事件相關電位(ERP)與注意力

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因此進一步開始使用正向訊息做為注意力訓練之材料，但目前只有三個研究使用 過正向訊息，對於使用正向訊息之注意力訓練機制尚不了解，也無法說明其訓練 機制是否與中性訓練組有何異同，因此本研究除了中性訓練組以外，另外增加正 向訓練組作為比較，並且透過行為資料及 ERP 探討正向訓練可能的機制。

第三節 事件相關電位(ERP)與注意力

腦神經活動時會產生電位變化(動作電位與突觸後電位)，透過腦電波儀 (Electroencephalogram, EEG)能夠記錄這些腦電波訊號；根據實驗所呈現的刺激或 是受試者進行反應的「事件」的腦電位變化，可以推論事件相關認知運作，這種 研究方法稱為「事件相關電位」(Event-Related Potentials, ERP)。ERP 能夠反映了 人類內在心理歷程所對應的大腦功能運作歷程，由於 ERP 提供高度的時間解析 度(毫秒)，因此可以精確地瞭解認知歷程與大腦功能的在時間向度上的變化。本 研究使用 ERP 探討注意力分配的神經生理證據，並且提供了檢驗注意力訓練效 果與其大腦功能運作的指標。

EEG 的訊號原理是當大腦神經元在接受或釋放訊息時，會有大量的神經元 被同步地激發，並且具有特定的幾何型態，當神經元的軸突(dendrite)被激發傳送 訊息時，會形成電場(electrical field)，當神經細胞排列的方式為開放式電場(open field)，由於大部分的電訊號可以有效的加成，因此可以記錄到較清楚的 EEG 訊 號。EEG 實驗的原理即是透過將紀錄活化電極(active electrodes)及一個參考電極 (reference electrode)置在頭皮上，透過訊號放大器(amplifier)將訊號進行轉換，就 可以觀察到一組隨著時間的電位變化，即是 EEG 訊號。EEG 訊號通常在±100μV 之間，頻率在 40Hz 以上。透過將特定類別或實驗刺激或反應的 EEG 訊號平均 起來，便可獲得與事件相關的電位。

ERP 紀錄方式通常為使用 10-20 系統來決定電極在頭皮上的位置，通常參考 點電極會放置在兩邊耳後骨頭的突起處(mastoid)，其他電極之電位與參考電位之

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或是 20%比例的地方安置電極，而電極名稱會依據大腦的位置(Frontal, Central, Temporal, Parietal, Occipital)給予名稱，左半腦使用奇數、右半腦使用偶數，而中 間使用 z 做為編號，舉例來說，Pz 便代表了在頂葉中間線上的電極，而 T5 代表 在左半腦顳葉上的電極。

由於 EEG 訊號十分微弱，紀錄過程須使用訊號放大器來紀錄初步的訊號，

再經過訊號處理程序，例如使用低通濾波(low-pass filter)將由高頻的雜訊濾除，

並將眼動、眨眼、訊號飄移(drift)等狀況之嘗試次的訊號挑除之後，將多個嘗試 次的訊號根據事件相關的時間點加以平均，其假設為 EEG 的背景活動(noise)與 實驗操弄的事件無關，而是隨機變動的，因此在平均後便會趨近於零，而剩餘與 事件相關的電位在平均後便得以顯現。

根據 ERP 的出現波峰潛時(peak latency)、振幅(amplitude)特性，可定義出不 同的 ERP 成份(components)， 例如在知覺刺激後約 100 ms 左右出現的正向波形 為 P1 電位，在知覺刺激後約 200 ms 出現的負向波形便是 N2 電位。波峰潛時通 常為電位波形的最高峰(peak)，而振幅則是計算在時間區段下的面積振幅(area amplitude)或者是平均振幅。透過分析 ERP 波形的波峰潛時與振幅強度，我們可 以了解當個體進行不同認知活動或者行為時，腦部產生各種不同型態的電位。基

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與正向訊息處理的方式，並且探討注意力訓練之改變機制。以下回顧以情緒臉孔 作為實驗刺激，了解 P1、N1、N170 電位與 EDAN 電位之注意力相關研究結果，

及注意力訓練的 ERP 研究。

早期電位(P1, N1, N170)

