下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
过去 20 年中，神经心理学发生了较大的变化，在理论上受到了认知心理学的影响，在研究方法上则受益于研究脑活动的新方法的出现，如实验神经心理学手段和各种神经生理学技术。尤其是神经生理学技术的发展与成熟，为揭示人类脑功能的奥秘提供了可能，极大促进了神经心理学的发展。
神经生理学技术主要有两大类，一类是脑成像技术，一类是电生理技术。脑成像技术已经从传统的静态的CT、核磁共振技术发展到目前的功能成像技术，如PET、 fMRI等。所谓功能成像是指在对客观事物进行心理加工的同时，记录人脑功能活动的图像，通常是将认知心理学的方法与新的成像技术相结合，是一种无创性脑功能检测技术。PET、 fMRI等是神经代谢测量技术，通过心理活动时的神经代谢测量可提供心理活动相关脑组织的精确定位，空间分辨率很高，但是它们的时间分辨率不高。电生理技术是研究正常人与患者认知加工的主要方法，常用的有自发脑电记录与分析技术和在特定刺激事件作用下从EEG中提取出来的与刺激事件相关的电位记录分析技术。前者主要包括、脑电地形图（EEGmap）、脑电活动图形（BEAM）、脑波超慢涨落图技术等；后者主要就是事件相关电位技术（ERP ）和脑电图（EEG）。电生理技术可以提供心理活动时脑的实时信息，特别是ERP，它可以记录心理活动引起的真实的脑电实时波形，时间分辨率可精确至微秒级，是卓有成效的脑科学研究方法，但是它的空间分辨率不够高。将ERP与PET或fMRI的数据融合分析从而可以得到高时空分辨率的数据，是洞察心理活动脑机制的有力方法（汤慈美，2002）。
20 世纪 90 年代以来，不同学科的研究者从不同角度应用先进的神经生理学技术探索各种与心理疲劳有关现象或症状的神经生物学机制，如心理疲劳（mental fatigue）、慢性疲劳综合症（CFS）、过度训练等。而心理耗竭（burnout）和运动性心理疲劳的有关研究进展不大。尽管各种心理疲劳的成因和症状表现各有不同，但其内在的神经生理学机制和过程在很大程度上有着相似性或同质性。因为，不管何种心理疲劳，其内在的机制都是以信息加工能力下降为核心机制的中枢神经系统的功能疲劳状态，无论是生理性或是病理性的中枢疲劳，其结果都不外乎为中枢神经系统自我调控能力的下降，从而导致外在行为表现的各种异常，如各种负性情绪的出现、各种生理心理疲劳症状的出现等。正是基于对各种心理疲劳现象中枢神经生理机制的共同基础的认同，加上近年来神经生理技术的飞速发展，为揭示心理疲劳现象的内在机制提供了技术支持，自 20 世纪末期以来，关于心理疲劳的神经生理机制研究成了该研究领域的主导方向。随着有关研究的日益深入，关于心理疲劳的中枢机制的了解也日益深化。尤其是心理疲劳时脑功能状态与认知特征检测评价的神经生理学研究进展最为迅速，成果也最为丰富，特别是ERP技术的不断完善与成熟，为认知过程、特征的研究提供了有效的神经生理学检测工具。关于神经生理机制研究最多的方向主要集中在CFS和mental fatigue方面，而针对心理耗竭的有关神经生理机制研究文献甚少。
主要研究手段包括行为观察、心理测量和生理生化指标的综合应用。行为观察与测量则与神经生理指标的选择关联较大，根据不同的研究目的和实验设计采用不同的行为测量与观察方法，如Stroop注意集中试验、短期记忆任务、选择反应时等，神经生理指标主要采用ERP技术。
与CFS的病因和治疗方法研究进展缓慢的情形相反，心理学和神经科学等领域的研究工作却获得了比较明显的进步。他们发现CFS具有典型的心理特征和认知障碍特征，且CFS患者的认知障碍存在一定的脑机制。许多神经心理学的研究结果提示， CFS患者的工作记忆、注意保持与分配能力、选择注意、信息加工能力、短期记忆等认知功能的下降或受损（Crowe， 1999； Daly， 2001； Ross， 2001； Lawrie，2000； Dobbs， 2001； Michiels， 1999；等）。
与此同时，许多研究预示， CFS患者的认知功能障碍存在一定的脑机制。这些机制包括脑形态结构异常、脑能量代谢异常和脑其他生化物质代谢异常等方面（Lange， 1999； Natelson， 2001； Cook， 2001；Hammond， 2001； Machale， 2000； Tomada， 2000； Puli， 2002； Vassallo， 2001）。 Parker等（2001）以大量的研究资料为基础，对CFS患者的下丘脑——垂体——肾上腺（HPA）通路和其他神经内分泌通路情况进行了综述性分析，发现相当数量CFS患者的HPA功能出现降低。近年，随着可以对脑功能实施实时监测的ERP技术的应用，对CFS患者的中枢功能和认知特征的研究更加深入。 Gordon等（1999）在一项应用ERP技术对 25 名CFS患者实施多任务操作情况下的皮层运动电位的研究中发现， CFS患者的准确性和反应时（accuracy and reaction times）变差，运动前相关电位降低（premovement-related potentials），提示CFS患者中央运动机制受损。 Scheffers等（1992）对设有等数量控制组的13 位CFS患者进行短期记忆任务的ERP研究中证实CFS患者的快速反应（rapid – response， RT）变慢，提示CFS患者的反应相关加工能力下降。
