识别电位概述*

蔡秋菊，罗灿煌，张凤华，张　烨

(1.杭州师范大学认知与脑疾病研究中心，杭州 311121；2.江西师范大学心理学院，江西省心理与认知科学重点实验室，南昌 330022)



识别电位概述*

蔡秋菊1，罗灿煌1，张凤华2，张烨1

(1.杭州师范大学认知与脑疾病研究中心，杭州 311121；2.江西师范大学心理学院，江西省心理与认知科学重点实验室，南昌 330022)

摘要：识别电位是指当被试看到可识别刺激如字词、图形、面孔时，视觉系统的相应区域对注意指向的刺激做出的电生理反应，这一反应在200～250ms时达到峰值。这一ERP成分属于新兴的事件相关电位，并在语言学习和精神病诊断等不同的领域得到了有效的应用。本文从其实验研究的角度系统地介绍了识别电位的研究范式、研究材料的选择以及这一ERP反应与N170、P3、N400等成分的区别。最后，本文对RP的发展做了简要的评论。

关键词：识别电位；事件相关电位；可识别刺激

*基金项目：国家自然科学基金青年项目(31400974)，浙江省自然科学基金青年项目(Q14C090016)。

识别电位(RecognitionPotential，RP)，是由美国纽约州立大学的布鲁克林医学中心生理系的Rudell教授于20世纪90年代首次发现的，是一个新兴的事件相关电位。Rudell等指出，RP是反映人类视觉加工的一个重要脑电指标(Rudell&Hu，2010)。这一指标在不同的领域得到了有效的应用。在语言学习领域，RP能区分个体书面阅读能力的高低。Rudell和Hua(1997)最早发现，RP潜伏期变化与个体的美国研究生入学考试(GraduateRecordExamination，GRE)测验分数存在较高的负相关(r=-0.74)；RP也被用于测量第二语言学习者二语词汇掌握的好坏程度(Rudell&Hu，2010)。在精神病诊断领域，RP用于评估思维障碍病人的语义加工异常程度。Martín-Loeches，Muoz，Casado，Hinojosa和Molina(2004)发现，思维障碍(ThoughtDisorder)病人的RP反应强度显著低于常人和其他精神病人；相对于经典的N400成分，RP在评价这类病人的语义加工的异常方面有更好的效度。根据RP的这些反应特性，本文把RP称为识别电位。在我国，相关研究领域对RP仍缺乏足够的认识与应用。鉴于此，本文从RP的界定、研究范式、与其它ERP反应间的区别等几个方面来全面介绍RP以促进RP的应用。

1概念的界定和研究范式

1.1概念的界定

RP(recognitionpotential)是可识别图像(如字、图形、面孔等)出现后诱发的脑电反应，其峰潜伏期一般出现在250ms左右(Rudell，1991)。

上述定义把图像的“可识别性”看作是诱发RP反应的关键条件。但是，它不是诱发RP的先决条件。Rudell和Hua的研究(1996)发现，当两类可识别刺激同时出现在视野时，被注意的刺激诱发更大的RP而被有意忽略的刺激则不诱发或诱发很小的RP反应。这说明，选择性注意是RP产生的先决条件。因此，本文重新将RP描述为：当被试看到可识别刺激如字词、面孔或物体图像时，视觉系统对注意指向的可识别图像在200～250ms时做出的电生理反应。

1.2识别电位的研究范式

在正常呈现范式下，可识别和无意义图像均会诱发一个早期视觉成分(约100ms)和晚期成分。当可识别和无意义图像具有相同的物理属性时，RP通过可识别图像与无意义图像诱发的脑电反应相减得以分离出来。但是，相减可能导致两类图像诱发的早期成分和晚期成分相互抵消而呈现近似平线的ERP反应，也可能使两类图像的ERP反应混杂在一起。 因此，Rudell发展了一种新的刺激呈现范式——快速刺激流范式(RapidStreamStimulation，RSS，Rudell，1992)。在RSS中，可识别图像与无意义图像(也称背景刺激)以250ms的速率交替呈现，无意义图像呈现的居多，见图1。无意义图像连续地快速呈现能够在很大程度上减小不可识别图像诱发的ERP反应，仅留下很小的反应节律；当可识别图像偶尔出现在无意义图像中时，可以很容易被检测到，并诱发较大的脑电反应，从而大大提高了信号的质量。

