蔡秋菊，羅燦煌，張鳳華，張　燁

(1.杭州師范大學認知與腦疾病研究中心，杭州 311121；2.江西師范大學心理學院，江西省心理與認知科學重點實驗室，南昌 330022)

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識別電位概述*

蔡秋菊1，羅燦煌1，張鳳華2，張燁1

(1.杭州師范大學認知與腦疾病研究中心，杭州 311121；2.江西師范大學心理學院，江西省心理與認知科學重點實驗室，南昌 330022)

摘要：識別電位是指當被試看到可識別刺激如字詞、圖形、面孔時，視覺系統(tǒng)的相應區(qū)域?qū)ψ⒁庵赶虻拇碳ぷ龀龅碾娚矸磻?，這一反應在200～250ms時達到峰值。這一ERP成分屬于新興的事件相關電位，并在語言學習和精神病診斷等不同的領域得到了有效的應用。本文從其實驗研究的角度系統(tǒng)地介紹了識別電位的研究范式、研究材料的選擇以及這一ERP反應與N170、P3、N400等成分的區(qū)別。最后，本文對RP的發(fā)展做了簡要的評論。

關鍵詞：識別電位；事件相關電位；可識別刺激

*基金項目：國家自然科學基金青年項目(31400974)，浙江省自然科學基金青年項目(Q14C090016)。

識別電位(RecognitionPotential，RP)，是由美國紐約州立大學的布魯克林醫(yī)學中心生理系的Rudell教授于20世紀90年代首次發(fā)現(xiàn)的，是一個新興的事件相關電位。Rudell等指出，RP是反映人類視覺加工的一個重要腦電指標(Rudell&Hu，2010)。這一指標在不同的領域得到了有效的應用。在語言學習領域，RP能區(qū)分個體書面閱讀能力的高低。Rudell和Hua(1997)最早發(fā)現(xiàn)，RP潛伏期變化與個體的美國研究生入學考試(GraduateRecordExamination，GRE)測驗分數(shù)存在較高的負相關(r=-0.74)；RP也被用于測量第二語言學習者二語詞匯掌握的好壞程度(Rudell&Hu，2010)。在精神病診斷領域，RP用于評估思維障礙病人的語義加工異常程度。Martín-Loeches，Muoz，Casado，Hinojosa和Molina(2004)發(fā)現(xiàn)，思維障礙(ThoughtDisorder)病人的RP反應強度顯著低于常人和其他精神病人；相對于經(jīng)典的N400成分，RP在評價這類病人的語義加工的異常方面有更好的效度。根據(jù)RP的這些反應特性，本文把RP稱為識別電位。在我國，相關研究領域?qū)P仍缺乏足夠的認識與應用。鑒于此，本文從RP的界定、研究范式、與其它ERP反應間的區(qū)別等幾個方面來全面介紹RP以促進RP的應用。

1概念的界定和研究范式

1.1概念的界定

RP(recognitionpotential)是可識別圖像(如字、圖形、面孔等)出現(xiàn)后誘發(fā)的腦電反應，其峰潛伏期一般出現(xiàn)在250ms左右(Rudell，1991)。

上述定義把圖像的“可識別性”看作是誘發(fā)RP反應的關鍵條件。但是，它不是誘發(fā)RP的先決條件。Rudell和Hua的研究(1996)發(fā)現(xiàn)，當兩類可識別刺激同時出現(xiàn)在視野時，被注意的刺激誘發(fā)更大的RP而被有意忽略的刺激則不誘發(fā)或誘發(fā)很小的RP反應。這說明，選擇性注意是RP產(chǎn)生的先決條件。因此，本文重新將RP描述為：當被試看到可識別刺激如字詞、面孔或物體圖像時，視覺系統(tǒng)對注意指向的可識別圖像在200～250ms時做出的電生理反應。