对其它与心理疲劳有关现象如抑郁（depression）、疲劳（fatigue ）、操作任务诱发的心理疲劳（mental fatigue）、运动训练性疲倦（staleness）等的神经心理学和神经生理学研究结果显示，在这些疲劳状态下，受试者的认知加工能力、感知觉能力、判断决策能力与操作能力下降，同时伴有ERP、 PET等神经生理检测指标的有意义变化。 Lorist（2003）等的研究表明，随着操作任务诱发的心理疲劳程度加重，操作任务的准备更不合适，操作错误随之增加， ERP指标也产生变化； Pelosi （2001）等对 14 名抑郁者和 14 名相匹配的对照进行了工作记忆能力研究，结果显示，抑郁者的工作记忆能力下降，同时进行的ERP测试也显示抑郁者的ERP明显不同于对照组； Burkhart （1993）等对 32名中度抑郁患者借助ERP技术进行的一项关于抑郁与注意能力关系的研究结果表明，抑郁患者的选择注意能力、唤醒水平和感觉敏感性等均明显不同于对照组（ERP与注意有关的成分作为注意能力评价的定量指标）。 Lorist MM .（2005）的ERP研究提示心理疲劳可以导致认知控制能力下降，突出表现在前额皮层的监控功能、纠错功能下降，其主要机制是多巴胺能神经元的递质传递功能障碍。 van der Linden D， Eling P （2005）的ERP研究发现心理疲劳可影响大脑的局部功能，特别是注意集中与行为控制功能。 Lorist MM， Klein M等（2000）的研究提示，心理疲劳从计划和准备两个环节影响任务控制能力，无论是重复性任务还是转换性任务操作方式，随操作时间的延长，疲劳的加重，ERP与注意有关的成分被减小。 Boksem MA， Meijman TF等（2005）在一项心理疲劳对注意功能影响的ERP研究中发现，操作任务导致的心理疲劳使被试的注意保持能力下降，同时N1 波幅降低，心理疲劳对任务定向注意的影响较大，而对刺激驱动注意的影响程度较小。 Sandstrom A， Rhodin IN等（2005）的实验研究提示，慢性心理耗竭损害记忆、听觉和视觉注意功能。 Anish EJ （2005）认为过度训练可以导致中枢疲劳、影响中枢与外周的双向信息传递、影响认知功能。过度训练性中枢疲劳可能与神经内分泌功能紊乱有关（Peijie C， Hongwu L等2003）。
各领域就心理疲劳开展的神经心理、神经生理研究提示，心理疲劳将会影响到脑功能状态，特别是认知加工能力，这种功能变化在神经生理检测上会有所发现，特别是可对脑功能进行实时检测的ERP技术以及近年国内研究开发的EEG的脑波超慢涨落分析技术。
20 世纪的最后一个十年被作为“脑的十年”是 21 世纪脑科学大发展的序幕，21 世纪将作为“脑的世纪”对人类文明进程产生深远影响。从“脑的十年”到“脑的世纪”为神经科学的大发展创造了有利条件。
近代自然科学的发展趋势预示 2l世纪自然科学重心将是生命科学。20 世纪对自然界最复杂的生命现象的认识，影响着人类文明的发展。分子生物学和计算机科学推动生命科学，促进神经科学诞生和发展。近 30 年神经科学迅猛发展，人类已揭开了全面探索宇宙中最复杂的物质脑的奧秘的序幕。现代自然科学经过漫长的实验道路之后，开始走向统一的世界观，即从总体上把握世界的和谐和统一。探索复杂系统的宏观整体规律，寻找复杂性是现代科学走向大综合，大统一的总趋势。现代系统科学是各个学科间大协调，各个研究层次间大渗透的产物，已形成一系列理论、方法，为开展脑科学宏观整体研究提供了有力武器。
由于大脑无与伦比的复杂性决定神经科学发展趋势为渐进性、实质性、革命性。探索脑功能的细胞和分子基础将是理解脑的主要挑战之一。脑功能的细胞和分子机制是智力的基础，而理解脑的高级功能（如认知、记忆、思维、语言、情感、“领悟”等），需从对脑功能的整体性认识上进行研究。脑表现中的某些高级功能是由各个单元之间的非线性的相互作用的协同行为。“ET一脑电超慢涨落分析仪”就是在这样的背景下应运而生的。
脑波研究及ET概述
