田柳青

摘要|ERP技術(shù)是理解心理及其相應(yīng)的腦活動(dòng)的一個(gè)十分便利的工具。本文對(duì)文獻(xiàn)中使用ERP 技術(shù)的常用實(shí)驗(yàn)范式如Go/Nogo范式，Oddball范式，F(xiàn)lanker范式，Stroop范式等進(jìn)行介紹、舉例、分析和總結(jié)，以厘清它

們之間的異同，避免在研究中的誤用或錯(cuò)用。

關(guān)鍵詞|事件相關(guān)電位;Go/Nogo范式;Oddball范式;Flanker范式;Stroop范式

Copyright?2022byauthor（s）andSciScanPublishingLimited

ThisarticleislicensedunderaCreativeCommonsAttribution-NonCommercial4.0InternationalLicense.https：//creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

1??? 引言

ERP的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)的階段。在1929年，漢斯·伯格證明將電極放在人的頭皮上，可以測(cè)量人的腦電活動(dòng)，通過(guò)技術(shù)的處理，可以放大這個(gè)信號(hào)，以及觀測(cè)其具體的變化。這就是腦電圖（EEG）。隨后，經(jīng)歷了幾位科學(xué)家的努力，最終才使人們相信，這種信號(hào)并不是偽跡，而是真正存在的人腦的神經(jīng)電活動(dòng)。隨后的幾十年里，科學(xué)家的研究不斷證明，EEG無(wú)論是在科學(xué)領(lǐng)域還是在臨床上都非常有用，但是也發(fā)現(xiàn)了一些不足，比如對(duì)EEG的測(cè)量只是對(duì)大腦神經(jīng)電活動(dòng)的一種粗糙的整體性的測(cè)量，而很難觀測(cè)到某一個(gè)具體的認(rèn)知過(guò)程是什么樣的。后來(lái)，研究者使用簡(jiǎn)單平均的技術(shù)，把某些認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)事件相關(guān)的神經(jīng)反應(yīng)提取出來(lái)，于1939年發(fā)表了清醒的人類感覺(jué)ERP記錄，這就是事件相關(guān)電位的獲得。

現(xiàn)代的ERP研究開(kāi)始于1964年，沃爾特發(fā)現(xiàn)了“關(guān)聯(lián)性負(fù)變化”，這是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)認(rèn)知性的ERP 成分。他在實(shí)驗(yàn)中，先給被試一個(gè)警告的信號(hào)，然后再呈現(xiàn)靶刺激，讓被試對(duì)靶刺激做按鍵反應(yīng)，這時(shí)，在警告信號(hào)和靶刺激之間的一小段空暇時(shí)間里，能夠觀察到額部的一個(gè)巨大的負(fù)電壓，這顯然是被試對(duì)即將出現(xiàn)的靶刺激的一種準(zhǔn)備，它就是關(guān)聯(lián)性負(fù)變化（CNV）。在同期，研究者們還有另外一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，即發(fā)現(xiàn)了P300成分，它的峰值在刺激后的300ms左右，主要發(fā)生在被試不能預(yù)測(cè)下一個(gè)刺激是視覺(jué)刺激還是聽(tīng)覺(jué)刺激時(shí)。當(dāng)他能預(yù)測(cè)時(shí)，那么這個(gè)成分就會(huì)大大地減小。此后研究者們對(duì)于P300以及其他的ERP成分的識(shí)別、實(shí)驗(yàn)中ERP信息的記錄與分析上進(jìn)行了大量的研究，這大大加深了人們對(duì)于ERP的認(rèn)識(shí)，為以后探索那些有科學(xué)意義的認(rèn)知問(wèn)題提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。

后來(lái)，隨著時(shí)間的推移，具有廣泛科學(xué)意義的研究逐步增加，這使得ERP技術(shù)的聲望不斷提高，并且與PET和fMRI一道，為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究做出了重要的貢獻(xiàn)。