后续研究对RSS做了更详细的补充：快速呈现刺激的目的是使被试在特定的短时间间隔内快速深入地加工图像，这样既能减小与图像的意义无关的信息对脑电反应的影响，也能减少反射性眨眼带来的无关反应(Rudell&Hua，1995)。无意义刺激的呈现可以分散被试的注意，当目标刺激出现时注意又被重新分配(Iglesiasetal.，2004)。

RSS范式虽然不是获得RP的唯一方法，但却是提高RP信噪比的简单而有效的方法。Dien，Frishkoff，Cerbone和Tucker(2003)使用主成分分析(TemporalPrincipalComponentAnalysis，tPCA)方法也可以提取RP，但这种方法需要大量的被试样本，大大降低了这一方法的可行性。

图1　快速刺激流范式(Zhang，Yuan，Bao，& Zhang，2008)

1.3刺激材料的选择

任何可识别刺激都可产生RP。RP的产生与图像特性，如照度、大小、颜色和图像出现概率等无关(Iglesiasetal.，2004)。因此，RP研究中所用的材料更侧重于图像的可识别性的操作，如正常图像与降解图像(Rudell&Hua，1995)、高频和低频文字(Rudell，1999)、熟悉的文字和不熟悉的文字(Rudell&Hu，2010)等等。

(1)可识别刺激。RP研究大多采用文字。相对于其它类型的刺激，文字诱发的RP反应最大。字母、数字、面孔、物体图片均可诱发RP。Rudell等的研究中也使用过字母与非字母组成的5*5矩阵作为刺激(Rudell，Hu，Prasad，&Andersons，2000)。一些研究也选用体现不同识别水平的文字材料：有意义的名词、符合正字法但无意义的假词、既没有意义也不符合正字法规则的随机字符串(Martín-Loeches，Hinojosa，Gómez-Jarabo，&Rubia，1999；Puetal.，2005)，见图2。

(2)背景刺激。背景刺激多由无意义词或降解词组成，这些刺激是通过随机删除正常词的某一部分并增加同等数量的新部件组成的。但这一做法无法量化刺激的可识别性。Pu等发现，RP反应随背景刺激可识别性的增加而减小(Puetal.，2005)。更常规的做法是将可识别图像切割成N个等大的部分，将N个部分重新排列组合而合成无法识别的图像。Iglesias等(2004)的研究显示，可识别图像前的背景刺激数量应不低于2个，使被试不可预测可识别刺激的出现。

图2　不同识别水平的文字刺激样例(Pu et al.，2005)

2RP与其它ERPs的区别

RP和N170N170是与RP在反应特性、空间分布和认知意义上较为接近的一个热点成分，它是在熟悉的刺激出现后的200ms以内达到峰值的负成分。从反应特性上看，RP与N170有着一定程度的相似性，如二者对熟悉的文字刺激都较为敏感，RP也曾被报道有左侧化的趋势(如Hinojosaetal.，2001；Hinojosa，Martin-Loeches，Gómez-jarabo，&Rubia，2000)等，但RP左侧化并不像文字N170那么明显。Dien(2009)猜测，识别电位可能是延迟的N170，延迟的原因是由于RP的经典研究中所使用的特殊的快速刺激流范式(Rudell，1991)所导致的。而事实上，到目前为止并没有研究直接比较两个成分间的异同。

RP和VEP视觉诱发电位(visualevokedpotential，VEP)为视觉刺激诱发的成分，它是当刺激呈现时会在100ms左右引起的一个很大的电位，在枕区尤为突出。它的波幅甚至极性取决于记录的位置和视觉刺激的区域(Halliday&Michael，1970；Jeffreys&Afford，1972)。相比较而言，RP的波幅比较稳定，并且不受视觉刺激区域和记录位置的影响；任何图像刺激都有可能诱发VEP，而RP只对可识别(图像的意义或完形)的刺激才做出反应。从这种意义上来说，RP和VEP及EP有本质上的区别。