ET （Encephalofluctuogram.Technology）即脑涨落图技术是一项新建立的脑功能研究技术，这一技术的原理是由我国航天医学研究所梅磊教授提出，最初用于宇航员的脑功能检测，后由中科院组织技术力量经多年的开发，研制成为目前的脑电超慢涨落分析仪，简称ET仪。该仪器除了常规脑电及脑电地形图功能外，已完全超越了传统脑波研究的框架，能在完全自然和绝对无创的条件下，对脑波超慢涨落过程进行扫描，并获得脑内神经介质活动的信息，进而对脑功能进行评价。
从现代系统科学的角度看，大脑是一个开放的复杂巨系统。大脑是“开放”的，因为它不断地与周围环境有物质、能量和信息的交换；大脑是一个“巨系统”，因为它有天文数字的子系统（神经元等）。大脑是“复杂”的，因为其子系统种类繁多，而且有很多层次，而从子系统到整个系统之间有层次结构。各个子系统之间，子系统和高一级系统之间都互为关联，互为制约。构成了自然界最为复杂的有机整体。对这样一个开放的复杂巨系统，必须用综合集成方法来进行研究。综合应用系统科学的各个分支：非线性理论、非平衡态理论、涨落理论、协同学理论、耗散结构理论、自组织理论、混沌理论、以至超循环理论、相干激励理论等。这些理论和方法都可应用到研究、探索、揭示大脑的复杂性上，包括寻找新的层次、新的结构、新的子系统及其种类、新的相互作用规律。
脑波是大脑神经元群体活动的产物，是能反映脑功能的一种天然宏观参量，能提供关于脑活动的大量信息。脑波不是一个简单系统！用几十个频率、若干个频段，远不足以揭露和描述脑波的活动及其所反映的脑功能图像。脑波研究的出路在于把脑波分析纳入复杂巨系统研究的轨道。我们首先应从大脑活动的物质基础着手，从其本身特性中寻找切入点进而揭示了脑波的本质，为人类认识大脑功能寻求一种崭新有效的手段。
化学振荡指化学过程中产生的振荡行为，它是很多领域近年来共同探讨的课题，尤其在耗散结构研究中有较详细的描述。
B—Z反应（Belousov—Zhabotinsky反应）
是一种被研究得最多的典型化学振荡现象。将几种特定的化学物质注入溶液中，可使溶液在两种颜色（例如红色和蓝色）之间振荡，振荡周期约lmin，同时出现空间有序图像。
生物代谢振荡一糖酵解反应
上述化学振荡也可出现在生物代谢过程中——生物代谢振荡，例如糖酵解反应。在某些条件下，所有的中间化合物（以及某些酶）的浓度会随时间振荡。振荡周期为分钟的量级，而且所有中间化合物的振荡具有相同的频率。糖酵解反应中主要中间产物的振荡行为。还可见到生物激素的振荡。例如脑垂体生长激素的释放一在体外灌流培养的脑垂体细胞中具有振荡行为，其振荡同期呈 5min， 10min， 20min倍周期关系。
神经介质振荡
与脑活动具有更密切关系的是神经介质振荡，近年来，出现一些研究神经介质动力学行为的数学模型。多巴胺模型的分析表明，随着某些参数的改变，可出现周期 1、周期 2、周期 4 等分支，一定条件下可出现单稳态、双稳态和多稳态；去甲肾上腺素模型也表明有分钟级振荡存在。从去甲肾上腺素的浓度变化，可看到明显的周期性背景；第二信使cAMP也有明显的周期性振荡。实验观察到其振荡周期也是分钟级的。细胞分裂也有慢周期振荡；多肽类物质可以根据其氨基酸疏水度的涨落曲线，找到不同的分钟级振荡频率，被称为“动力学密码”。从涨落分析找到周期性振荡行为的方法，已推广到生态和流行病学研究。由此可见，化学振荡是一个普遍现象，其振荡周期范围多数与我们研究的振荡范围一致。以此为线索，应可以找到脑内不同化学振荡与脑波S系统不同超慢振荡（谱线，谱系）之间的可能联系。
这就促使我们考虑一定存在着从化学振荡通向生物电振荡的实际途径。代表着神经介质浓度变化的化学振荡，必定与神经介质的量子释放行为相联系。而量子释放行为与突触后电位量子化反应的关系是一个既定的事实，即神经介质与突触后电位之间存在着紧密关系。再考虑到脑波是大脑神经元突触后电位的总和，我们认为神经介质振荡的信息，可以被按下列次序携带到脑波中：脑内神经介质释放的涨落——突触后电位的变化——脑电α波的涨落——S系统的谱线和谱系结构。这种过程是非线性的，在各个环节上都可以通过自组织而把主要特征突现出来，锁定在某个稳定的频率上。不同神经介质可以有不同的稳定频率（优势谱线、谱系）。我们把这些看做是不同神经介质的“动力学密码”。
破译了神经介质的动力学密码，就为我们的工作指明了方向。通过采用大样本、长时程、宽频带的方法，可以充分展示脑波非平衡涨落所推动的复杂动力学过程。从大量采样数据，分离出隐藏在脑波涨落过程中的、具有很多新信息的新层次。这个新层次的频率特征在毫赫兹（mHz）级范围内，属于一种超慢振荡，我们称之为S系统。这是在传统的脑波频谱中所没有的。因而具有全新的意义。常规测试中可得 255 个频率，称为S l、 S2、 S3……，并可得 255 个空间分布图。每个频率可以有不同的生理意义。