總而言之，人們對(duì)于ERP的特性和成分的認(rèn)識(shí)正在逐漸加深，應(yīng)用ERP技術(shù)對(duì)認(rèn)知過(guò)程進(jìn)行探討的研究層出不窮。ERP技術(shù)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。首先，ERP能夠測(cè)量從刺激呈現(xiàn)之前到個(gè)體做出反應(yīng)之后的連續(xù)時(shí)間段里腦電的變化情況，這就能夠精確的判斷受到實(shí)驗(yàn)操作影響的是哪個(gè)認(rèn)知過(guò)程。而行為實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)和正確率測(cè)量則無(wú)法確定究竟是哪個(gè)認(rèn)知過(guò)程的變化而導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)或正確率變化。比如，在經(jīng)典stroop任務(wù)中，使用ERP 技術(shù)能精確的確定辭色不一致的沖突條件下，到底是因?yàn)橹X(jué)過(guò)程的變慢，還是反應(yīng)過(guò)程受到影響。其次，ERP能夠在沒(méi)有行為反應(yīng)的情況之下，提供一種關(guān)于刺激處理的實(shí)時(shí)測(cè)量。比如，在Go/Nogo實(shí)驗(yàn)范式中，我們可以對(duì)注意刺激和忽略刺激的反應(yīng)進(jìn)行比較，這時(shí)使用ERP對(duì)腦電進(jìn)行記錄，就很可能對(duì)不要求反應(yīng)的忽略刺激進(jìn)行內(nèi)隱的監(jiān)測(cè)，這種實(shí)時(shí)信息處理的內(nèi)隱監(jiān)測(cè)能力是ERP的最大的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，ERP還具有無(wú)創(chuàng)傷性，時(shí)間分辨率高，費(fèi)用不太昂貴等等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)讓ERP技術(shù)能夠經(jīng)久不衰，在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究中能夠持續(xù)的發(fā)光發(fā)熱。

盡管有行為研究和其他技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，ERP技術(shù)仍然免不了許多局限。首先，最明顯的缺點(diǎn)是，ERP成分的功能和意義實(shí)際上遠(yuǎn)沒(méi)有行為反應(yīng)的功能和意義這樣清楚。比如，兩種條件下反應(yīng)時(shí)差異為120ms，那么這個(gè)120ms的含義是比較清楚的，即二者在信息的編碼，處理和做出反應(yīng)的時(shí)間差距。但是如果兩個(gè)ERP成分的潛伏期存在一定差異時(shí)，如果沒(méi)有精確的假設(shè)和推理，就基本上得不到結(jié)論，因而相較于其他的測(cè)量手段，ERP測(cè)量所得到的結(jié)果是更難解釋的。其次，由于ERP 比較小，所以必須通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)試次來(lái)彌補(bǔ)。ERP實(shí)驗(yàn)中，通常都需要在每種條件每個(gè)被試下進(jìn)行50，100甚至更多的試次才能獲得比較好的結(jié)果，這就帶來(lái)了很大的限制。除此之外，ERP的空間辨別力較差，空間定位基本上是不準(zhǔn)確的，且無(wú)法估計(jì)ERP定位的誤差，除非在特殊的條件之下。

使用ERP技術(shù)，就必須使用合適的實(shí)驗(yàn)范式。何謂“合適”，或許也不見(jiàn)得有十分準(zhǔn)確的劃定范圍。但是，從文獻(xiàn)和相關(guān)著作中進(jìn)行總結(jié)概括，就能發(fā)現(xiàn)將常被使用到的有Go/Nogo 實(shí)驗(yàn)范式，Stroop 范式，Oddball范式和Flanker范式及其相關(guān)的變式。下面對(duì)各種實(shí)驗(yàn)范式和變式進(jìn)行介紹，并舉例說(shuō)明。

2??? 相關(guān)實(shí)驗(yàn)范式

2.1 Go/Nogo實(shí)驗(yàn)范式

Go/Nogo聯(lián)想測(cè)驗(yàn)是由諾塞克和巴納吉（2001）為了彌補(bǔ)內(nèi)隱聯(lián)想測(cè)驗(yàn)（IAT）的不足而提出的實(shí)驗(yàn)范式，它保留了經(jīng)典IAT中的兩個(gè)關(guān)鍵任務(wù)，同時(shí)又采用信號(hào)檢測(cè)論中的辨別力指數(shù)為指標(biāo)。

該范式要求被試對(duì)一些刺激做出反應(yīng)而忽略另外的一個(gè)刺激。例如，要測(cè)量被試對(duì)狗熊的態(tài)度，那么就呈現(xiàn)狗熊、褒義詞和貶義詞三類刺激，然后將“狗熊 + 褒義詞”和“狗熊 + 貶義詞”作結(jié)合，制作成實(shí)驗(yàn)材料，讓被試對(duì)“狗熊 + 褒義詞”組合而忽略“狗熊 + 貶義詞”，在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)中，讓被試做相反的反應(yīng)，然后記錄反應(yīng)時(shí)，正確率等指標(biāo)，利用信號(hào)檢測(cè)論的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

