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EEG的参考电极方案可以说是有多种，如单侧耳垂/乳突参考，双侧耳垂/乳突平均参考，平均参考等等。其实，大量的研究已经表明选择不同的参考电极方法，最后得到的ERP成分的幅度和潜伏期会有不同程度的差异，也就是说EEG参考电极方案对ERP有显著的影响。最近，笔者正好看到一篇刚发表在《Frontiers in Neuroscience》杂志上的文章，该文章用详细的技术分析方法研究了不同的EEG参考电极方案对脸部识别ERP成分N170的影响。因此，笔者在这里对这篇文章进行简单的剖析，一方面可以直观地看到EEG参考方案如何影响ERP成分，另一方面，对我们在以后的ERP研究中如何选择合适的参考电极方案也有一定的启示作用。
实验方案及数据分析方法
- 实验方案。研究者采用经典的脸部识别实验范式，如图1所示。3种面孔（即非常熟悉的名人面孔famous face、不熟悉的面孔unfamiliar face、很模糊的面孔scrambled face）随即呈现，在这个过程中采集70个通道的EEG信号，采集的时候参考电极放置在鼻尖。
图1- 数据分析。EEG数据的预处理包括滤波、去除噪声、分割等标准的流程，接下来最重要的是利用3种参考电极方案对EEG数据进行转换，这3种EEG参考电极方案是：
平均参考（Average reference，AR）、平均乳突参考（mean mastoid reference，MM), 和参考电极标准化技术（Reference Electrode Standardization Technique，REST)。其中REST参考方法是电子科技大学尧德中教授团队提出的，已经开发出相应的工具包供大家使用（www.neuro.uestc.edu.cn/rest，经测试，网址现在好像打不开了）。这样的话，对于每一种face刺激，有3种ERP信号（分别对应3种参考方案）。
由于famous face和unfamiliar face刺激诱发的N170差异很小，而unfamiliar face和scrambled face刺激所诱发的N170差异很大，因此，文章针对unfamiliar face和scrambled face刺激两种条件下的N170进行了详细研究。该文章主要从以下3个方面研究了不同EEG参考电极方案对N170的影响：
1）N170的潜伏期和幅度。采用2因素方差分析，1个因素是参考电极方案（3个水平：AR、MM、REST），另1个因素是刺激条件（2个水平：unfamiliar face 和 scrambled face）；
2）不同EEG参考电极方案下N170幅度的头皮拓扑分布研究；
3）溯源分析。
主要结果
- 对于N170的幅值，方差分析表明参考电极方案（3个水平：AR、MM、REST）和刺激条件（2个水平：unfamiliar face 和 scrambled face）都分别表现出显著的主效应，但是两者之间不存在显著的交互效应。这说明EEG参考电极方案可以显著影响N170的幅值。而对于N170的潜伏期，没有发现任何显著结果。
- N170幅度的头皮拓扑分布如图2所示，对于unfamiliar face刺激条件下，3种参考电极方案（AR、MM、REST）得到的头皮拓扑分布图都很相似（图2A）；对于scrambled face刺激条件也是如此（图2A）。图2C表示unfamiliar face和scrambled face两种刺激下，对应的每个电极的N170幅值进行配对t检验（经过多重比较校正）得到的t值头皮拓扑分布图。可以看出，3种参考电极方案下unfamiliar vs. scrambled显著差异分布模式不同：AR参考电极方案主要表现出 anterior和temporo-occipital分布模式（图2C最左边拓扑图）, MM 主要表现出 anterior 分布（图2C中间边拓扑图）, 而REST与AR相似，也表现出anterior和temporo-occipital分布（图2C最右边拓扑图）。
图2- 图3A、B分别表示unfamiliar face 和scrambled face刺激条件下N170的溯源分析结果，可以看出，两种条件下皮层激活脑区非常相似，都主要位于temporo-occipital皮层。图3C表示unfamiliar face 和scrambled face两种刺激下皮层激活强度之差，可以看出，unfamiliar face 刺激主要在temporo-occipital 皮层表现出比scrambled face更强的激活。把图3C得到的两种刺激下皮层激活强度之差投射回头皮得到幅值头皮拓扑分布图，结果如图4所示，这个结果与图3C中的AR和REST参考电极方案下的unfamiliar vs. scrambled face显著差异分布模式相似。这说明，与MM参考电极方案相比，AR和REST参考电极方案得到的结果更能真实地反映脑内的活动。
图3
图4参考文献：
Wang Y, Huang H, Yang H, Xu J, Mo S, Lai H, Wu T and Zhang J (2019) Influence of EEG References on N170 Component in Human Facial Recognition. Front. Neurosci. 13:705. doi: 10.3389/fnins.2019.00705
总结
该研究通过系统的分析主要得到3个结论：
1）不同的EEG参考电极方案会对N170的幅度（而非潜伏期）产生显著影响；
2）尽管不同EEG参考电极方案下得到的N170幅度头皮拓扑分布图很相似（图2A、B），但是两种刺激条件之间的差异拓扑分布图却依据EEG参考方案而不同（图2C）：AR和REST参考电极方案下的差异分布模式相似，其与MM参考电极方案下的差异分布模式不同；
3）并且，把溯源分析得到的两种刺激下皮层激活强度之差转换成幅值头皮拓扑分布图（图4），结果与AR和REST（而非MM）参考电极方案下的两种刺激之间差异分布模式相似（图2C）。与MM参考电极方案相比，AR和REST参考电极方案得到的结果更能真实地反映脑内的活动，上述结果与前人的研究结果也比较一致。总之，这些结果说明，AR和REST参考电极方案更适合用于脸部识别实验ERP成分的研究。