1.2識別電位的研究范式

在正常呈現(xiàn)范式下，可識別和無意義圖像均會誘發(fā)一個早期視覺成分(約100ms)和晚期成分。當可識別和無意義圖像具有相同的物理屬性時，RP通過可識別圖像與無意義圖像誘發(fā)的腦電反應相減得以分離出來。但是，相減可能導致兩類圖像誘發(fā)的早期成分和晚期成分相互抵消而呈現(xiàn)近似平線的ERP反應，也可能使兩類圖像的ERP反應混雜在一起。 因此，Rudell發(fā)展了一種新的刺激呈現(xiàn)范式——快速刺激流范式(RapidStreamStimulation，RSS，Rudell，1992)。在RSS中，可識別圖像與無意義圖像(也稱背景刺激)以250ms的速率交替呈現(xiàn)，無意義圖像呈現(xiàn)的居多，見圖1。無意義圖像連續(xù)地快速呈現(xiàn)能夠在很大程度上減小不可識別圖像誘發(fā)的ERP反應，僅留下很小的反應節(jié)律；當可識別圖像偶爾出現(xiàn)在無意義圖像中時，可以很容易被檢測到，并誘發(fā)較大的腦電反應，從而大大提高了信號的質(zhì)量。

后續(xù)研究對RSS做了更詳細的補充：快速呈現(xiàn)刺激的目的是使被試在特定的短時間間隔內(nèi)快速深入地加工圖像，這樣既能減小與圖像的意義無關的信息對腦電反應的影響，也能減少反射性眨眼帶來的無關反應(Rudell&Hua，1995)。無意義刺激的呈現(xiàn)可以分散被試的注意，當目標刺激出現(xiàn)時注意又被重新分配(Iglesiasetal.，2004)。

RSS范式雖然不是獲得RP的唯一方法，但卻是提高RP信噪比的簡單而有效的方法。Dien，F(xiàn)rishkoff，Cerbone和Tucker(2003)使用主成分分析(TemporalPrincipalComponentAnalysis，tPCA)方法也可以提取RP，但這種方法需要大量的被試樣本，大大降低了這一方法的可行性。

圖1　快速刺激流范式(Zhang，Yuan，Bao，& Zhang，2008)

1.3刺激材料的選擇

任何可識別刺激都可產(chǎn)生RP。RP的產(chǎn)生與圖像特性，如照度、大小、顏色和圖像出現(xiàn)概率等無關(Iglesiasetal.，2004)。因此，RP研究中所用的材料更側(cè)重于圖像的可識別性的操作，如正常圖像與降解圖像(Rudell&Hua，1995)、高頻和低頻文字(Rudell，1999)、熟悉的文字和不熟悉的文字(Rudell&Hu，2010)等等。

(1)可識別刺激。RP研究大多采用文字。相對于其它類型的刺激，文字誘發(fā)的RP反應最大。字母、數(shù)字、面孔、物體圖片均可誘發(fā)RP。Rudell等的研究中也使用過字母與非字母組成的5*5矩陣作為刺激(Rudell，Hu，Prasad，&Andersons，2000)。一些研究也選用體現(xiàn)不同識別水平的文字材料：有意義的名詞、符合正字法但無意義的假詞、既沒有意義也不符合正字法規(guī)則的隨機字符串(Martín-Loeches，Hinojosa，Gómez-Jarabo，&Rubia，1999；Puetal.，2005)，見圖2。

(2)背景刺激。背景刺激多由無意義詞或降解詞組成，這些刺激是通過隨機刪除正常詞的某一部分并增加同等數(shù)量的新部件組成的。但這一做法無法量化刺激的可識別性。Pu等發(fā)現(xiàn)，RP反應隨背景刺激可識別性的增加而減小(Puetal.，2005)。更常規(guī)的做法是將可識別圖像切割成N個等大的部分，將N個部分重新排列組合而合成無法識別的圖像。Iglesias等(2004)的研究顯示，可識別圖像前的背景刺激數(shù)量應不低于2個，使被試不可預測可識別刺激的出現(xiàn)。

圖2　不同識別水平的文字刺激樣例(Pu et al.，2005)