传统脑波分析采用平均法（平均功率谱、平均诱发电位等），把涨落信息都平均掉了。就像将无线电台信号平均处理后，只得到电台载波波长，而把调制在上面的信息，唱什么歌，说什么话都丢失了。而正是后者才是需要分析的信息。
ET正是着眼于对调制在原始脑波中的涨落信息进行分析。但比电台信号要远为复杂，它是非线性的，要用适当方法检出其中最有用的信息。
在脑电波中隐含着其频率特征在毫赫兹（mHz）数量级的涨落。如上所述，超慢振荡系统所揭示的脑波功率及频率涨落，与脑内神经化学介质的活动特性相关。 ET技术即以此理论为基础，从脑电信号中提出更梢细的成分从而揭示形成脑波的物质基础，即中枢神经介质的涨落情况。
依据化学振荡的理论每条谱线如Sl、 S2、 S3、 S4、 S5 及谱系S5、S10、 S20、 S40…代表不同的物质。反映着不同的振荡周期。其谱结构有明显的结构特征：从总体看呈混沌形式，但在混沌背景上，总有少数尖锋突起，且相互间常呈倍数关系。这些突起的优势谱线及有相互关系的谱系，具有最强的信息价值。它们在系统中起着序参量的作用，因而可以从混沌背景上把它们分离出来。这样，从S谱层次上，可以分离出其中的一组优势谱线，它们构成又一个新的层次。分析这个层次中的精细结构成分（基频、倍周期、谐振、连续频率等），可以展开丰富多样的谱系结构，揭示脑活动的很多规律。为寻找不同介质的优势谱线、谱系，梅磊等（1995）进行了漫长而复杂的实验工作。经动物试验，分离出与不同神经介质具有最优联系的不同谱线、谱系，再在正常人和临床中进行了近十年的验证和跟踪，获得了定性一致的结果。综合所有结果，目前已确定几种基本神经介质的谱线特征：
各个谱线的意义：
1.γ－氨基丁酸（GABA）最优谱线系： S1、 S 13 系；
2.谷氨酸（GA）最优谱线系： S2；
3.5 －羟色胺（5-HT）最优谱线系： S4、 S8、 S16……
4.乙酰胆碱（Ach）最优谱线系： S 5、 S10、 S 20……
5.去甲肾上腺素（NE） .最优谱线系： S 7、 S14、 S 28……
6.多巴胺（DA）最优谱线系： S11、 S 22、 S 33、 S 44……
各个谱线都有其特定的特征和评价意义，在此，不一一赘述，我们主要简单介绍与本研究关系最大的 5 －羟色胺（5-HT）最优谱线系S4 系。
为寻找 5-HT的特征谱系，白延强、梅磊（1990）进行的动物试验显示，注射 5-HTP （5 －羟色胺酸），使D1 总谱中出现S4 系增高的趋势。
5－ HT的主要作用如下：5-HT可改善睡眠、使痛阈提高、维持精神稳定、反映脑中枢疲劳状态。另外 5-HT在偏头痛病人，脑缺血病人、弱智人，巴金森氏病人中有不同变化。
常规脑电图检测的信号频率范围是1～30HZ，而超慢涨落信号具变化周期是分钟量级的。脑电超慢涨落分析仪所分析的频率范围是 1 ～255 毫赫兹（mHz），如果超慢涨落信号是直接叠加在脑电信号上的。用目前的技术很难提取。因为如此低的频率范围已接近直流，用头皮电流来提取，电极的极化电动势将会引入很大的干扰。如前所述，脑电是大脑活动的外部表现，而神经化学介质是大脑活动的物质基础，两者在层次上有所区别，能否从另一角度观测超慢涨落信号？考察图 1所示脑电图的波形情况，可以给我们一些启示。以图中α波为例，其频率范围是 8～13 毫赫兹（mHz），除频率特性外，还可直观地看到α波的另一特点，即波的幅度不是随机变化的，而是具有明显的调制特点，即一般常说的梭形波。如果我们取其包络线则构成另一信号，那么它的频率范围就明显低于任何常规脑电信号成分。
我们把它看作超慢涨落信号在脑电中的一种反映。在脑电超慢涨落分析仪中，首先用频谱变换从脑电波中提取脑电超慢涨落信号，再对超慢涨落信号进行频谱分析，从而获得对超慢涨落信号的特性的描述。因此，可以认为脑波超慢涨落分析是对脑电的多重频谱分析。
图1 脑电图α波波形
尽管脑电超慢涨落分析的物质基础仍然是传统脑电纪录技术，但由于分析原理的差异，致使脑电超慢涨落分析与普通脑电分析是不同层次的分析技术。传统脑电分析主要是对原始脑电图的形态进行定性分析，通过与正常波形比较对反常波形进行定性判断。而脑电超慢涨落分析则是依据现代协同学、混沌学等理论利用多重频谱分析技术对蕴涵在传统脑电波形中的特征性信息进行定量分析，是对传统脑电技术的一次质的突破，通过该技术提取的信息远远超出一般意义的正常与否描述、解释，而是可以通过定量分析有效揭示出个体脑内化学变化的特征与实时状态，大脑的功能整合个体化特征、大脑功能状态变化特征、大脑功能对环境适应性变化过程特征等。