對(duì)于Go/Nogo范式來(lái)說(shuō)，它可以結(jié)合ERP技術(shù)來(lái)測(cè)量被試的抑制控制能力，讓被試根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的，抑制不必要的優(yōu)勢(shì)反應(yīng)或者習(xí)慣化反應(yīng)，即反應(yīng)抑制。研究發(fā)現(xiàn)，與測(cè)驗(yàn)反應(yīng)抑制相關(guān)的ERP成分是N200。N200反映了沖突監(jiān)控及抑制的過(guò)程與強(qiáng)度，在非沖突的條件下（即Go反應(yīng)），N200的波幅比沖突條件下（Nogo反應(yīng)）要更小。

2.2 Flanker范式

該實(shí)驗(yàn)范式又稱側(cè)抑制任務(wù)，是由艾瑞克森（Eriksen）（1974）等人在探究干擾字母對(duì)目標(biāo)字母識(shí)別的影響中最先使用的研究范式。當(dāng)被試判斷屏幕中居中的目標(biāo)刺激時(shí)，如果目標(biāo)刺激兩側(cè)的干擾刺激與目標(biāo)刺激相反，那么對(duì)于目標(biāo)刺激的反應(yīng)就要慢于目標(biāo)刺激和干擾刺激相同的情況下，正確率也要更低。

Flanker范式同樣可以結(jié)合ERP 技術(shù)來(lái)測(cè)量被試的干擾抑制控制。

在近期的一項(xiàng)研究中（陳晨等，2020），研究者使用Go/Nogo范式、Flanker范式分別研究反應(yīng)抑制活動(dòng)和干擾抑制活動(dòng)的心理和神經(jīng)電生理機(jī)制。在實(shí)驗(yàn)中，Go/Nogo范式首先呈現(xiàn)注視點(diǎn)1.5s，隨后是刺激圖片呈現(xiàn)1.5s，要求被試對(duì)刺激X不做反應(yīng)，而對(duì)其他的字母刺激做出反應(yīng)，一共進(jìn)行150次，同時(shí)記錄腦電信號(hào)。在Flanker范式中，首先給被試呈現(xiàn)注視點(diǎn)1.5s，然后呈現(xiàn)刺激圖片1.5s，要求被試判斷刺激圖片中央箭頭的方向，箭頭向左就點(diǎn)左鍵，向右點(diǎn)右鍵。

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在沖突條件下，被試的錯(cuò)誤率比非沖突條件下更高，且誘發(fā)了更大的N200波幅。其中Go/Nogo范式誘發(fā)的波幅比Flanker波幅更大，潛伏期更長(zhǎng)，二者都激活了額區(qū)。這些研究結(jié)果表明，反應(yīng)抑制和干擾抑制都有效的反映了抑制控制過(guò)程，且兩種抑制控制誘發(fā)的N200主要位于額區(qū)。額區(qū)是與計(jì)劃、執(zhí)行等高級(jí)認(rèn)知功能相關(guān)聯(lián)，這是使活動(dòng)服從于目的、動(dòng)機(jī)和意圖，對(duì)生存有重要意義。與此同時(shí)，兩種抑制過(guò)程也存在差異，即反應(yīng)抑制的腦電激活強(qiáng)度高于干擾抑制，這說(shuō)明反應(yīng)抑制更加困難，需要消耗更多的認(rèn)知資源。研究還發(fā)現(xiàn)，干擾抑制主要涉及早期的認(rèn)知加工階段，反應(yīng)抑制主要涉及后期加工階段對(duì)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)的調(diào)整和抑制。研究揭示了兩種實(shí)驗(yàn)范式的異同，這對(duì)于未來(lái)進(jìn)行相關(guān)研究提供了一些有益的指導(dǎo)。