2RP與其它ERPs的區(qū)別

RP和N170N170是與RP在反應特性、空間分布和認知意義上較為接近的一個熱點成分，它是在熟悉的刺激出現(xiàn)后的200ms以內(nèi)達到峰值的負成分。從反應特性上看，RP與N170有著一定程度的相似性，如二者對熟悉的文字刺激都較為敏感，RP也曾被報道有左側(cè)化的趨勢(如Hinojosaetal.，2001；Hinojosa，Martin-Loeches，Gómez-jarabo，&Rubia，2000)等，但RP左側(cè)化并不像文字N170那么明顯。Dien(2009)猜測，識別電位可能是延遲的N170，延遲的原因是由于RP的經(jīng)典研究中所使用的特殊的快速刺激流范式(Rudell，1991)所導致的。而事實上，到目前為止并沒有研究直接比較兩個成分間的異同。

RP和VEP視覺誘發(fā)電位(visualevokedpotential，VEP)為視覺刺激誘發(fā)的成分，它是當刺激呈現(xiàn)時會在100ms左右引起的一個很大的電位，在枕區(qū)尤為突出。它的波幅甚至極性取決于記錄的位置和視覺刺激的區(qū)域(Halliday&Michael，1970；Jeffreys&Afford，1972)。相比較而言，RP的波幅比較穩(wěn)定，并且不受視覺刺激區(qū)域和記錄位置的影響；任何圖像刺激都有可能誘發(fā)VEP，而RP只對可識別(圖像的意義或完形)的刺激才做出反應。從這種意義上來說，RP和VEP及EP有本質(zhì)上的區(qū)別。

RP與P3或N400從潛伏期上看，RP發(fā)生時間比P3，N400要早得多。RP的潛伏期在200～250ms左右，而P3和N400的潛伏期大多在300ms以后。從頭皮分布上看，RP在Oz或PO7、PO8處記錄為最佳，P300在Cz或Pz與雙耳的聯(lián)接最佳，在前額和枕區(qū)較小(Rudell，1991；陳興時，張明島，1997)，而N400以CPz記錄的最大，分布較廣。從誘發(fā)原因上看，RP是由可識別刺激或字詞所誘發(fā)的，刺激的知覺特征和語義特性與RP有直接關系；而P300是由偶然出現(xiàn)的刺激誘發(fā)的，刺激的出現(xiàn)概率對P300的影響較大；N400是句尾歧義詞所誘發(fā)的負波，N400的波幅與歧義詞與語境的背離程度相關。相比之下，RP不受個體反應速度、反應策略、刺激出現(xiàn)概率等非知覺因素的影響(Rudell&Hua，2010)。

RP和N250rMartín-Loeches等人(2004)在研究中采用相同范式(RSS)和同類刺激(名人的名字及其面孔，常見物體的名字及其圖片)，比較了不同刺激誘發(fā)的RP與N250r的反應模式間的異同。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者最大的區(qū)別是反應模式不同。物體名字無法誘發(fā)N250r，而同類刺激誘發(fā)的RP最大；人名的RP比對應的面孔RP大得多，而N250r則表現(xiàn)出相反的反應模式，即面孔比人名的RP更大。其次是二者的潛伏期不同。人名和面孔的RP比N250r的潛伏期早約100ms。第三個不同是，二者的頭皮分布不同。不同刺激的RP有大體上相似的頭皮分布且均在顳枕葉(PO7，PO8)處最為明顯；而N250r的分布則變異性較大，如名字或物體名字所誘發(fā)的N250r在顳枕葉電極點最明顯，物體圖片的RP在枕部電極點最為明顯，面孔的RP在額葉電極點也較為明顯。Martín-Loeches等人(2004)的研究表明，RP與N250r可能代表連續(xù)的信息加工過程的兩個不同階段。

3RP的記錄和溯源

圖3　不同類型的文字在PO7和PO8電極點誘發(fā)的RP反應(Zhang，Liu，& Zhang，2009)

