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實驗室 / 腦波儀簡介

 腦電波研究特性

心理學家從受試者的外顯行為推論內在認知歷程。然而,行為指標可能不夠敏感,以致於無法拒絕虛無假設、受試者可能採用特定認知策略,以致影響研究結果、研究者只能觀察最後行為反應變化,以致無法觀察瞬時的動態變化,這些都是行為研究面對的侷限。

腦電波儀(Electroencephalography,EEG) 具有高度的時間解析度(可達千分之一秒),可以觀察瞬時間的大腦動態變化、藉由腦電波儀可能探索過去行為指標不夠敏感、或受試者無法進行認知反應的研究主 題。舉例來說,在語言發展的研究上,已有許多研究者使用腦電波儀探索嬰幼兒對於語言訊號的處理,並發現剛出生一週時嬰兒對語音的腦電波訊號,與後來的語言 能力有一定的關連性。這樣的研究,是過去行為研究比較無法探索的主題。

腦電波研究的基本理念

在認知的研究上,研究者往往運用事件相關電位(Event-Related Potential, ERP) 進行研究。事件相關電位指的是因為某一事件所導引的腦電波電位變化;某一事件,指的是某變相下的某個水準中的單一實驗情境。事件相關電位是研究者有興趣的 訊號,非事件相關電位的腦電波,是研究者想要去除的雜訊,在研究設計上,往往需要將同類型事件重複出現數十次,以獲得比較清晰的事件相關電位。

受試者判斷中文或英文相繼呈現刺激是否押韻的聲韻判斷作業所引發的N450腦電波圖

腦電波訊號來源

腦電波是利用頭皮上所黏貼的電極,量測因為腦部活動所導引的電位變化。所收集的訊號是一大群規則排列的神經元,同步活動所衍生電流以及衍生的電場變化。由於 不同大腦區為在進行不同認知活動時會有不同的活動,所產生的電位變化在頭皮上的時間點、強度以及分布情形也會有所不同,比較受試者進行不同認知作業時,隨 著不同時序所伴隨腦電波變化強度,以及這些變化在頭皮上的分布,可以推論涉入的認知歷程及其涉入的程度。

下圖是以心輔系腦電波儀所量測的訊號。圖一是利用黑白方格交替出現所獲得的視覺誘發電位(Visual Evoked PotentialsVEPs)。圖二是 P300研究中,標的項、干擾項的腦電波、兩者間差異波以及差異波在大腦上的分佈圖。


教育神經科學實驗室的腦電波儀

教育神經科學實驗室的腦電波紀錄儀是由 NeuroScan 公司所生產的 SymAmp2 系統,可以同時紀錄 64 個(未來可依需要擴充至128個)電極。利用軟體 Scan Edit,可依據實驗情境加以切割、基線較準、雜訊校正以及比較;利用軟體 Source 可定位出電位變化在大腦中的來源。

腦電波的實驗情境

監控的儀器設備

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