RP与P3或N400从潜伏期上看，RP发生时间比P3，N400要早得多。RP的潜伏期在200～250ms左右，而P3和N400的潜伏期大多在300ms以后。从头皮分布上看，RP在Oz或PO7、PO8处记录为最佳，P300在Cz或Pz与双耳的联接最佳，在前额和枕区较小(Rudell，1991；陈兴时，张明岛，1997)，而N400以CPz记录的最大，分布较广。从诱发原因上看，RP是由可识别刺激或字词所诱发的，刺激的知觉特征和语义特性与RP有直接关系；而P300是由偶然出现的刺激诱发的，刺激的出现概率对P300的影响较大；N400是句尾歧义词所诱发的负波，N400的波幅与歧义词与语境的背离程度相关。相比之下，RP不受个体反应速度、反应策略、刺激出现概率等非知觉因素的影响(Rudell&Hua，2010)。

RP和N250rMartín-Loeches等人(2004)在研究中采用相同范式(RSS)和同类刺激(名人的名字及其面孔，常见物体的名字及其图片)，比较了不同刺激诱发的RP与N250r的反应模式间的异同。结果发现，二者最大的区别是反应模式不同。物体名字无法诱发N250r，而同类刺激诱发的RP最大；人名的RP比对应的面孔RP大得多，而N250r则表现出相反的反应模式，即面孔比人名的RP更大。其次是二者的潜伏期不同。人名和面孔的RP比N250r的潜伏期早约100ms。第三个不同是，二者的头皮分布不同。不同刺激的RP有大体上相似的头皮分布且均在颞枕叶(PO7，PO8)处最为明显；而N250r的分布则变异性较大，如名字或物体名字所诱发的N250r在颞枕叶电极点最明显，物体图片的RP在枕部电极点最为明显，面孔的RP在额叶电极点也较为明显。Martín-Loeches等人(2004)的研究表明，RP与N250r可能代表连续的信息加工过程的两个不同阶段。

3RP的记录和溯源

图3　不同类型的文字在PO7和PO8电极点诱发的RP反应(Zhang，Liu，& Zhang，2009)

在Rudell等人的研究中，RP都是在中线的枕部电极记录得到(Rudell，1992；Rudell，1999；Rudell&Hu，2010)。其中一个电极置于枕骨突起处。在标准的10～20脑电记录系统中，这一点占鼻根至枕外隆凸的连线全长的10%，邻近Oz点。另一个电极置于顶点与鼻连线的中点处，这一点占鼻根与枕外隆凸的连线全长的5%，邻近Pz点。以左耳电极为参考电极，右耳电极点作为接地点，记录Cz处的反应。从这些电极点记录的数据可以看出RP波幅在Oz点记录要比在顶点-耳部电极记录的更明显。除枕部电极点外，RP在颞枕部电极点(如PO7和PO8)也有较明显的分布(Hinojosa，Martí，&Rubia，2001；Zhang，Liu，&Zhang，2009)，见图3。Rudell推测，RP的产生可能源于枕区或枕区附近。Martín-Loeches等人的研究发现，RP的溯源定位在楔状叶或语言皮质(fusiform/lingualgyri，Hinojosaetal.，2000)。Martín-Loeches(2007)在综述中也假设，RP反应与视觉词形区(visualwordformarea)的活动有关，但是这一假设没有实证研究的支持。Dien，Brian，Molfese和Gold(2013)用fMRI记录了RSS范式下的英文单词的大脑活动模式。研究显示，RP反应与后侧颞下回(posteriorinferiortemporalgyrus)的活动有着密切的关系。

4评论

RP是一个全新的电生理反应，这一新的电生理成分还需要更多的实证研究支持与新的发展。已有研究中还存在以下的问题，我们针对这些问题提出未来研究可能采取的措施：

在研究方法上，一般沿用RSS范式，方法相对比较单一，也受到不少质疑。例如，一些学者也质疑这种范式并猜测，RSS范式可能会导致RP的潜伏期延迟(Dien，2009)。鉴于此，未来的研究可考查在一般范式下和在RSS范式下获得的ERP成分的异同。这一做法可以为回答RP本质问题提供更直接的证据。

