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固定位置区域提醒下视觉注意范围等级的ERP研究 　　1序言　　视觉信息加工是知觉研究中的主要方面，选择性注意在视觉加工中含有十分关键的作用，其中不一样范围注意的神经机制至今还不明确除了经过测量反应时、眼动等外显指标外，ERP是一个很有效的研究手段ERP不一样成份中包含着丰富的脑加工时程和功效区分布的相关信息[1]，分析这些信息将有利于深入了解视觉中不一样范围注意的独特机制20世纪中期已经看到，识别提醒下靶刺激的反应时快于无提醒靶刺激的反应时，前者的正确率也大于后者[2,3]视觉空间注意的ERP研究提供了更多有力证据，以往试验结果认为和视觉注意亲密相关的成份包含C1(50～90ms)、P1(80～130ms)、N1(140～200ms)等[4]在传统试验中，较经典的两种提醒范式是符号性提醒(symbolic cue)和区域性提醒(location cue)符号性提醒是经过箭头等符号提醒靶刺激将要出现的位置，区域性提醒是经过闪烁等方法，直接标示出靶刺激将要出现的区域这两种提醒均得到了两方面的结果：有提醒靶刺激引发的P1、N1波幅大于无提醒靶刺激引发的波幅[5]；有效提醒（提醒信息为真）时的P1、N1波幅大于无效提醒（提醒信息为假或中性）的P1、N1波幅[6,7]。

这两类试验范式研究了提醒下视觉加工的机制，但全部没相关注到注意范围大小的影响在这两种范式中也存在注意范围的作用，但关键是空间方位的作用，即靶刺激出现在什么方位　　至今有关视觉注意范围等级的ERP及其脑机制的研究还极少在我们最近的研究中，包括了视觉注意空间等级的脑机制研究，对空间注意的范围进行了分级[8,9]三种不一样大小的方框在屏幕的不一样位置随机出现，令被试据此寻求并分辨靶刺激结果发觉靶刺激诱发的P1波幅随提醒范围增大而增大，头颅后部N1成份的波幅随提醒范围增大而减小，而提醒物诱发的头颅后部N1成份的波幅随提醒范围增大而增大这项试验研究了注意范围原因对视觉加工的作用，但因为提醒物出现的位置是随机的，因此混入了空间方位原因的影响　　本试验对于罗跃嘉等提出的空间注意分级方法进行了改善，祛除了因为位置随机展现提醒物而混杂的空间方位原因，首次使用固定位置提醒研究空间注意范围，纯化了视觉注意范围原因的效应，方便更深入的探讨视觉注意空间等级的脑机制试验同时统计提醒物和靶刺激诱发的ERP，讨论提醒范围大小和ISI（提醒和靶刺激的间隔时间）对ERP的影响，进而探讨潜在的脑活动机制2试验方法2.1被试　　为14名健康青年人（男性7名，女性7名），作为有偿被试，皆首次参与ERP试验。

年纪范围18～20岁（平均18.7岁），均为右利手，视力正常或矫正后正常2.2刺激材料　　刺激在14″彩色显示器上展现，刺激序列为“背景——提醒——靶刺激"背景为视角13°的白色圆，圆心位置有黑色小十字作为注视点提醒物为3种大小不一样的黑色线条圆圈，圆心均在屏幕中点，直径视角分别是11.4°、7.6°、3.8°提醒后同时展现月牙形符号（视角为0.92°×0.76°）共11个，其中靶刺激为1个纵向月牙，凹面向左或向右；另外有10个横向月牙为分心刺激，凹面向上或向下全部月牙出现的位置是随机的，且相互间不重合除了10%的刺激序列未进入叠加，靶刺激总是出现在提醒范围内，即提醒的有效性为100%提醒和靶刺激之间的间隔(ISI)分为短(400～600ms)、长(600～800ms)两组2.3ERP统计　　试验仪器为NeuroScan ERP工作站，采取电极帽统计128导脑电参考电极置于双侧乳突连线，前额接地，同时统计水平眼电和垂直眼电滤波带通为0.10～40Hz，采样频率为500Hz／导，头皮电阻小于5千欧分析时程(epoch)为1200ms，含基线200ms，自动矫正眨眼等伪迹，波幅大于±100（V者在叠加中被自动剔除）。

