参考电极的选择和转换精要.pdf

参考电极的选择与转换 目录 一、参考电极的选择 1 二、参考电极的转换 3 一、参考电极的选择 什么样的参考位置才能获得最真实的基线（近似于0的）信号呢？不同的主张产生了不 同的参考选择和使用，包括最普遍的标准平均（所有头皮电极位置的平均）、双侧乳突连线 平均、耳垂连线平均、前额中心电极、鼻尖、非头部的胸椎、踝关节、下颚和膝盖。虽然对 参考电极位置的争论是纯方法学的，但它也具有非常重要的理论意义。研究显示，在同一实 验程序采用不同的参考位置将产生不同的结果，其原因是不同的参考位置会对数据记录产生 不同的影响。 鉴于对参考电极位置、方向与偶极子发生器位置之间的复杂关系及电信号通过头骨的传 播特性的考虑，Katznelson (1981) 认为最好的解决方式就是所报告的每一组数据使用两种 或两种以上不同的参考电极模式，并从中确定结果上的相同点。 最常用的头部参考是耳垂或乳突的连线或平均，及全头平均参考。相对较少使用的有鼻 尖和下颚参考。 耳垂或乳突的连线或平均作为参考是将两个电极的连线或平均作为一个参考信号，这种 方法在EEG/ERP的研究中（尤其是视觉和听觉诱发电位的研究）被广泛地使用。在这一方法 中，耳垂或乳突电极的放置位置相同，即每个参考电极都放置于一侧耳垂或耳后的乳突上。 然而，在信号放大之前将两个电极连线接在一起，理论上是强行将两个信号相等对待。 这一缺陷将会产生一个低电阻通道，使得整个头皮的电压分布得到改变。因为如果两个电极 的电阻不相同，电流将更易流向其中一方，并将有效的参考位置转移向电阻更低的位置，因 此影响有效的分布并改变了对称性。实际上，因为皮肤阻抗明显高于大脑阻抗，这种影响并 不严重。 相比较而言，选取两个电极信号的平均数，被认为是比连线法更好的方法，它可避免分 布失真。但是，耳垂/乳突平均参考也有其自身缺陷。Goldman (1950) and Katznelson (1981) 研究发现，耳垂/乳突平均参考将临近脑区的活动作为了基线。由于耳垂/乳突参考临近颞枕 部发生器，所以会对以研究该部位临近区域为目的的某些特定实验产生影响，如对高级视觉 加工的研究中，大量的发生器被定位于颞枕皮层。 当然，在不同的实验设计中，耳垂/乳突参考是积极有效的。耳垂参考在视觉任务中视 觉诱发电位、听觉诱发电位、体感诱发电位上显示出了重要的意义。同样，乳突参考在听觉 诱发电位和体感诱发电位上也是积极有效的。但是，乳突/耳垂平均并不是评估半球形差异 的最好选择，因为它可能降低半球形差异。 标准平均参考近年来被推荐作为进行头皮电生理研究的指导方针。它是将头皮记录的所 有脑电电极信号进行平均作为参考电极，其理论依据是头皮平均数是一个恒常数 “零”。但 是，无论多精确的平均参考也只是一个理论上接近的零点，且依赖于传感器的数量和位置。 从前额或前部信号取得精确的采样是相对困难的，因为大脑并不是一个真正的球体，所以在 大脑上的电极排列也并不能像在球体上一样完全合适。因此，任何平均都必然更有利于中央 和后部、侧部和背部位置。此外，相对较少的电极信号参与平均将对平均后的电信号产生更 大影响，同时也影响了参考电极与头皮其他电极之间的相位和振幅关系，使得对已记录数据 的空间特性的解释变得困难。该影响可通过增加足够大的电极采样来改善，如至少20个电极。 另有研究者对平均参考提出批评，因为平均参考法可能会产生 “ghost potentials” （Desmedt et al., 1990）。事实上，真正意义上的中性电位点的缺乏同样表现在其他参考 电极中，但这对平均参考的影响在电极排列疏松并集中在某些孤立区域时尤其显著。 其他头部参考的使用相对较少，且实验环境需要得到一定的控制，如鼻尖记录可以更好 地显示AEP活动以及MMN的研究，而下额参考在视觉任务中被认为是可行的。然而，这些参考 类型都是邻近颅骨通路的（口、喉咙、眼窝、鼻窦），在使用时需要注意，因为所产生的低 ~ 1 ~ 阻抗通路将对电信号的分布特征产生潜在影响。 总之，没有对所有实验环境都适用的完美的参考电极位置。因为不同的实验室偏爱不同 的参考电极位置，且相关的神经系统发生器的位置也仍旧未知，所以了解如何选择参考电极 位置及不同的参考会对数据产生何种影响是非常重要的，其核心在于了解如何根据所选的不 同的参考位置来解释数据结果。