就RP的溯源定位，Dien等的新近研究(2013)已采用fMRI定位RP的溯源区域，但是其定位区域与EEG单独用BESA定位的结果并不完全一致。分别使用EEG和fMRI进行定位使时程信息与皮层区域活动无法建立准确的对等关系。因此，有必要采用同步EEG-fMRI记录，同时考察包含RP偶极子的各皮层区域活动以及各区域活动在时程上的动态变化。

就刺激操作而言，相关研究对刺激知觉变量的操作带有主观性。比如手写英文单词与书写单词间RP的波幅差异可能是由个体差异造成的，也可能是由刺激在背景中的检测难度增加造成的。此外，一些RP研究结果可能还混淆了“任务需求”反应这个因素。因此，未来研究可考虑将刺激变化参数化并确定识别标准来产生自变量与RP间的系统变化。

参考文献

陈兴时，张明岛，HuaJian.(1997).认知电位研究的新发展.心理科学，(3).

Dien，J.(2009).TheneurocognitivebasisofreadingsinglewordsasseenthroughearlylatencyERPs：Amodelofconvergingpathways.Biological Psychology，80(1)，10-22.

Dien，J.，Brian，E.S.，Molfese，D.L.，&Gold，B.T.(2013).CombinedERP/fMRIevidenceforearlywordrecognitioneffectsintheposteriorinferiortemporalgyrus.Cortex：A Journal Devoted to the Study of the Nervous System and Behavior，49(9)，2307-2321.

Dien，J.，Frishkoff，G.A.，Cerbone，A.，&Tucker，D.M.(2003).Parametricanalysisofevent-relatedpotentialsinsemanticcomprehension：Evidenceforparallelbrainmechanisms.Cognitive Brain Research，15(2)，137.

Halliday，A.M.，&Michael，W.F.(1970).Changesinpattern-evokedresponsesinmanassociatedwiththeverticalandhorizontalmeridiansofthevisualfield.The Journal of Physiology，208(2)，499-513.

Hauk，O.，Davis，M.H.，Ford，M.，Pulvermuller，F.，&Marslen-Wilson，W.D.(2006).ThetimecourseofvisualwordrecognitionasrevealedbylinearregressionanalysisofERPdata.Neuroimage，30(4)，1383-1400.

Hauk，O.，&Pulvermuller，F.(2004).Effectsofwordlengthandfrequencyonthehumanevent-relatedpotential.Clinical Neurophysiology，115(5)，1090-1103.

Hinojosa，J.A.，Martin-Loeches，M.，Casado，P.，Munoz，F.，Carretié，L.，Fernandez-Frias，C.，&Pozo，M.A.(2001).Semanticprocessingofopen-andclosed-classwords：Anevent-relatedpotentialsstudy.Cognitive Brain Research，11(3)，397-407.

Hinojosa，J.A.，Martín-Loeches，M.，Gómez-jarabo，G.，&Rubia，F.J.(2000).Commonbasalextrastriateareasforthesemanticprocessingofwordsandpictures.Clinical Neurophysiology，111(3)，552-560.

Hinojosa，J.A.，Martí，M.，&Rubia，F.J.(2001).Event-relatedpotentialsandsemantics：Anoverviewandanintegrativeproposal.Brain and Language，78(1)，128-139.

Iglesias，A.，Martín-Loeches，M.，Hinojosa，J.A.，Casado，P.，Muoz，F.，&Fernández-Frías，C.(2004).Therecognitionpotentialduringsentencepresentation：Stimulusprobability，backgroundstimuli，andSOA.International Journal of Psychophysiology，52(2)，169.

Jeffreys，D.A.，&Axford，J.G.(1972).Sourcelocationsofpattern-specificcomponentsofhumanvisualevokedpotentials.I.Componentofstriatecorticalorigin.Experimental Brain Research，16(1)，1-21.

Martín-Loeches，M.(2007).Thegateforreading：Reflectionsontherecognitionpotential.Brain Research Reviews，53(1)，89-97.

Martín-Loeches，M.，Hinojosa，J.A.，Gómez-Jarabo，G.，&Rubia，F.J.(1999).Therecognitionpotential：AnERPindexoflexicalaccess.Brain and Language，70(3)，364-384.

