采用事件相关脑电位(ERPs),我们研究在健康人与分裂型性状异常的语义激活大脑抗精神病药物的效果。我们使用的ERP来跟踪不同的变化,大脑活动,脱落的洞察与语义分类相关的认知过程。
在认知神经科学领域,功能性磁共振成像(fMRI)技术是可视化脑功能的常用方法。这是因为其出色的空间分辨率,这使研究人员能够确定与特定的认知过程相关的脑区的一部分。但是,在追求本地化脑的功能,它是相关的要注意的是许多认知,感觉和运动过程具有时间差别是势在必行捕获,即左未了通过磁共振成像的次优的时间分辨率的一个方面。为了更好地理解认知过程,它是这样有利地利用事件相关电位(ERP)的记录作为收集有关脑的信息的方法。它的一些优点包括它的奇妙的时间分辨率,这使得研究人员能够跟随大脑的活动到毫秒的能力。它也直接索引都兴奋性和抑制性突触后电位由其中大部分脑计算执行。这个位于相反的fMRI,其捕获的代谢活性的指标。另外,非侵入性的ERP方法不需要造影条件:原料的ERP可以检查对于只有一个实验条件下,从功能磁共振成像的区分,其中控制的条件必须由实验条件中减去,导致不确定性与实验相关联的观测值或对比条件。虽然它是由它的可怜的空间和皮质下活动分辨率的限制,ERP录音的效用,相对成本效益,以及相关的优势提供了强大的理论基础及其在认知神经科学使用,以追踪神经活动的快速随时间的变化。在努力促进增加其作为研究成像方法的使用,并确保正确和准确的数据采集,本文章将概述 – 在一个范式的框架内使用语义分类研究抗精神病药物的影响s和schizotypy的N400 – 的程序和ERP数据采集相关的关键环节。
而神经影像学的进步已经不可否认增强我们的大脑的功能的理解,这些进步有一个基本上静止强调阐明脑的结构。这随后叶脑网络相对笼罩在朦胧的动态时间特性,神经影像学那些解决这些时间方面,如磁共振成像和近红外光谱法(NIRS),产生相比于脑电图的那是不够的时间分辨率的方法。因此,这是相关的,以便更好地理解和使用ERP的使用记录,其能够产生大量的有意义的信息,否则将是未知的。 ERP的记录是一种非侵入性的分析工具,它允许认知神经科学家跟踪神经活动的快速瞬时调制是由认知,感觉和运动过程中引出。它包括将头皮上的电极捕捉到大n的电突触后的反应euronal人群2至特定的事件或刺激。有效保护率是指在时间上被锁定到的感觉,运动或认知活动的脑电图变化,并且被认为是代表信息处理3中产生的突触后电位的总和。这些ERP的波形的特征是它们的等待时间,振幅,极性和头皮分布,提供了神经学数据的丰富阵列可能刺激进一步的深入了解,有助于认知的神经连接。
ERP系统的记录和脑电图的目标(EEG)是获得关于涉及高阶的基本神经过程,复杂的认知操作4的信息。事件相关电位由它们的负或正的波动,以及其在头皮上的位置以及它们的刺激后发病出现的时间限定。各种的ERP已经与各方面的联系认知过程。例如,我们一直在寻找在N400的事件相关脑电位5,即引起400ms的有意义的刺激如词语6,且其在头皮上的分布是已知的依赖于语义类别发病后的负波形这些刺激。在N400是语义激活的索引,并且有研究表明,它具有用于词语较大幅值激活多个表示,如混凝土的话( 例如 ,香蕉),该激活视觉和口头陈述,相比于抽象的词语( 例如 ,想法),后者激活只是口头表示7,8。研究也支持,即使是轻微的精神分裂症的症状,如schizotypy尺度衡量,都与N400 9的异常过度的语义激活有关的想法。因此,我们正在探索抗精神病药物,从而降低精神分裂症的症状表现,无论是标准化本身异常在N400的健康个体中具有高水平schizotypy的语义激活。这里,在一个语义分类的范例的使用事件相关电位的是有利的,对于研究在N400的抗精神病药物的效果。
由于ERP记录是一种非侵入性且相对经济的方法来评估神经功能,它可以在广泛的领域得到应用,就证明了大量的认知神经科学,神经学,神经心理学,心理语言学ERP研究和认知心理学。它的多功能性使调查人员询问有关的神经活动的相对时序相关问题的研究在一个大的各种领域,包括语言,认知,以及各种精神疾病10,如精神分裂症,双相情感障碍,抑郁症的研究,以及酒精依赖症和它在神经成像的替代方法,如FUNCT提供了很大的优势有理磁共振成像(fMRI)。其中一些包括它的优良的时间分辨率,其阐述的大脑活动到毫秒。 ERP的记录也可以直接索引兴奋性突触后电位(EPSP的)和抑制性突触后电位(IPSPs),通过许多脑计算执行,一些功能磁共振成像不会做。 ERP的记录的另一个优点是,它提供了区分兴奋活性(神经元去极化)的抑制活性(神经hyperpolarizations)的可能性,而在磁共振成像,更大的信号没有被明确地在这两者之间区分。此外,企业资源规划的方法不需要造影条件:原料的ERP可以检查对于只有一个实验条件下,从fMRI的区别,其中的控制条件,必须从实验条件中减去,导致不确定性相关联的实验或对照条件的观测。 ERP录音的效用,相对成本效益和相关优势,提供在认知神经科学中使用的ERP作为一种方法来跟踪神经活动的快速瞬时变化强有力的理由。其次是一步一步的指导,运行脑电图实验,并记录事件相关电位的基础知识。
在我们对N400抗精神病药物治疗的效果的调查,我们发现,在安慰剂条件下,前N400s是在具有高schizotypy比低schizotypy受试者个体大。然而,在服药状况,额叶中央N400s较小,但仅在高schizotypy的个人。因此,在服药被视为高分裂型个体,这证实了先前的研究说明与抗精神病药物治疗的精神分裂症患者,相对于服用安慰剂的患者11,12较小的前N400s减少这些大额叶中央N400s。在具有低schizotypy个人,有药物没有影响。这些研究结果与正确执行协议的获得,以及对收集清晰和准确的数据的重要性发言。
