2024年5月16日发(作者：台风路径实时发布)

事件相关电位原理与临床应用

四川大学华西临床医学院 郑重

一、前言

人脑的心理活动过程正常与否，取决于复杂的相互联结神经网络的功能。人脑在接受内部和外界众多

复杂刺激时都会使脑电活动产生相应改变。 人脑通过感觉、知觉、记忆、思维等过程反应客观事物的同

时，也就是识别和处理复杂任务的能力。人脑的活动包括信息的接受、编码、储存、提取和使用。这些功

能取决于复杂的相互连接的神经网络的功能，并且反应人脑的不同功能。

人脑在接受内部和外部众多复杂信息的时候，都会使脑电产生相应的改变，事件相关电位是一种以刺

激事件呈 “ 锁时 ” 关系的脑电活动分析技术。临床常规的事件相关电位包括失匹配负波、P300、关联

性负变和感觉门控电位P50等等。

二、 心理学事件与事件相关电位成因

(一) 瞬时记忆、短时记忆和长时记忆的形成

人类的记忆包括瞬时记忆、短时记忆和长时记忆。短时记忆也称为工作记忆，是一种短暂时刻的知

觉，是一系列事物前后联系的关键。在事件相关电位形成中具有重要的作用。

（二） 人脑认知过程中的信息加工通道

人脑在认知过程中的信息加工具有自动加工和控制加工以及相应的加工通道，即自动加工通道和选择

性注意通道。

1. 自动加工

所谓自动加工是快速的、没有意识参与的、不受短时记忆容量限制的信息自动提取过程，也就是信息

的摄取。

2.控制加工

控制加工则是缓慢的、有意识参与的、有记忆容量限制的深度加工过程。控制加工以系列整合的方式

将外界的信息的不同特征加以整合，形成认识对象的知觉，这就是信息的 “ 消化 ” 过程。

（三） 自动加工和控制加工的过程

外来的信息到达记忆，通过对信息特征与记忆痕迹进行比较，如果两者匹配则记忆痕迹得到巩固。如

果是不匹配的新奇刺激和要求做出反应的刺激，则导致记忆痕迹的更新，并引起定向反应。信息经过比

较，定向的指向更深层次的准备机制，感觉机制指向输入信息的进一步分析，将其整合到已有的表征中形

成新的表征，并对现有的层核进行相应的修正，以调整应付未来的策略。而运动机制则指向输出器官作出

运动反应。

（四） 人脑对标准化刺激信息的加工

根据信息在人脑中自动加工与控制加工理论，在给予一定频率和完全相同的刺激时，只形成短时期记

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忆巩固和一定规律的主观节拍。当出现刺激偏离而不告知受试者作出反应时，信息处理进入到自动加工与

定向反应阶段。如要求受试者作出反应，信息处理进入到控制加工及以后的阶段。

三、 临床常用 ERP 技术简介

（一） P300

1.方法学

通过微机程序给出一系列出现概率较高 (80%) 的非靶刺激 NTS(1000Hz 音频、 60dB) 中，随机给出

一系列出现概率较低 (20%) 的靶刺激 TS(2000Hz 音频、 80dB) ，又称为 oddball 刺激。

主要通过听觉的标准以偏离刺激诱发，在一系列的低频、低调短声音中随机的插入少量的高频高调短

声音，受试者对高频高调短声音作出计数、按键等反应时，在头皮上可以记录到以反应呈 “ 锁时 ” 关

系的感觉诱发电位。这就是P300。

2. P300 的主要成分

包括外源性成分和内源性成分。外源性成分： N100(N1) 和 P200(P2) ，与刺激物理参量和大脑生理

机制有关。内源性成分： N200(N2) 和 P300(P3) ，与心理活动有关。

在感觉诱发电位中，N指波形向上的负相波，Negative，P指波形向下的正相波，Positive。N和P后面

的数字是指诱发电位不同程度的潜伏期。P300包括N100、P200和P300。

N100 ：反映大脑感觉功能。 P200 ：反映感觉过程的结束。 在P300中，各成分还可以划分为亚成

分，如N200可以划分为N2a、N2b，P3a可以划分为P3a和P3b。其中N2a可能反应自动加工，N2b可能反应控

制加工。

P300中的P3其实是狭义的P300，P3a与定向活动有关， 无需主动注意参与。

P3b是认知电位， P3b 可能当注意力用于刺激信息的评估及随后的记忆更新时产生。

P3b以后的上升支也称为慢波或N350，目前也有研究证实与刺激材料的情绪性有关，可能成为客观研

究情绪的参数。

（二） 失匹配负波 (MMN)

非注意状态下 oddball 听觉刺激模式诱发，通过低概率事件 ( 偏离刺激 ) 诱发的 ERP 波形减去高

概率事件 ( 标准刺激 ) 诱发的 ERP 得到的第一个负相波形。

失匹配负波必须是在P300检测之前，实际上是非注意条件下的被动模式P300，由于没有主动注意参

与，所以不存在控制加工过程和P3b波，通过标准刺激波形减去偏离刺激波形所得到的差异波就是失匹配

负波。

失匹配负波的发生多倾向于记忆痕迹学说，即 高概率事件不断重复，在脑内留下记忆痕迹 , 新奇刺

激自动与之比较，因不匹配而产生反应。

同时 失匹配负波是自动加工的有利证据，也是注意开关系统前注意起始阶段的反应。 非意注意状态

下 oddball 听觉刺激诱发的 P3a 则可能是 “ 注意开关系统 ” 启动的结果。

（三）感觉门控电位 P50

1. 感觉门控及意义

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感觉门控是大脑的一种正常功能， 指大脑能抑制无关的感觉刺激输入，使大脑更高级的功能不被无