在Rudell等人的研究中，RP都是在中線的枕部電極記錄得到(Rudell，1992；Rudell，1999；Rudell&Hu，2010)。其中一個電極置于枕骨突起處。在標準的10～20腦電記錄系統(tǒng)中，這一點占鼻根至枕外隆凸的連線全長的10%，鄰近Oz點。另一個電極置于頂點與鼻連線的中點處，這一點占鼻根與枕外隆凸的連線全長的5%，鄰近Pz點。以左耳電極為參考電極，右耳電極點作為接地點，記錄Cz處的反應。從這些電極點記錄的數(shù)據(jù)可以看出RP波幅在Oz點記錄要比在頂點-耳部電極記錄的更明顯。除枕部電極點外，RP在顳枕部電極點(如PO7和PO8)也有較明顯的分布(Hinojosa，Martí，&Rubia，2001；Zhang，Liu，&Zhang，2009)，見圖3。Rudell推測，RP的產(chǎn)生可能源于枕區(qū)或枕區(qū)附近。Martín-Loeches等人的研究發(fā)現(xiàn)，RP的溯源定位在楔狀葉或語言皮質(zhì)(fusiform/lingualgyri，Hinojosaetal.，2000)。Martín-Loeches(2007)在綜述中也假設，RP反應與視覺詞形區(qū)(visualwordformarea)的活動有關，但是這一假設沒有實證研究的支持。Dien，Brian，Molfese和Gold(2013)用fMRI記錄了RSS范式下的英文單詞的大腦活動模式。研究顯示，RP反應與后側(cè)顳下回(posteriorinferiortemporalgyrus)的活動有著密切的關系。

4評論

RP是一個全新的電生理反應，這一新的電生理成分還需要更多的實證研究支持與新的發(fā)展。已有研究中還存在以下的問題，我們針對這些問題提出未來研究可能采取的措施：

在研究方法上，一般沿用RSS范式，方法相對比較單一，也受到不少質(zhì)疑。例如，一些學者也質(zhì)疑這種范式并猜測，RSS范式可能會導致RP的潛伏期延遲(Dien，2009)。鑒于此，未來的研究可考查在一般范式下和在RSS范式下獲得的ERP成分的異同。這一做法可以為回答RP本質(zhì)問題提供更直接的證據(jù)。

就RP的溯源定位，Dien等的新近研究(2013)已采用fMRI定位RP的溯源區(qū)域，但是其定位區(qū)域與EEG單獨用BESA定位的結(jié)果并不完全一致。分別使用EEG和fMRI進行定位使時程信息與皮層區(qū)域活動無法建立準確的對等關系。因此，有必要采用同步EEG-fMRI記錄，同時考察包含RP偶極子的各皮層區(qū)域活動以及各區(qū)域活動在時程上的動態(tài)變化。

就刺激操作而言，相關研究對刺激知覺變量的操作帶有主觀性。比如手寫英文單詞與書寫單詞間RP的波幅差異可能是由個體差異造成的，也可能是由刺激在背景中的檢測難度增加造成的。此外，一些RP研究結(jié)果可能還混淆了“任務需求”反應這個因素。因此，未來研究可考慮將刺激變化參數(shù)化并確定識別標準來產(chǎn)生自變量與RP間的系統(tǒng)變化。

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AnIntroductiontoResearchofRecognitionPotential

CaiQiuju1，Luo Canhuang1，Zhang Fenghua2，Zhang Ye1

(1.CenterforCognitionandBrainDisorders，HangzhouNormalUniversity，Hangzhou311121；

2.SchoolofPsychology，KeyLaboratoryofPsychologyandCognitionScienceofJiangxi，JiangxiNormalUniversity，Nanchang330022)

Abstract：Recognition potential(RP)is an electrical response of the brain peaking around 200 to 250ms after stimuli onset and obtained when subjects view recognizable and attended stimuli，such as words or pictures.RP is a new potential and it’s widely used in different fields like language learning and mental disorders diagnosis.The paper aimed to systematically introduce the paradigm on the recognition potential，the materials and the difference between several relevant ERP components.At last，the paper makes a brief comment on the future development of the RP response.

Key words：recognition potential；event-related potential；recognizable stimulus

通訊作者：張燁，E-mail：zhangye.lucia@gmail.com。

中圖分類號：B842.5

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5184(2015)06-0509-05