ERP 的基本概念

1947 年 Dawson 首次報告用照相疊加技術紀錄人體誘發電位（evoked potential, EP）。1951 年 Dawson 介紹誘發電位平均技術，開創了神經電生理學 的新時代。目前用計算機對誘發電位進行平均，故誘發電位又稱平均誘發電位

（average evoked potential, AEP）(Dawson, 1951)。平均誘發電位是由刺激 引起的，隨著它的應用日益廣泛，刺激種類不斷增加，科學工作者將各種刺激統 稱 為 事 件 （ event ）， 誘 發 電 位 遂 也 被 稱 為 事 件 相 關 電 位 （ event-related potential, ERP）。

ERP 的定義，廣義是指凡是外加一種特定的刺激作用於機體，在給予刺激或

一、ERP 的記錄系統

國際腦電圖學會在 1958 制定了各國統一的 10-20 國際腦電記錄系統，沿用 至今。其原則是頭皮電極點之間的相對距離以 10％與 20％來表示，並採用下列 兩條標誌線：

圖 2-2：國際 10-20 腦電紀錄系統

矢狀線：從鼻根至枕外凸隆的連線，又稱中線。從前往後標出 5 個紀錄點 ----Fpz、Fz、Cz、Pz、Oz。Fpz 之前與 Oz 之後各佔中線全長的 10％，其餘點間 距皆佔 20％。

冠狀線：兩外耳道之間的連線。從左到右也標出 5 個點---- T3、C3、CZ、

C4、和 T4。T3 與 T4 外側各佔 10％，其餘點間距皆佔 20％。Cz 是矢狀線與冠狀 線的交點，因而常做為基準點。

經過上述兩縣的邊緣 4 點，以 Cz 為圓心畫圓，4 個點間各在元週上等距地 取 2 個點，並在 Fz、C3、Pz、C4 間各取一個點。這樣 10-20 系統共由 21 枚有孝 電極組成。

在 ERP 的研究中，命名法是以正波名為 P（Positive），負波名為 N

（Negative），後面標出其潛伏期。例如 270 豪秒的正波記為 P270。

二、P300 的生理意義

P300 乃 1965 年由 Sutton 等所發現，當初是指在 300ms 左右出現的正波 (Sutton, Braren, Zubin, & John, 1965)。P300 單個波一般可在 Oddball 實驗 模式下出現。該實驗模式的要點是：對同一感覺通路的一系列刺激由兩種刺激組 成，一種刺激出現的概率很大（如 85％），稱為標準刺激；另一種刺激出現的概 率很小（如 15％），稱為偏差刺激。兩種刺激出現的順序是隨機的，對受試者來 說偏差刺激具有偶然性。另受試者發現偏差刺激後儘快按鍵或是記憶出現數目。

此時偏差刺激已成為目標刺激（target stimuli）。如此可在偏差刺激後約 300ms 觀察到一個正波，此即 P300。研究發現，他在 Pz 點附近波幅最高；在非注意條 件下或偏差刺激與被試者的任務無關時不能引起 P300，或只能引起很小的 P300；雙任務的實驗證明，在一定程度上 P300 的波幅與所投入的心理資源量呈 正相關。P300 的潛伏期隨任務難度的增加而增加。

關於 P300 反映何種具體認知過程的問題，已提出了不少理論，目前尚存在 不同意見。一種觀點認為，P300 代表知覺任務的結束，也就是代表某種刺激的 資訊處理的抑制，當對所期盼的刺激做某種有意志的資訊處理時，相關的頂葉或 內側顳葉部位被激活，會產生負性電位，一旦這一處理過程結束，則這些部位受 到抑制，此時即產生 P300。另一個被心理生理學研究廣泛支持的假說是認為 P300 的潛伏期反映對刺激物的評價或分類所需要的時間；P300 的波幅反映工作記憶 中表徵的更新。在哺乳類動物（貓、猴、鼠等）中也可以誘發出 P300。P300 是 研究正常人和患者認知處理及大腦機制的重要且廣泛應用的電生理指標。

P300 的腦內源

近年實驗研究證實，P300 的腦內源不只一個，它不是一個單純的成分，而 是一個大家族，與多種認知處理有關，這也是出現上述不同觀點的原因。

P300 的定義為當受試者辨識「目標刺激」時，在其頭皮紀錄的、潛伏期約 為 300 毫秒的最大晚期正性波即是 P300。P300 的起源可規納成三類說法，第一 類是皮質起源，最早認為主要源於頂下聯合區(Simson, Vaughan, & Ritter, 1977;