前面已经讨论过，神经介质与突触后电位之间存在着紧密关系。再考虑到脑波是大脑神经元突触后电位的总和，那么神经介质振荡的信息，可以被按下列次序携带到脑波中：脑内神经介质释放的涨落——突触后电位的变化——脑电α波的涨落——S系统的谱线和谱系结构。这种过程是非线性的，在各个环节上都可以通过自组织而把主要特征突现出来，锁定在某个稳定的频率上。5-HT是中枢内抑制性神经递质，中枢内 5-HT浓度的升高是运动性中枢疲劳的主要原因。作为一种抑制性神经递质，5-HT是通过 5-HT能神经元和 5-HT能受体在中枢内发挥调节作用。5-HT能神经元胞体主要集中分布在中脑下部、脑桥上部和延髓的中缝核，但其上行和下行纤维末梢则广泛分布与大脑和脊髓。 ET就是通过对 5-HT的特征性谱线S4 系列的定量分析来反映中枢内 5-HT的浓度变化趋势，该技术中的疲劳指数指标其实就是各个脑区S4 系列谱线出现的数量总合。5-HT浓度升高，各脑区S4 系列谱线增加（梅磊，1990），提示中枢疲劳指数升高。
在运动领域的有关研究提示 5-HT作为抑制性神经递质，在运动性中枢疲劳方面起着重要作用。 Blomstrand E （2006）在用支链氨基酸缓解中枢疲劳的实验研究中发现，补充支链氨基酸可以提高运动能力和改善疲劳状态下的认知能力，其主要机制是支链氨基酸可以通过竞争抑制而限制中枢内 5-HT合成的原料色氨酸的摄入，从而降低了中枢内 5-HT的合成，缓解 5-HT的中枢功能抑制作用，该研究与Fernstrom JD， Fernstrom MH （2006）， Smriga M （，2006）， Newsholme EA（2006）， Bequet F （2002）等的研究结果一致。诸多研究（Cleare AJ2003； Struder HK 2001； Gomez-Merino D 2001； Castell LM 1999； Gastmann UA 1998； Tanaka H 1997； Davis JM 1995； Hassmen P 1994 等）分别以动物和人体实验研究了急慢性运动性中枢疲劳、过度训练性疲劳、慢性疲劳综合症等的中枢机制，比较一致的看法是 5-HT在不同类型、诱引和性质的中枢疲劳中均起比较重要的作用，同时一些研究还发现 5－ HT与抑郁、消沉等情绪症状有关。
ERP的概念
1947 年Dawson首次报道用照相叠加技术记录人体诱发电位（Evoked Potentials， EP）。1951 年Dawson首次介绍诱发电位平均技术，开创了神经电生理学的新时代。目前用计算机对诱发电位进行平均，故诱发电位又称平均诱发电位（Average Evoked Potentials， AEP）。平均诱发电位是由刺激引起的，随着它的应用日益广泛，刺激种类不断增加，科学工作者将各种刺激统称为“事件”（event），诱发电位遂也被称为“事件相关电位”（event related potentials，简称ERP），一直沿用至今。有些正式场合使用“事件相关脑电位”（event-related brain potentials）一词，则是为了更清楚地专指脑产生的事件相关电位。
ERP的定义：
凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时（后者称为撤反应），在脑区所引起的电位变化。
ERP的技术原理
EEG对ERP的淹没与叠加基本原理
一次刺激诱发的ERP的波幅约 2～10vV，比自发电位（EEG）小得多，淹没在EEG中，二者构成小信号与大噪音的关系，因此无法测量，无法研究。但ERP有两个恒定，一是波形恒定，一是潜伏期恒定。利用这两个恒定就可以通过叠加，从EEG中将ERP提取出来了。
为了从EEG中提取出ERP，需对被试者施以多次重复刺激“ S”。将每次刺激产生的含有ERP的EEG加以叠加与平均。由于作为ERP背景的EEG波形与刺激间无固定的关系，而其中所含之ERP波形在每次刺激后是相同的，且ERP波形与刺激间的时间间隔（潜伏期）是固定的，经过叠加， ERP与叠加次数成比例地增大，而EEG则按随机噪音方式加和。若刺激次数为n，则叠加n次后ERP增大n倍，而EEG只增大√n倍，信噪比提高√n倍。若叠加前ERP波幅为EEG波幅的 1 ／2， ERP被埋在EEG中难以观察，经过 100 次叠加后ERP增加 100 倍，EEG增加 10 倍，叠加后的ERP波幅成为EEG的 5 倍，于是ERP就从EEG背景中浮现出来了。叠加后的ERP数值除以叠加次数，其平均值即还原为一次刺激的ERP数值，因此ERP又称平均诱发电位，通常所谓的“平均”实际就意味着是叠加后的平均。这就是提取ERP的基本原理。
ERP的成分
因刺激方式的差异、潜伏期的差异、波形的差异等， ERP有众多不同的特征性成分，每个成分还有多少不一的亚成分。每类成分都有其相对特定的心理活动指向，对不同的心理生理过程有着不同的评价意义。其中，研究最多的主要成分有： P300、 CNV、 MMN、 BSP、N400 和PN等。其中P300 对评价随意注意意义较大，而且，本研究主要采用的也是P300，故在此主要介绍一下P300 有关概念、提取方法和应用范围，其它成分不再赘述。