P1 與 N1 為呈現刺激後，早期訊息處理階段會產生的電位(P1 約刺激後 100 ms 到達波峰，N1 約 150~200 ms 到達波峰)，過去研究發現此電位成份會受到視 覺空間注意力的影響，當注意到特定目標刺激時，會使得 P1 的振幅增大(此效果 通常以枕葉的電極為主)，而 N1 則與刺激的分辨有關(Vogel, & Luck, 2000)。過 去研究使用情緒刺激材料，相較於中性刺激，發現負向情緒刺激會直接引發較大 的 P1 振幅，與威脅刺激在早期就被注意到有關(Streit, Dammers, Simsek-Kraues, Brinkmeyer, Wölwer & Ioannides, 2003)。此外，過去研究發現當個體要對刺激進 行分辨作業時，會比單純對刺激進行偵測作業產生較大的 N1 電位(Vogel & Luck, 2000)。而不同的情緒刺激也會對 N1 振幅(前側位置，lateral anterior)產生調節效 果，例如 Holmes, Vuilleumier & Eimer (2003)發現害怕臉孔所引發之 N1 振幅會小 於中性臉孔所引發的振幅。

N170 電位 (130-200 ms，波峰約於 170 ms)與臉孔刺激的處理有關(Eimer &

Holmes, 2007)，過去研究發現如果同時呈現臉孔與其他物體刺激(例如房子)時，

臉孔刺激較房子刺激能產生較大 N170 振幅；然而，如果操弄臉孔的情緒性，不 同情緒表情(中性或害怕)則會產生相同強度的 N170 (Holmes, Vuilleumier &

Eimer, 2003)。Batty & Taylor(2003)進一步使用六種情緒臉孔(喜、怒、哀、樂、

驚訝、噁心)與中性臉孔，發現正向臉孔所引發 N170 的波峰潛時會早於負向臉孔 所引發的 N170，而害怕臉孔引發的 N170 振幅則會大於其他情緒臉孔刺激，這 些結果顯示 N170 可能受到不同情緒種類的調節。此外，相較於其他臉孔，中性 及驚訝臉會有較小的 P1 振幅，顯示對不同情緒臉孔所引發的 N170 與 P1 效果並 不同。

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對於不同程度的焦慮者，Bar-Haim, Lamy & Glickman (2005)使用注意力移轉 作業(attention shifting task)，先呈現不同情緒臉孔(中性、生氣、害怕、傷心、生 氣臉孔)作為線索，之後在線索旁邊呈現目標物，受試者必須對目標物進行判斷 畏懼者的P1振幅強度與恐懼調查表(Fear Survey Schedule)分數為顯著正相關，此 研究也發現當對生氣臉孔進行情緒辨認作業時，社交畏懼者的右側腦N170振幅 顯著大於控制組；而在進行生氣臉孔情緒辨認作業時，N170振幅與社交恐懼和 焦慮量表(Social Phobia and Anxiety Inventory)有趨近顯著的正相關。

Helfinstein, White, Bar-Haim, & Fox (2008)使用修改過的點偵測典範，在每個 嘗試次先呈現一個中性或社交威脅字詞，再來呈現中性-生氣的臉孔配對，接下 來呈現偵測刺激要求受試者進行偵測作業。研究發現呈現臉孔刺激時，高焦慮者 比起低焦慮者，會產生較大的P1振幅，與較小的N1振幅，顯示P1與N1振幅都受 到焦慮程度的影響。另一使用點偵測典範的研究(Mueller, Hofmann, Santesso, Meuret, Bitran & Pizzagalli, 2009)，實驗者先呈現一臉孔配對(中性-生氣或中性- 快樂)，接著呈現偵測刺激使受試者進行偵測作業。他們發現社交焦慮者在中性-生氣臉孔配對出現後，會引發比中性-快樂配對較大的P1振幅，而控制組則無這 樣的效果，支持焦慮者對不同情緒訊息的偏誤現象。他們也分析偵測刺激的 ERP，結果顯示社交焦慮組在害怕臉孔之後出現的偵測物所引發的P1電位振幅，

