在EEG/ERP研究中,最令人头痛的问题之一是各种干扰和噪声信号混入到EEG/ERP信号中,因此,数据分析的第一步其实就是去除不同形式的伪迹信号。
这些不同形式的干扰和噪声,有些可以在EEG数据采集时尽量避免甚至消除掉,而有些只能在后续的预处理中去除。
此外,由于滤波、ICA等操作会不同程度造成EEG信号的“形变”,因此,有一个潜在的原则是:尽量在EEG信号采集时减少干扰保证采集到高质量的信号,减少后续的预处理中的某些步骤。
故而熟悉EEG信号采集过程中可能出现的伪迹特点、起源对于采集到高质量的EEG信号至关重要。
干扰
眨眼Blink伪迹
眼动(eye movement)伪迹
肌电干扰
心电ECG干扰
工频干扰
出汗性伪迹
放大器饱和
脉搏波伪迹
眨眼Blink伪迹
每个眼球的前面(正面)存在一个正向电位梯度,而后面(背面)有一个负向的电位梯度,这就形成一个偶极子(dipole),这个dipole的电势分布从头前向后逐渐削弱。当眼睛不动时,这样的较为恒定的电场当然也会被EEG记录到,但是可以通过滤波或者baseline correction的步骤把其影响消除掉。但是,当眨眼时,眼睑会横越眼球,眼睑相当于一个变化的电阻,会改变dipole电势的分布,从而产生眨眼伪迹。眨眼伪迹一般用VEOG(垂直眼电)电极记录,眨眼伪迹一般在Fp1、Fp2和Fpz处最大,并且从头前向头后逐渐衰弱(如下图所示);此外,VEOG和头皮电极上记录到的波形极性相反。
眼动(eye movement)伪迹
眼动和眨眼的原理相似,同样眼球作为一个前正后负的dipole,眼睛运动时,头皮电压梯度将变化,即眼睛运动指向的部位变得更正。眼动伪迹一般通过放置在眼睛左右的电极(HEOG,水平眼电)进行记录。大多数情况下的眼动将会是眼跳(saccade),即眼睛迅速发生弹道式转移。大多数情况下,被试朝一个方向眼跳之后会伴随另一个眼跳回到注视点,这会导致“篷车”或“斜篷车”的波形。
肌电干扰头颈部的肌肉活动是EEG肌电干扰的最主要来源,颈部以下的肌肉活动一般不会对EEG产生较大的干扰。肌电EMG信号一般频率较高25Hz以上,幅度较大,一般表现出爆发式的波形
心电ECG干扰ECG往往会很容易在乳突出现,如果以乳突作为参考电极的话,那么ECG会以颠倒的形状在所有电极中观察到。虽然有时可以通过稍微移动乳突或耳垂参考电极来减小ECG,但是一般不能完全消除。此外,ECG的频率大约为1Hz。
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