P300 的基本概念
P300 的定义
P300 是由Sutton等人（1965）首先发现的，当被试者辨认“靶刺激”时，在其头皮记录的、潜伏期约为 300 毫秒的最大晚期正性波即是P300。 P是英文“正波”（positivity）的简写，300 则是潜伏期约为300 毫秒之意。
P300 的基本性质
P300 的测量指标如同其他一般诱发电位，主要为潜伏期和波幅。罗跃嘉、吴宗耀（1990）报告 175 例 6～87 岁正常人的听觉P300 的平均潜伏期为312.1 ± 25.49ms，平均波幅为13.8 ± 5.47μV。 P300 的波形主要有单峰和双峰， squires等（1975）把双峰的第一个成分命名为P3a，第二个为P3b，其后尚有一个慢波（slow wave， SW），合称之为“晚正复合波”（1ate positive complex）。大样本正常人的P300 研究指出，双峰P300 在正常人中约占 20％左右，并多见于小儿、老人与病人。罗跃嘉、吴宗耀（1990）报告在 175 例 6～87 岁的正常人中，16～ 50 岁者双峰占 9％，51 岁以上者占 30％。 P300 的头皮分布广泛，相对集中于中线部位（Fz， Cz， Pz， Oz）。 P300 波幅在顶后部（PZ）最大，中央顶部（CZ）次之，也有人报告在Cz处最大。进一步研究指出波幅占第三位的在视觉P300 为枕部（Oz），听觉P300 为额部（FZ）（Polich， 1991a）。随年龄增加， P300 分布逐渐由PZ前移至Fz，也有人报告年龄对分布没有影响。
P300 的起源： P300 有多处脑内起源：皮质起源、皮质下起源、边缘系统起源。
P300 的测定技术
适应症：
正常人脑功能状态评价与各种大脑认知功能损害的病人，包括：痴呆、脑器质性病变、精神疾病、其他认知功能障碍等。
刺激设置：
诱发P300 的经典刺激模式是Oddball实验模式。在听觉，标准刺激为 1000HZ短纯音，占 80％；靶刺激为 2000Hz短纯音，占 20％，并随机插入标准刺激的序列之中。要得到满意的P300，需要靶刺激叠加40～60 次。最为简单，应用最广泛的是短音刺激（tone），还可用语音（phonemic）、语义（semantic）刺激给声。视觉刺激可采用单色光、符号、字母、单词等，仍按大小概率显示于视屏。体感刺激则常用不同强度、部位的电刺激。
记录参数：
记录电极常置于国际 10～20 系统的中线部位： PZ、 CZ、 FZ和Oz，参考电极则置于耳垂或乳突，地极为前额（FPz）。
指标测量：
潜伏期测量点在单峰为波峰顶点；双峰则有几种不同的测量方法，一是以最大峰顶点，二是以升降支延长线交点，三是以起止中点为潜伏期测量点（罗跃嘉、吴宗耀，1990）。波幅测量测基线一峰值或峰一峰值，以前者多用，常设定lOOms的刺激前基线。
波形辨认：
在正常人，300ms左右的最大正波就是P300。但病理状况的P300变异很大，可用综合性辅助方法来确定P300。
P300 的影响因素
物理因素：刺激通道、刺激概率、刺激间隔（ISI）、刺激强度等会影响P300 的特征，但很多研究结果不尽一致。
生理因素：年龄、性别、颅骨厚度等会影响P300 的特征。
心理因素：任务性质、任务难度也会影响P300 的特征。
P300 的高级脑功能评定
40 多年来，采用ERP技术进行的脑的高级功能研究出现了一系列突破，为该领域的研究开辟了一个新纪元， ERP遂被誉为“观察脑的高级功能的窗口”。具体来看， ERP对高级脑功能的评定研究和应用主要集中在如下几个方面：
对注意的评定：
Hillyard等（1973）认为在注意过程中， N100、 P300 具有重要意义，反映了注意的早、晚期选择模型。 N100 代表刺激定势（stimulus set），即对刺激的早期选择； P300 代表反应定势（response set），即感知信息加工的后续阶段。也有人认为P300 潜伏期改变是反映了注意分配的结果，罗跃嘉与瞿纬（1993）测定 60 例正常青少年的听觉P300，并与数字广度、倒背、数字符号和连线等认知测验进行相关分析，结果表明， P300 潜伏期与连线B、倒背测验有显著性相关，连线B测验反映大脑对数字与字母顺序的交替和注意转移，倒背反映了注意的稳定性及精神控制能力，因此， P300 与这些注意特征相关。
对记忆的评定：