Simson, Vaughn, & Ritter, 1977)，而對新奇刺激的 P300 則源於額葉前部 (Knight & Godfrey, 1984)。第二類是皮質下起源，認為發自丘腦內側、中腦網 狀結構的非特異性傳導系統(Yingling & Hosobuchi, 1984)。最後一類是邊緣系 統起源，因為在顱腦手術中，將電極插入即將切除的海馬、海馬迴和杏仁核，可 記錄到一個大電位，又稱內源性邊緣電位，它的極性會和頭皮 P300 相反、潛伏 期一致(Stapleton & Halgren, 1987; Stapleton, Halgren, & Moreno, 1987;

Stapleton, O'Reilly, & Halgren, 1987)。 Okada 等人用超導量子干涉儀在顳 區和枕區觀察視覺刺激誘發的磁場變化，也認為 P300 主要起源於海馬，此外腦 磁圖（MEG）結果也支持這個結論(Okada, Kaufman, & Williamson, 1983)。

設置上誘發 P300 的經典刺激模式是 Oddball 實驗模式。在聽覺，標準刺激 為 1000Hz 短純音，佔 80％；目標刺激為 2000Hz 短純音，佔 20％，並且隨機插 入標準刺激的序列中。要得到滿意的 P300，需要把刺激疊加 40~60 次。應用最 廣泛的是短音刺激（tone），還可用語言（phonemic）、語意（semantic）刺激給 聲。視覺刺激可採用單色光、符號、字母、單詞等，仍按照大小概率顯示於螢幕。

P300 較長(Picton, Skinner, Champagne, Kellett, & Maiste, 1987; Picton, Vajsar, Rodriguez, & Campbell, 1987)，而 Snyder 等人則認為聽覺 P300 較長。

至於波幅的大小依次為視覺－聽覺－體感覺 P300(Snyder, 1980)。

目標刺激呈現的概率對 P300 波幅有顯著影響。Donchin 的實驗最為細緻，

他設計的目標刺激概率由 0.1、0.2 到 0.9，結果當目標刺激概率越小，P300 的 波幅就越大，而與音調高低無關。他認為當目標刺激≦30％時便可有發足夠大的 P300，而潛伏期不受概率影響(Kutas & Donchin, 1980)。

Jacobson 等採用 2、4、6、8 秒的刺激間隔（ISI），發現 ISI 越長則 P300 的波幅越大，潛伏期無變化(Jacobson & Yeh, 1985)。Polich 則報告 3.3 秒 ISI 比較 1.1 秒的潛伏期延長，5 秒者比 2 秒者趨向於產生一個較大較晚的 P300。將 概率與 ISI 進行對比研究，結果表明在 2~3 秒的 ISI 之內，概率的影響明顯，而 在 4~10 秒的長 ISI 內則無此影響。所以，在一定範圍內，ISI 越長則 P300 波幅 越高(Polich, 1987a; Polich, 1987b; Polich, 1987c)。

一般認為刺激強度主要影響 P300 波幅，強度增強則波幅變大，而對潛伏期 無影響(Johnson, Pfefferbaum, & Kopell, 1985)。

影響 P300 的生理因素

P300 的生理影響因素有三類。第一是年齡，與年齡相關的研究報告很多 (Polich, 1996)，多認為在 15~20 歲左右潛伏期最短，波幅最大。以此為界，在 兒童年齡減小；在成人，隨年齡增大，則 P300 潛伏期逐漸延長而波幅逐漸減小。

在吳宗耀（1990）的研究報告 21~87 歲正常人的 P300 潛伏期與年齡的回歸方程 式為：潛伏期（ms）＝273.5 + 0.97 × 年齡（歲），由此可推算出一個 50 歲正 常年輕人的 P300 潛伏期約為 323ms。也有人認為中年以後的延長速率加快。P300 的的年齡變化反映了大腦功能的發育成熟與衰老過程，P300 的年齡相關研究也 為臨床提供了正常對照。

第二是性別，從男女之間 P300 對比研究認為，女性波幅稍大、潛伏期稍短 於男性，但差別無統計學意義。僅見 Mullis 報告女性的視覺 P300 潛伏期短於男 性(Mullis, Holcomb, Diner, & Dykman, 1985)。

第三為其他類，Polich 報告體溫可影響 P300 潛伏期，體溫每變化 1℃，潛 伏期變化一個標準差（約 30ms），體溫對波幅沒有影響。心跳次數也與 P300 潛 伏期有關，但不如體溫的影響明顯。進食後 P300 波幅增大（約 3~5μv），潛伏 期也略為縮短。觀察 P300 晝夜變化，肯定生理節律對 P300 沒有直接的影響 (Polich & Geisler, 1991; Polich, 1991; Polich, Brock, & Geisler, 1991)。