关感觉刺激所超载。 SG 对新奇刺激的出现或在连续刺激中发生变化时进行反应；使进人的无关刺激最小

化或停止反应。 对大脑能够过滤无关信息，有效处理有用信息具有重要意义。感觉门控缺失可导致各种

精神症状和睡眠障碍。 SG 缺损能导致无关刺激超载，大脑受到大量无关刺激的超载可导致与注意有关的

各种精神症状 , 如控制不住地反复想问题，头脑不能安静等。

2. 方法学

感觉门控电位P50的原理，可以用不应期来解释，在第一次刺激一段时间以内给予第二次刺激，诱发

的反应刚好落在前一次反应的不应期中，所以第二次刺激诱发的反应波幅受到抑制。如果第一次反应的不

应期缩短，第二次刺激诱发的波幅就相对增高。这就说明大脑感觉门控功能下降，大脑不能抑制第二次反

应的波幅。

我们的大脑就像一座电影院，正常情况下有票的才能进来，看电影的秩序不受到干扰，如果电影院的

门卫不管事了，有票的和没有票的都挤在里边互相干扰，没有办法看电影了，这就是门控缺失。

3. P50 检测参数

这是P50的测试参数，包括S2和S1的波幅比以及抑制度。 测试刺激 S2 与条件刺激 S1 引出的 P50

波幅比称为 P50 抑制 (S2/S1 波幅比 ) ；抑制度： 100(1-S2/S1 波幅比 ) 等。

（四） 关联性负变 (CNV)

1. 方法学

以短纯音作为预警刺激 (S1) ， 1-2 秒后以闪光刺激作为命令刺激 (S2) ，嘱受试者接受 S1 后对

S2 引起警觉，当接受 S2 后作出按键反应关闭 S2 。受试者在接受 S1 并等待 S2 的过程中，头皮可记

录到一系列负相偏转电位 ( 称为命令信号后前负变化或期待波 ) ，当作出按键反应关闭 S2 时，电位转

为正相 ( 命令信号后负变化， PINV) ，随后回到基线。

关联性负变反应的心理活动相当于赛道上运动员对发令员发出的 “ 预备跑 ” 所做出的心理反应，

称为期待心理反应。预警刺激诱发的脑电负相变化称为期待波和命令信号前负变化，命令刺激诱发的脑电

负相变化称为运动前准备电位和命令信号后负变化。

2. CNV 与注意 - 唤醒机制

当人处于注意状态，心理活动选择了某个对象时，就产生了一定强度的唤醒水平。在一定的唤醒状态

下，注意力与唤醒具有一致性，但过度的唤醒则使注意力分散。唤醒水平又与焦虑水平密切相关，高度的

唤醒状态就意味着高水平的焦虑，从而又使注意力涣散。

3. 影响 CNV 的内源性因素

关联性负变可以反应人类的注意与唤醒机制。注意水平与关联性负变波幅呈正相关。当注意水平提高

时，关联性负变波幅也提高，反之则降低。但唤醒水平并非始终与注意水平和关联性负变波幅呈正相关。

当唤醒水平增高到一定程度则注意水平和关联性负变波幅开始降低，所以过度唤醒时关联性负变波幅反而

降低。

不同唤醒水平对注意与 CNV 的影响。唤醒水平增高可引起注意力提高，使 B 点波幅抬高和期待波面

积增大、 PINV 延长 (C 点回到基线的时间延后 ) ；唤醒水平降低导致注意力下降，可使 A 点延迟和 B

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点波幅降低、面积缩小或波形倒转成为关联性正变 (CPV) ；唤醒水平过度增高不仅引起 PINV 时程延长

或 C 点不能回到基线，而且反而引起注意力涣散和分心，使 A 点延后和 B 点波幅降低、面积缩小或波

形倒转成为 CPV 。

临床上关联负变可能出现以下几种情况。当唤醒水平一定程度增高时关联负变波幅和面积增大，A点

提前，PINV时限延长，这种状况可能出现于具有焦虑症状的精神障碍。如焦虑症、双相情感障碍的躁狂相

等。第二，当唤醒水平降低时，A点延迟，关联负变波幅降低或倒转，关联负变波幅面积缩小，这种状况

可能处于单相抑郁和具有阴性症状的精神分裂症。第三，当过度唤醒时，关联负变的A点延迟，关联负变

的波幅降低，波形面积缩小或者波形倒转，而且PINV时限延长或不能回到基线，这种状况可能出现于具有

焦虑抑郁和躁狂症状的精神障碍，如焦虑性抑郁、具有阳性症状的精神分裂症和双相情感障碍的抑郁相

等。

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