2.4程序和任务　　图1（左）所表示，首先展现背景300ms，接着随机展现一个黑色线圈（共3种大小）作为不一样注意范围的提醒物，时间为300ms提醒消失后，同时展现11个月牙形的刺激物，其中只有1个竖向的月牙为靶刺激，另外10个为分心物；展现时间为1200ms，以确保被试有足够的识别时间提醒物和靶刺激之间的时间间隔(ISI)分为：短间隔400～600ms，长间隔600～800ms；两种时间间隔等百分比随机出现三种提醒物出现的几率相同，除了10%的靶刺激出现在提醒范围之外，其他全部出现在提醒范围以内被试的任务是依据纵向月牙凹面向左或向右，分别用左、右手拇指按键，但对于出现在提醒范围之外的靶刺激不做反应对被试反应的正确性和反应速度做相同强调不一样被试的左右手按键进行组内平衡附图　　图1试验步骤图（左）及统计电极位置示意图（右）2.5ERP数据分析和统计　　对EEG分类叠加，可得到3种不一样提醒物诱发的ERP，和不一样ISI和不一样提醒范围内反应正确的6类靶刺激诱发的ERP依据前人工作和本试验目标，选择28个电极点进行数据分析（见图1右），CZ、C3、和C4及其以前的14个电极点视为头颅前部，以后14个电极点视为头颅后部。

地形图由128枚电极统计得出依据ERP总平均图和前人经验，对前后部头颅分别进行方差分析(ANOVA)提醒物诱发的ERP在头皮前部的测量窗口为105～140ms(N1)、140～260ms(P2)、260～360ms(N2)；后部为50～130ms(P1)、130～200ms(N1)、200～280ms(P2)、280～360ms(N2)靶刺激诱发的ERP在头皮前部的测量窗口为30～120ms(N1)、120～260ms(P2)、260～360ms(N2)；后部为60～130ms(P1)、130～200ms(N1)、200～240ms(P2)、240～320ms(N2)用SPSS统计软件对上述各段波幅（峰－峰值）、潜伏期分别进行3原因的方差分析，原因为刺激间隔(ISI)（2水平：短和长）、注意范围（3水平：小、中和大）和统计部位（头颅前部：14水平；头颅后部：14水平）多原因方差分析的p值皆用GreenhouseGeisser法校正，并对数据进行正常化处理3试验结果3.1行为数据　　靶刺激识其余正确率，在短间隔时随提醒范围的扩大而降低，小、中、大范围分别为：99.0%、94.7%、91.9%。

F(2,14)=73.56,p＜0.001在长间隔时，小、中、大范围分别为：99.1%、92.1%、93.9%F(2,14)=80.32,p＜0.001反应时(RT)在短间隔时，不一样范围提醒的反应时存在显著差异，F(2,14)=9,34,p＜0.001；经LSD方法两两比较，小范围提醒(520ms)快于中范围提醒(543ms),p＜0.05；大范围提醒(505ms)快于中范围提醒(543ms),p＜0.001在长间隔时，不一样范围提醒的反应时也存在显著差异，F(2,14)=13.08,p＜0.001；经LSD方法两两比较，小范围提醒(524ms)快于中范围提醒(561ms),p＜0.05；大范围提醒(518ms)快于中范围提醒(561ms),p＜0.001值得注意的是，不论短间隔还是长间隔，小范围和大范围之间的反应时全部没有显著性差异　　在小和大范围提醒下，不一样ISI对于反应时无显著影响，而在中等提醒范围时，短间隔的反应时(543ms)比长间隔的反应时(561)快，F(2,14)=4.43,p＜0.053.2ERP数据3.2.1提醒物诱发的ERP成份　　提醒物产生的ERP总平均图见图2所表示。