會比中性臉孔後偵測物來得小；控制組則呈現相反的傾向。此一結果與另外兩個 非臨床樣本研究的結果相似，例如Pourtois, Grandjean, Sander, & Vuilleumier (2004) 使用點偵測作業，呈現害怕-中性或快樂-中性臉孔，接著呈現偵測刺激，他們發

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現害怕臉孔後所呈現的偵測刺激，會產生大於中性臉孔後的偵測刺激所引起的P1 振幅，但在中性-快樂臉孔配對後的偵測刺激則無此效果。Santesso et al., (2008) 使用生氣-中性與快樂-中性臉孔配對，發現在生氣臉孔後偵測刺激所引起的P1振 幅大於中性臉孔後偵測刺激的P1振幅，而快樂-中性臉孔則無此效果。這些ERP 的證據顯示害怕與生氣臉孔刺激可能透過刺激驅使的空間導引機制( involuntary spatial orienting mechanism)控制注意力分配。

總結以上的證據與發現，焦慮程度的確會影響個體對於負向情緒臉孔的處 理，並展現在早期的電位振幅與波峰潛時上。

中期~晚期電位(EDAN)

除了早期代表注意力警覺的ERP成分，在呈現線索刺激後，大腦枕顳葉處約 200 ms會開始出現一個負向的電位，這個效果會一直持續到約400ms，由Harter &

Anllo-Vento (1991)命名為”early directing attention negativity”，簡稱EDAN電位。

EDAN電位通常在與引導注意力刺激的對側大腦的電極可以記錄到，舉例來說，

當注意力導引到視野右(左)邊時，在左(右)側大腦後部枕葉的電極上會記錄到相 對較負向的EDAN電位，稱為側化效果(lateralized effect)，如此研究者便可以藉 由EDAN電位推論注意力引導的方向(Praamstra & Kourtis, 2010；Talsma, Slagter, Nieuwenhuis, Hage, & Kok, 2005)。EDAN能夠反映視覺的注意力分配(Luck &

Hillyard, 1994)，當注意力被引導到某個特定的空間位置時，便可以觀察到 EDAN。例如Talsma et al. (2005)使用空間提示典範(spatial cuing paradigm)，先在 畫面中間呈現一個箭頭做為線索，再呈現空白，之後字母會出現在左邊或右邊，

受試者要對字母進行判別，在線索所指引方向的對側會有比較負向的EDAN電 位。EDAN電位不只針對視覺刺激之注意力，在其他感官(例如：聽覺、觸覺)之 線索出現時也會出現(Eimer, Van Velzen, & Driver, 2002)。

最近的研究更認為 EDAN 電位反映了對線索後目標物的準備，並還可以預 測對於目標物記憶的準確程度，如 Murray, Nobre, & Stokes (2011)的實驗先呈現

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一個指示左或是右的線索，再來呈現要受試者記憶的箭頭(兩個、四個或八個)，

接下來在線索指示的方位呈現一箭頭，要受試者分辨此箭頭對於線索所指示的箭 頭是順時鐘或是逆時鐘旋轉。相同形狀的線索會有一半受試者認為指示左邊，另 外一半認為指示右邊，實驗透過這樣的操弄以確保電位所代表的是注意力引導的 方位，而非線索本身的位置。實驗發現線索所指示方向之對側腦半球會有比同側 腦半球更為負向的 EDAN 電位，此一結果不但顯示 EDAN 電位反映了注意力所 導引的位置，他們更展現了 ERP 與行為表現的相關，即線索後目標物的注意力 準備效果越大，對於視覺短期記憶的正確回憶機率與分辨敏感度(d’)也越好。

注意力訓練之 ERP 研究

由於目前對於注意力訓練所產生內在改變歷程的了解並不充分，行為測量也 無法觀察到訓練可能影響的認知歷程與其所對應大腦運作的變化，因此有學者使 用 ERP 來了解注意力訓練的改變。Elder & Bar-Haim (2010) 探討注意力訓練改

由於目前對於注意力訓練所產生內在改變歷程的了解並不充分，行為測量也 無法觀察到訓練可能影響的認知歷程與其所對應大腦運作的變化，因此有學者使 用 ERP 來了解注意力訓練的改變。Elder & Bar-Haim (2010) 探討注意力訓練改