为了确保准确,有效的结果,有几个关键点需要注意。对获得良好的信号,这是至关重要的盖是紧密地贴合,并放置使矢状电极是恰好在中间,该阻抗被调整。帽过大可降低录音质量,因为这将是更难减少阻抗13。同样重要的是,与会者明白,他们必须避免过度的运动,眨眼,或弯曲的表面和颚肌,因为这些操作将引入变化,脑电图痕迹和可能使数据的解释很困难14。实验结束后,设备必须正确清洗,以确保该电极不被堵塞用凝胶残余物,这可能会影响以后的信号采集。
如果有信号的问题,如噪音或平线,检查,以确保地面和参比电极连接是否正确。减少这些电极的阻抗可以降低噪声,因此,如果有在所述的连接问题,重新应用凝胶和重新从头电极下方的头皮。如果有myograms,让被摄体,然后再继续放松。在设计该实验中,它是相关于ERP的记录,该实验设计占时序方面,如刺激呈现和短暂的时间周期,允许参与者闪烁的持续时间。
在开始一个脑电图实验,以了解有关的限制是重要的。空间分辨率相对较差可能是要考虑的事情,以及使用脑电图阐明皮质下活动的难度。通过闪烁和肌肉的活动引入的噪声也是不利的,并获得了神经信号,因为他们通过脑脊液,脑膜和颅骨传递被弄脏。这些限制可能会用其他影像学方法independently-,如磁共振成像,近红外光谱&#解决8211;或者通过脑电图与这些替代方案的完美组合。然而,如前面提到的那样,这些方法也携带其自身的局限性。必要的对比条件和功能磁共振成像缺乏基线和极性都是明显的例子。相对于另一种脑成像技术,ERP系统记录有许多优势 – 最特别是其显着的时间分辨率,这是在毫秒数量级。这也是非侵入性和最小不舒服的参与者,并没有与任何显著风险或危险有关。 ERP的记录是经济上可行的,特别是相对于诸如功能性磁共振成像(fMRI)和正电子发射断层扫描(PET)15其它神经成像技术。它提供了一个外表成中发生的认知,感觉和运动过程中的神经元的活动,并在将来,可以适用于探索前意识流程。
The authors have nothing to disclose.
笔者想承认脑与行为研究基金会的慷慨支持。
EEG acquisition software (Scan 4.5) | Neuroscan | http://www.neuroscan.com/scan.cfm | |
Digital EEG Amplifier (NuAmp) | Neuro Scan Labs | http://www.neuroscan.com/documents/AF573-01%20CURRY%20NuAmpsExpressPRESSD4.pdf | |
2 computers | |||
Matlab | The MathWorks, Inc | http://www.mathworks.com/products/matlab/ | |
EEGLab Matlab toolbox | http://sccn.ucsd.edu/eeglab/ | ||
ERPLAB Toolbox | http://erpinfo.org/erplab | ||
Stimulus generation software | E-Prime | ||
ECI Electrode cap | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/caps/ | |
Special Head Measuring Tape (4 Colour ribbon) | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Disposable Sponge Disks | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
EEG Abrasive Skin Prepping Gel (Nuprep) | Weaver and Company | http://www.weaverandcompany.com/nuprep.html | |
Body harness | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Cap straps | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Electro-gel | Electro-cap International, Inc | ||
Blunt needle (BD Vacutainer PrecisionGlide Multiple Sample Needle) | Becton, Dickinson and Company | 367211; see http://www.bd.com/resource.aspx?IDX=7559 | |
Syringe | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
2 Ear Electrodes | Electro-cap International, Inc | http://www.electro-cap.com/index.cfm/supplies/ | |
Alcohol wipes | |||
Red pencil | |||
Cotton swabs | |||
Facilities and supplies for participants to wash their hair after the experiment- sink, shampoo, comb, towels, hair dryer |