.1 赫兹,低通滤波器设置为 50 赫兹。
保存该工具,然后将原始 EEG 记录文件拖入窗口左上角的输入文件框中,并点击运行。接下来,为了将数据分割为多个试验段,创建一个新的分割工具,并为其命名。在“要创建的类别”下,点击加号以创建新类别,并将其重命名为“与图片相关”。
将代码图标拖入“根据条件创建类别”框中,并将其设置为代码为 PIC1,以将时间锁定到刺激 1 的呈现。将按键代码图标拖入“创建类别”框中,并将其设置为按键代码单元编号为 1。注意,若仅包含正确试验,请将另一个按键代码图标拖入“创建类别”框中,并将其设置为按键代码 eval 为 1。
然后,在窗口底部,将片段长度设置为向前延伸 100 毫秒,向后延伸 2,300 毫秒。点击克隆按钮复制该类别,并将其重命名为“picture unrelated”(图片无关)。将代码设置为 PIC1,按键代码单元格编号设置为 2。
复制该类别并将其重命名为“词相关”。将代码设置为 WRD1,关键代码单元格编号设置为 3。然后再次复制该类别,并将其重命名为“词无关”。
将代码设置为 WRD1,密钥代码单元格编号设置为 4。保存工具,然后将最近的预处理文件拖入窗口左上角的输入文件框中,并点击运行。要执行伪影检测,请创建一个新的伪影检测工具并为其命名。
在伪迹检测设置中,点击窗口底部的加号以添加新设置。在操作下拉菜单中选择“坏通道”。保留所有默认设置。
添加一个新设置,并从操作下拉菜单中选择“眼睑闪烁”,保留所有默认设置。然后,添加另一个新设置,从操作下拉菜单中选择“眼球运动”,并保留所有设置。保存工具后,将最新的预处理文件拖入窗口左上角的输入文件框中,然后点击运行。
在审阅面板中打开生成的文件,通过点击右侧边栏类别菜单下方的箭头按钮,逐项浏览每个试验。点击绿色或红色圆圈,分别将试验标记为“好”或“坏”。完成后,关闭文件以保存结果。
接下来,创建一个新的不良通道替换工具并为其命名。保存该工具后,将最近预处理的文件拖入窗口左上角的输入文件框中,然后点击运行。进行单个被试的平均处理,以对试验次数进行合并。
创建一个新的平均化工具,并为其命名。在平均化设置中,选择“同时处理源文件”和“分别处理受试者”。然后保存该工具,接着将最新的预处理文件拖入窗口左上角的输入文件框中,然后点击运行。
接下来,创建一个新的蒙太奇操作工具,并为其命名。在传感器布局的蒙太奇列表下拉菜单中选择适当的网络。选择平均参考,并确保勾选“在参考中排除坏通道”选项。
保存该工具,然后将最新的预处理文件拖入窗口左上角的输入文件框中,并点击运行。最后,使用该片段的前100毫秒进行基线校正。创建一个新的基线校正工具,并为其命名。
在基线校正设置下,单击“从片段中选择基线”。选择相对于片段时间零点的基线,基线起始于时间零点前 100 毫秒,并持续 100 毫秒。最后,保存该工具,然后将最近预处理的文件拖入窗口左上角的输入文件框中,并点击运行。
在电极CZ处,典型的ERP波形在约400毫秒时对无关条件的反应幅度大于相关条件。此外,这些地形图显示了400至500毫秒时间窗内平均的无关条件与相关条件之间的差异。临床群体(如自闭症谱系障碍个体)在对词语反应时可能表现出较小的N400效应,提示其在词汇语义加工方面存在困难。
刺激材料制备完成且任务准备就绪后,每位受试者的脑电图(EEG)测试及预处理过程大约需要一个半小时。该技术为自闭症领域的研究人员提供了一种独特的方法,用于探究自闭症谱系障碍个体在不同感觉通道中的语义加工过程。在完成该流程后,还可采用其他方法(如功能性磁共振成像)进一步回答更多问题,例如自闭症谱系障碍个体在词汇语义和视觉语义加工背后的神经环路机制。
请记住,与自闭症个体合作有时可能具有挑战性,在进行脑电图(EEG)检测时,可能需要对测试方法进行某些调整或修改。
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本研究采用图片与文字的语义启动事件相关电位(ERP)任务,探究自闭症谱系障碍(ASD)个体的语义加工过程。目的是比较ASD个体与典型发育个体在语言性和非语言性刺激加工上的差异。
语义启动ERP任务为剖析特定模态与全局性语义加工缺陷提供了可靠的框架,有助于在神经发育障碍研究中实现机制层面的风险排除。定量ERP读数(如N400成分)可为认知与转化生物标志物的开发提供高分辨率的靶点验证。该方法增强了早期发现阶段的预测可信度,并为专注于中枢神经系统(CNS)的生物制药研发管线提供基于风险评估的投资组合决策依据。
这种基于ERP的语义启动范式可融入中枢神经系统及神经发育障碍项目的发现至临床前研究连续体系中。