2.3 Stroop范式

經(jīng)典Stroop范式是呈現(xiàn)不同顏色書寫的單詞，要求被試報(bào)告單詞的顏色，而忽略詞義。當(dāng)詞的顏色和意義一致時(shí)，被試報(bào)告的速度最快，而當(dāng)單詞顏色和詞義不一致時(shí)，報(bào)告的速度就很慢。后來(lái)馬塞爾對(duì)之進(jìn)行改進(jìn)，形成了Stroop啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)，即先呈現(xiàn)一個(gè)啟動(dòng)詞（如紅），然后呈現(xiàn)一個(gè)色塊（如綠色色塊），要求被試報(bào)告色塊的顏色。如果這種啟動(dòng)效應(yīng)存在，那么在啟動(dòng)詞和色塊顏色一致的情況下，被試報(bào)告的速度要比不一致條件下快。更進(jìn)一步的，采用掩蔽技術(shù)對(duì)啟動(dòng)詞進(jìn)行掩蔽，從而研究不同的知覺(jué)條件下，啟動(dòng)效應(yīng)是否都存在。如果知覺(jué)可以在無(wú)意識(shí)條件下存在，那么掩蔽就不能消除啟動(dòng)效應(yīng)。

研究者（陳瓊等，2020）使用Stroop范式，結(jié)合ERP 技術(shù)考察了聽(tīng)障兒童的認(rèn)知抑制控制的行為特點(diǎn)和腦內(nèi)時(shí)程特點(diǎn)。與Stroop沖突效應(yīng)相關(guān)的腦電成分是N450和SP。其中N450 是在認(rèn)知抑制控制過(guò)程中監(jiān)測(cè)沖突的，持續(xù)電位SP 在認(rèn)知抑制控制過(guò)程中主要起到?jīng)_突解決和沖突適應(yīng)的作用，但是這一成分有個(gè)明顯的缺陷，即存在不穩(wěn)定性。該研究在情緒圖片庫(kù)中選擇了10張男性10張女性的中性情緒面孔圖，圖片上寫男或者女，要求被試判斷圖片的性別，而忽略上邊的字。這里，面孔與字的含義相同為非沖突條件，不同則為沖突條件。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先呈現(xiàn)注視點(diǎn)500ms，然后是空屏，緊接著是

刺激圖片呈現(xiàn)1000ms，隨后又有一個(gè)空白，進(jìn)入下一個(gè)試次。結(jié)果發(fā)現(xiàn)一致條件下反應(yīng)快于不一致條件，且在不一致條件下，N450和SP的激活程度都比較高。對(duì)于聽(tīng)障兒童來(lái)說(shuō)，枕區(qū)N450負(fù)激活程度顯著高于正常兒童，任務(wù)完成正確率也顯著的低。這些結(jié)果說(shuō)明，在不一致的條件下，個(gè)體都需要投入更多的認(rèn)知資源，聽(tīng)障兒童盡管投入了較多的努力，但是任務(wù)正確率依然很低，表明他們?cè)谡J(rèn)知抑制控制的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)沖突的信息和抑制無(wú)關(guān)信息的認(rèn)知資源都是十分有限的，而沖突解決機(jī)制可能是沒(méi)有問(wèn)題的，SP在沖突條件下的顯著正激活表明Stroop 任務(wù)中出現(xiàn)了沖突解決效應(yīng)，但是這里需要慎重下結(jié)論，因?yàn)闊o(wú)法排除SP的不穩(wěn)定性。

2.4 Oddball范式

Oddball范式是指采用兩種或以上的視覺(jué)或者聽(tīng)覺(jué)刺激進(jìn)行持續(xù)的交替呈現(xiàn)，且不同刺激呈現(xiàn)頻率相差較大，根據(jù)刺激頻率的差異來(lái)研究被試的腦活動(dòng)。它有較多種操作模式，如，有兩種刺激，標(biāo)準(zhǔn)刺激的呈現(xiàn)概率為70%，偏差刺激為30%，要求被試對(duì)偏差刺激做反應(yīng);或者在這些刺激中插入缺失刺激，要求被試對(duì)缺失刺激做出反應(yīng)等。它可以引發(fā)ERP的P300等成分。

近些年使用較多的是雙選擇Oddball范式，這是經(jīng)典范式的修訂版，即要求被試對(duì)大概率的標(biāo)準(zhǔn)刺激和小概率的偏差刺激做出兩類不同的按鍵反應(yīng)。由于標(biāo)準(zhǔn)刺激的頻率較大，因而被試對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刺激的反應(yīng)就成為優(yōu)勢(shì)反應(yīng)。當(dāng)偏差刺激出現(xiàn)時(shí)，被試需要抑制優(yōu)勢(shì)反應(yīng)，而確保對(duì)偏差刺激做出正確的反應(yīng)。