Martín-Loeches，M.，Muoz，F.，Casado，P.，Hinojosa，J.A.，&Molina，V.(2004).Anelectrophysiological(ERP)component，therecognitionpotential，intheassessmentofbrainsemanticnetworksinpatientswithschizophrenia.Schizophrenia Research，71(2)，393-404.

Martín-Loeches，M.，Sommer，W.，&Hinojosa，J.A.(2005).ERPcomponentsreflectingstimulusidentification：Contrastingtherecognitionpotentialandtheearlyrepetitioneffect(N250r).International Journal of Psychophysiology，55(1)，113-125.

Maurer，U.，Brandeis，D.，&McCandliss，B.D.(2005).Fast，visualspecializationforreadinginEnglishrevealedbythetopographyoftheN170ERPresponse.Behavioral and Brain Functions，1(1)，13.

Proverbio，A.M.，&Riva，F.(2009).RPandN400ERPcomponentsreflectsemanticviolationsinvisualprocessingofhumanactions.Neuroscience Letters，459(3)，142-146.

Pu，J.，Peng，D.，Demaree，H.A.，Song，Y.，Wei，J.，&Xu，L.(2005).Therecognitionpotential：Semanticprocessingorthedetectionofdifferencesbetweenstimuli?Cognitive Brain Research，25(1)，273-282.

Rudell，A.P.(1991).TherecognitionpotentialcontrastedwiththeP300.International Journal of Neuroscience，60(1-2)，85-111.

Rudell，A.P.(1992).Rapidstreamstimulationandtherecognitionpotential.Electroencephalography and Clinical Neurophysiology，83(1)，77-82.

Rudell，A.P.(1999).Therecognitionpotentialandthewordfrequencyeffectatahighrateofwordpresentation.Cognitive Brain Research，8(2)，173-175.

Rudell，A.P.，&Hu，B.(2010).Effectsoflong-timereadingexperienceonreactiontimeandtherecognitionpotential.International Journal of Psychophysiology，76(3)，158-168.

Rudell，A.P.，&Hua，J.(1995).Recognitionpotentiallatencyandwordimagedegradation.Brain and Language，51(2)，229-241.

Rudell，A.P.，&Hua，J.(1996).Therecognitionpotentialandconsciousawareness.Electroencephalography & Clinical Neurophysiology，98(4)，309-318.

Rudell，A.P.，&Hua，J.(1997).Therecognitionpotential，worddifficulty，andindividualreadingability：Onusingevent-relatedpotentialstostudyperception.Journal of Experimental Psychology：Human Perception and Performance，23(4)，1170-1195.

Rudell，A.P.，Hu，B.，Prasad，S.，&Andersons，P.V.(2000).Therecognitionpotentialandreversedletters.International Journal of Neuroscience，101(1-4)，109-131.

Zhang，Y.，Yuan，J.，Bao，B.，&Zhang，Q.(2008).TherecognitionpotentialandrotatedChinesecharacters.Brain Research，1233，98-105.

Zhang，Y.，Liu，Q.，&Zhang，Q.(2009).Therecognitionpotentialreflectsanintermediatelevelofvisualrepresentation.Neuroscience Letters，454(1)，86-90.

AnIntroductiontoResearchofRecognitionPotential

CaiQiuju1，Luo Canhuang1，Zhang Fenghua2，Zhang Ye1

(1.CenterforCognitionandBrainDisorders，HangzhouNormalUniversity，Hangzhou311121；

2.SchoolofPsychology，KeyLaboratoryofPsychologyandCognitionScienceofJiangxi，JiangxiNormalUniversity，Nanchang330022)

Abstract：Recognition potential(RP)is an electrical response of the brain peaking around 200 to 250ms after stimuli onset and obtained when subjects view recognizable and attended stimuli，such as words or pictures.RP is a new potential and it’s widely used in different fields like language learning and mental disorders diagnosis.The paper aimed to systematically introduce the paradigm on the recognition potential，the materials and the difference between several relevant ERP components.At last，the paper makes a brief comment on the future development of the RP response.

Key words：recognition potential；event-related potential；recognizable stimulus

通讯作者：张烨，E-mail：zhangye.lucia@gmail.com。

中图分类号：B842.5

文献标识码：A

文章编号：1003-5184(2015)06-0509-05