P1成份在后部头颅波形较显著，但其波幅和潜伏期均没有表现出注意范围原因的主效应　　前部N1的潜伏期有显著的注意范围和统计部位两个原因的交互主效应，F(26,338)=5.79,p＜0.001，在三种注意范围提醒下，均在右侧额叶和中央部潜伏期最短(C4、CZ、FC4)后部N1的波幅也有显著的注意范围和统计部门两个原因的交互主效应，F(26,338)=2.75,p＜0.05；在三种注意范围时，后部N1均在右侧颞后部(PO6)波幅最大，小、中、大范围分别为3.3±1.3μV、4.0±1.4μV、3.8±1.2μV　　提醒范围显著影响前部P2潜伏期，F(2,26)=8.31,p＜0.01，小、中、大范围的潜伏期逐步延长，分别为214±7.0ms、222±8.2ms、230±5.5ms另外对前部和后部N2的波幅全部有显著主效应，F(2,26)=20.15,p＜0.001;F(2,26)=4.78,p＜0.05小、中、大提醒范围诱发的波幅依次减小，在前部分别为4.9±0.49μV、4.73±0.50μV、3.2±0.30μV；在后部分别为2.3±0.32μV、2.4±0.30μV、1.52±0.26μV。

附图图2三种提醒物诱发的ERP总平均图　　3.2.2靶刺激诱发的P1、N1成份　　后部P1成份在长刺激间隔时比短刺激间隔条件下波幅显著增大，F(1,13)=7.09,p＜0.05（短间隔，2.6±0.42μV；长间隔，3.4±0.36μV）各原因对于P1潜伏期均无显著性主效应前部N1波幅受到刺激间隔的显著影响，F(1,13)=33.55,p＜0.001（短间隔，2.4±0.55μV；长间隔，0.53±0.31μV）N1波幅和潜伏期均无注意范围的主效应　　后部P2波幅在右侧颞后部最大(PO6,8.9±1.7μV),F(13,169)=4.60,p＜0.01短间隔时比长间隔时的P2波幅较大，F(1,13)=8.82,p＜0.05（短间隔，8.2±1.0μV；长间隔，7.9±1.0μV）另外还表现出了注意范围和统计位置的交互效应，F(26,338)=2.79,p＜0.05注意范围显著影响后部P2潜伏期，F(13,169)=3.99,p＜0.05，小、中、大范围分别为：223±2.5ms,222±2.4ms,220±2.8ms而前部P2波幅在小、中、大注意范围时分别为9.4±0.90μV,8.5±0.85μV,8,59±0.72μV，有显著差异，F(13,169)=3.42,p＜0.05。

　　后部脑区N2波幅在短间隔时小于长间隔（短间隔，2.6±0.42μV；长间隔，3.0±0.42μV），F(1,13)=7.54,p＜0.05；但N2波幅和潜伏期全部没有注意范围的主效应前部脑区N2的波幅和潜伏期在不一样注意范围时有显著差异，F(2,26)=10.13,p＜0.01，小、中、大范围的波幅分别为：6.3±0.49μV,7.6±0.52μV,7.5±0.53μV最大波幅在额叶前部(FZ,8.2±0.56μV;FCZ,8.2±0.67μV),F(13,169)=4.30,p＜0.01小、中、大范围的潜伏期分别为：288±4.0ms,294±3.8ms,296±3.6ms,F(2,26)=6.22,p＜0.01ERP波形见图3）附图　　图3靶刺激诱发的ERP总平均图和脑地形图，前部P2、N2成份（FZ统计点）4讨论　　本试验为深入研究视觉选择性注意中相关注意范围加工的脑机制，在以前试验的基础上提出了一个新的试验范式，给视觉空间注意的注意范围等级效应提供了新的电生理学证据试验得到了相关注意范围加工时程和脑功效分布的初步结果，发觉改变有效提醒注意范围的大小，会诱发出大脑皮层神经活动的多个改变。

　　早期视皮层活动受注意范围大小的调整不显著以往的视觉空间注意研究一致认为，有提醒靶刺激引发的P1、N1波幅大于无提醒靶刺激引发的波幅[4,5,10]如Hopfinger和Mangun的试验汇报[6]表明在有效提醒下，P1波幅增大在罗跃嘉进行的注意等级的研究中，靶刺激诱发的脑后部P1波幅随提醒范围增大而增加，以后部N1的波幅随提醒范围。