研究者采用雙選擇Oddball范式對(duì)負(fù)性情緒干擾行為抑制控制進(jìn)行研究（辛勇、李紅、袁加錦，2010）。選用的標(biāo)準(zhǔn)刺激是一張凳子的自然景物圖，而偏差刺激是不同效價(jià)的情緒圖片，首先呈現(xiàn)注視點(diǎn)300ms，然后是一個(gè)隨機(jī)空屏，緊接著是刺激圖片。被試對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刺激和偏差刺激進(jìn)行不同的反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，負(fù)性條件下的反應(yīng)時(shí)顯著長(zhǎng)于中性和正性，偏差刺激引起的顯著行為抑制效應(yīng)，集中表現(xiàn)為P300的活動(dòng)偏差。除此之外，負(fù)性條件下N200的潛伏期也顯著的更長(zhǎng)。這些結(jié)果表明，負(fù)性條件下，人腦抑制加工會(huì)增強(qiáng)，導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)增加。由于N200是沖突監(jiān)控中注意分配的直接指標(biāo)，其潛伏期代表反應(yīng)沖突覺(jué)察的速度，所以在負(fù)性條件下，被試消耗了更多的認(rèn)知資源，且覺(jué)察反應(yīng)沖突的速度也比較慢。人類對(duì)負(fù)性情緒事件存在加工偏向，容易導(dǎo)致任務(wù)相關(guān)維度加工的不足，所以個(gè)體需要克服對(duì)情緒維度的加工偏向，從而有效的監(jiān)控反應(yīng)沖突并完成行為抑制控制。

3??? 總結(jié)

ERP技術(shù)經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)的時(shí)間才發(fā)展的比較完備，盡管仍存在很多缺陷，但是在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究中仍然有不可替代的地位。在使用ERP技術(shù)研究認(rèn)知機(jī)制的文獻(xiàn)中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上述這4種實(shí)驗(yàn)范式被使用，還有更多的實(shí)驗(yàn)范式可以選用，但是這幾種是十分經(jīng)典又廣泛運(yùn)用的。因而在本文中對(duì)之進(jìn)行了回顧，梳理和舉例，以求加深對(duì)其的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性的理解，便于在未來(lái)的研究中，能夠選用最合理的實(shí)驗(yàn)范式，得到最科學(xué)的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]陳晨，王宇，鐘閏清，等.基于ERP的抑制控制實(shí)驗(yàn)范式對(duì)比分析[J].中國(guó)臨床心理學(xué)雜志，2020，28（5）：867-871.

[2]陳瓊，趙俊峰，谷璜，等.聽(tīng)障兒童認(rèn)知抑制控制的腦電特點(diǎn)[J].心理發(fā)展與教育，2020，36（3）：275-282.

[3]郭秀艷.實(shí)驗(yàn)心理學(xué)[M].北京：人民教育出版社，2004.

[4]賈麗萍，盧國(guó)華，宋玉萍，等.負(fù)性情緒啟動(dòng)對(duì)特質(zhì)焦慮個(gè)體行為抑制的影響機(jī)制[J].心理與行為研究，2019，17（5）：604-612.

[5]拉克，S-J.事件相關(guān)電位基礎(chǔ)[M].范思陸，等譯.上海：華東師范大學(xué)出版社，2009.

[6]辛勇，李紅，袁加錦.負(fù)性情緒干擾行為抑制控制：一項(xiàng)事件相關(guān)電位研究[J].心理學(xué)報(bào)，2010，42（3）：334-341.

[7]朱瀅.實(shí)驗(yàn)心理學(xué)：第二版[M].北京：北京大學(xué)出版社，2009.

ClassicalExperimentalParadigmfortheEvent-RelatedPotentials（ERP）

TianLiuqing

SchoolofPsychology，NanjingNormalUniversity，Nanjing

Abstract：Event-RelatedPotentials（ERP）technologyisaveryconvenienttoolforunderstandingpsychologyanditscorrespondingbrainactivity.ThispaperintroducesthecommonexperimentalparadigmsusingERPtechnologyintheliterature，suchasGo/Nogoparadigm，Oddballparadigm，F(xiàn)lanker paradigm， Stroop paradigm， in order to clarify their similarities and differences and avoid misuseintheresearch.

Key words： Event-Related; Potentials （ERP）; Go/Nogo paradigm; Oddball paradigm; Flanker paradigm;Stroopparadigm