但在進行 P300 量測時應儘量避免這些因素的影響。

影響 P300 的心理因素

任務－P300 的一個最重要特徵就是只有在受試者識別目標刺激並作出反應 的主動狀態下才能產生；如是在閱讀等被動狀態下，P300 則非常小或消失。只 要受試者注意識別，即使缺乏目標刺激，也可誘發出一個足夠顯著的 P300 波峰，

這表明 P300 的產生取決於受試者的主動注意過程而非物理刺激本身。目標刺激 缺失時，P300 潛伏期延長 44ms，波幅減小 1.8μv。在默數、輕叩和按鍵等三種 反應中，默數時的 P300 波幅反應較大，潛伏期較長，而輕叩與按鍵之間沒有差 別(Polich et al., 1991)。

難度－採用多種方法改變對目標刺激的識別難度，例如在聽覺實驗中，改 變目標與標準刺激的頻率(Picton et al., 1987; Picton, Vajsar et al., 1987)、強度差異(Polich, 1987b)，或設置多個目標刺激(Polich, 1987c)；在 視覺實驗中改變刺激的線條長度(Pfefferbaum, Ford, Johnson, Wenegrat, &

Kopell, 1983)、角度(Brecher, Porjesz, & Begleiter, 1987)、單詞分類(Kutas, McCarthy, & Donchin, 1977) ， 或 增 加 背 景 干 擾 (Magliero et al., 1984;

McCarthy & Donchin, 1981)，結果均見當難度增加時，P300 潛伏期延長，波幅 下降，而潛伏期的延長顯著且穩定。顯示 P300 潛伏期代表了反應速度，而波幅 反應了心理負荷量。

三、P300 的心理意義

P300 對高級腦功能的評定

對注意的評定－Hillyard 等人認為在注意過程中，N100、P300 據有重要意 義，反映了注意的早、晚期選擇模式。N100 代表刺激定勢（stimulus set），即 對刺激的早期選擇；P300 代表反應定勢（response set），即感知信息處理的後 續階段(Hillyard, Hink, Schwent, & Picton, 1973)。也有人認為 P300 潛伏期 改變是反應了注意分配的結果，羅躍嘉等人測定 60 例正常青少年的聽覺 P300，

並與數字廣度、倒背、數字符號和連線等認知測驗進行相關分析，結果顯示，P300 潛伏期與連線、倒背測驗有顯著相關，連線測驗反應大腦對數字與字母順序的交 替和注意轉移，倒背反映了注意的穩定性和精神控制能力，因此，P300 與這些 注意特徵相關(羅耀嘉, 1993)。Knight 等發現前額葉損害的病人對經典 oddball 實驗模式中目標刺激誘發的 P300 無變化，但當在該刺激序列中加入狗叫聲且病 人的任務仍是對目標刺激反應時，結果未預料的新奇刺激（狗叫聲）產生的 P300 波幅降低，表明了在更嚴格的條件下，P300 對注意損害的評定具有更高的靈敏 性(Knight & Godfrey, 1984)。

對記憶的評定－在 P300 與短期記憶的相關研究中，發現當記憶的數字個數 越多，P300 的潛伏期越短，在兒童這種變化更明顯(Polich, 1985)。Paller 等 在登記、回憶、再認等分段記憶實驗中，觀察到能回憶起的單詞比不能回憶時產 生更大的 P300，語言比非語言、肯定的決定比否定的決定所產生的 P300 較大 (Paller, Kutas, & Mayes, 1987)。Johnson 等人在有意學習實驗中發現，隨後 能再認的單詞所誘發的 P300 潛伏期顯著延長，波幅稍增大(Johnson et al., 1985)。研究認為 P300 與再認等記憶後續過程有關，因而與長期記憶也有關。在 短期記憶損害的病人中，由短音誘發的 P300 與對照組無差別，但語音、語意誘 發的 P300 其波幅顯著下降，潛伏期也比對照組延長 42ms。

對大腦功能成熟性的早期評定－Shucard 等對嬰兒進行聽覺 ERP 測試，發現

1，3，6 個月大的嬰兒的 P300 潛伏期平均為 405.4ms，比成人（326.6ms）明顯 長；波幅逐漸增高，分別為 5.08、12.73、20.53μv(Shucard, Shucard, & Thomas, 1987)。P300 是一種內源性成分，根據目前關於 P300 的理論，P300 潛伏期與認

1，3，6 個月大的嬰兒的 P300 潛伏期平均為 405.4ms，比成人（326.6ms）明顯 長；波幅逐漸增高，分別為 5.08、12.73、20.53μv(Shucard, Shucard, & Thomas, 1987)。P300 是一種內源性成分，根據目前關於 P300 的理論，P300 潛伏期與認