在P300 与短时记忆的相关研究中，发现记忆的数字个数愈多，P300 潜伏期愈短，儿童的这种变化更明显（Howard与Polich， 1985）。Paller等（1987）在登记、回忆、再认等分段记忆实验中，观察到能回忆起的单词比不能回忆起时产生更大的P300，语言比非语言、肯定之决定比否定之决定所产生的P300 较大。 Johnson等（1985）在有意学习实验中发现，随后能再认的单词诱发的P300 潜伏期显著性延长，波幅稍增大。研究认为P300 与再认等记忆后续过程有关，因而与长时记忆也有关。
对大脑功能成熟性的早期评定：
Shucard等（1987）对婴儿进行听觉ERP测试，发现 1、3、6 月龄婴儿的P300 潜伏期平均为 405.4ms，比成人明显地长（326.6ms）；波幅逐渐增高，分别为 5.08、12.73、20.53μv。 P300 是一种内源性成分，根据目前关于P300 的理论， P300 潜伏期与认知加工过程中评估与分类的完成有关，其波幅则与工作记忆中表征的背景更新有关。婴儿的大脑认知功能发育尚不完善，完成认知所需的时间应该较长，相应地，其P300 潜伏期较长。随着婴儿大脑的发育，不断构筑起新的神经功能回路，使大脑功能逐渐完善，认知加工过程逐渐复杂，可资更新的背景表征渐渐增加，导致P300 波幅渐增。因此上述事实可以理解为P300 反映了婴儿的大脑高级功能的发育过程。
对认知功能障碍的诊断与评定：
主要用于痴呆症的诊断与评定。
注意的脑机制与ERP研究
注意是心理活动对一定事物的指向与集中。其中，心理活动的指向性是由脑对信息的过滤或选择功能实现的。注意是保证心理活动正常进行的基本功能，注意功能障碍将导致其他一系列脑高级功能障碍。注意功能的实现需要足够的抗干扰能力，换句话说，脑需要具有足够的抑制能力。实际上，脑高级功能障碍往往是由于这种抑制能力不足所造成的。注意可分为随意注意与非随意注意。非随意注意是对非意识的新异刺激自动觉察的功能。认知神经科学关于注意的研究可以分为两个方面，一是关于注意选择性发生的时程问题，即早选择与晚选择的理论之争；一是关于注意的选择性与集中性的脑机制问题。 ERP研究在早选择与晚选择的理论之争及关于感觉输入信息的抑制、注意保持、对新异刺激的觉察等注意诸方面皆做出了重要贡献。
关于注意选择性发生时程的ERP证据
注意问题在心理学创建时期得到了充分重视，但在 20 世纪 20 年代，行为主义的兴起使注意的研究陷入低潮，格式塔学派则以研究知觉代替研究注意。五六十年代崛起的认知心理学，重新对在信息加工中起重要作用的注意机制予以重视。由于注意现象之复杂性，一些问题曾长期悬而未决，例如对注意机制在信息加工中所处的位置，曾长期存在早期选择和晚期选择之争。早期选择学说认为，注意机制位于觉察和识别之间，并不是所有的信息都能进入高级分析而被识别；晚期选择学说认为，注意机制位于识别和反应之间，所有的信息都可被识别，但只有一小部分可以引起反应。传统心理学由于方法学的局限，对此争论未能提供有充分说服力的证据。 ERP比传统心理学反应时和错误率的指标揭示的认知过程更加明确（魏景汉等，1982）：分析其潜伏期，可以估计加工事件的时间进程；分析其波幅，可以估计信息加工时的心理过程强度；分析其头皮分布，可以估计对刺激加工起作用的脑内源。近年在注意选择性发生时程的上述争论方面，视觉ERP、听觉ERP、体感ERP研究得到的结果并无根本区别。
注意保持的脑机制
如前所述，注意的集中性是保证意识加工不被中断的功能，是一种在意识加工中阻止无用信息进入意识的能力。可见，注意的集中性表现为注意可保持的长短，其功能障碍表现为分心易化。分心易化是动物和人类前额叶损伤的共同行为特征。动物实验表明，前额叶损伤动物的经典条件延迟反应发生障碍。行为实验发现，前额叶损伤患者对短间隔刺激的注意效果比长间隔刺激要好。进行双耳分听ERP实验，并于非注意耳中加入另一种无关刺激。实验结果表明，无关刺激的加入不影响正常被试者对注意耳刺激的注意效应（ERP增大），却影响前额叶患者对注意耳刺激的注意效应；若注意耳刺激间隔延长，则影响加重。当非注意耳中取消无关刺激时，这些患者的注意效应就相对变好。因此该类实验结果有利于将前额叶患者注意障碍原因解释为分心易化。
在ERP研究中。 CNV实验模式是研究注意保持的适宜方法。实验研究已充分证明，当注意保持增强时， CNV波幅升高（Tecce， 1972）。
非随意注意的脑机制
新异刺激引起的P300 称为P3a。 P3a的潜伏期较短，头皮分布较广泛，最大波幅位于额叶后部，比P3b明显靠前。新异刺激不是一般的刺激或环境变化，而是一种未预料到的突然的刺激，它以产生朝向反应为特征。朝向反应是一种非随意注意，因为它的注意对象原本不是心理活动的指向者，只是由于突发刺激具有足够的强度和新异性，心理活动被动地被它吸引了过去，这种心理活动的指向性是不随意的、主观不能控制的。朝向反应把非注意对象变成了瞬间注意的对象，如果这一对象是有意义的，则再进一步加工。可见，朝向反应能使机体觉知与应对不测事件，使之优先进入认知加工，对机体具有重要的保护意义。现已公认P3a是朝向反应的主要标志。
关于P300 的有关讨论
P300 乃是一个家族，具有不同的成员。 P300 家族的成员有的代表有意识的加工，有的代表非意识的加工（如朝向反应），有的代表颞顶联合皮质一边缘系统某些加工环节的神经活动，有的代表额叶一边缘系统某些加工环节的神经活动。联系P300 在研究脑高级功能中的贡献，有理由认为，正是由于P300 成分的多样性，才使它具有了细致分工的可能，才提高了它所代表的认知加工的精确程度。这样，就有可能通过对其不同成分的研究，更深入细致地揭示脑的心理活动机制。
关于P300 反映何种具体认知过程问题，已提出了不少理论，目前存不同意见。一种观点认为，300 代表知觉任务的结束。按照这种观点， P300 代表某种刺激加工的抑制，当对所期盼的刺激做某种有意识的加工时，相关的顶叶或内侧颞叶部位被激活，产生负性电位，一旦这一加工结束，则这些部位受到抑制，此时即产生P300。另一个被心理生理学研究广泛支持的假说是Donchin （1979，1981）根据他们的实验结果提出的，认为P300 的潜伏期反映对刺激物的评价或分类所需要的时间， P300 的波幅反映工作记忆中表征的更新。其他假说，诸如认为P300 与模板匹配有关等观点，均可归纳在这一概念之中。在哺乳类动物（包括鼠、猫、猴等）中也可以诱发出P300。 P300 是研究正常人和患者及哺乳类动物认知加工及其脑机制的重要而广泛应用的电生理指标。它在不同种类动物中的普遍存在说明P300 可能代表着神经系统的某种基本活动。目前， P300 潜伏期的范围的概念已远远超过了 300毫秒，有的P300 长达 700 毫秒以上。近年实验研究证明， P300 的脑内源不止一个，亦即它不是一个单纯的成分，而是一个大家族，与多种认知加工有关。这也是之以出现上述不同观点的原因。双任务的实验证明，在一定程度上P300 的波幅与所投入的心理资源量成正相关。P300 的潜伏期随任务难度的增加而增加。研究发现，有规律地给被试同样的刺激不能产生P300，但如果突然有一次刺激未出现，却引起了P300。也就是说，没有外界刺激也可以诱发出P300。这些事实说明P300 是一个主要与心理因素相关的内源性成分。
P300 有着广泛的应用研究前景。我国与美国的学者都发现，刺激物与被试的利害关系及被试的情绪都在P300 上有所反映，而且P300的这些变化是被试无法控制的。例如，在失窃某件物品后，测量数名嫌疑人的ERP，同时在屏幕上一件件地呈现不同的物品，其中含有被窃物。当呈现出被窃物时，只有盗窃者的P300 异常。盗窃者无法控制其脑波，他越想控制，他的脑波越不正常，因为他的这种“想控制”的想法本身就会产生与众不同的脑波。根据这些特性， P300 已经成为用脑波进行测谎的成分，这是当代测谎研究的一次突破。
P300 在运动人群的有关应用研究
Fontani G （1999）用ERP对 12 名高水平排球运动员的反应能力和注意能力进行了研究。研究中分别进行了视觉的简单反应时、选择反应时和注意转移测试，同时测试运动员的ERP有关成分。结果显示：刺激开始前， CNV波与选择性注意紧密相关，刺激开始后，选择性注意波（SAW）与P3 复合成分的潜伏期和波幅相关，而且SAW和P3 的波幅越高，反应时（RT）越短，变化越少。提示ERP可用于评价运动员的注意特征和评价有关训练效果。 Hatfield BD， Haufler AJ等（2004）用脑电图和ERP进行了智力操作性能的研究，结果提示脑电图的频谱功率、电极间的一致性和ERP的P300、慢成分结合认知推论方法在评价执行目标定向任务时中枢神经系统的可塑性方面有较好的价值，可用于评价运动员的技术训练效果。 Kaseda Y， Jiang C等（2005）的研究提示，在进行了 6 个小时的计算任务后导致心理疲劳时（mental fatigue）随着主观疲劳得分的增加，听觉P300 的潜伏期延长，认为ERP是评价心理疲劳的客观指标。 Radlo SJ， Janelle CM等（2001）用P300作为注意加工指标对中等水平和高水平棒球手进行的一项知觉决策能力研究中发现，中等水平选手在进行知觉决策任务时，其比高水平选手的P300 潜伏期更短、波幅更高、反应时更长，提示中等水平运动员在执行知觉决策任务时要投入更多的心理资源（注意资源），同时决策过程更长。尽管ERP在运动领域的研究刚刚开始，但有限的研究提示：ERP在运动员的认知特征与状态评价、认知与技术训练效果的评价、心理疲劳评价等方面有着十分广阔的应用研究前景。对有关问题的系统化研究将有可能导致训练理念的革命性转变。