目前，ERP/EEG的研究已经深入到心理学、生理学、医学、神经科学、人工智能等多个领域，发现了许多与认知活动过程密切相关的成分。例如，英国神经生理学家Walter等首次报道的CNV，与人脑对时间的期待、动作准备、定向、注意等心理活动密切相关；Sut-ton等在识别不同声调时记录到一个潜伏期约300ms的正波（P300），大量研究结果表明，P300是与注意、辨认、决策、记忆等认知功能有关的ERP成分，现在已广泛应用于心理学、医学、测谎等领域；Nanttanen等采用相减的方法首先提取出失匹配负波（Mismatch Negativity，MMN）和加工负波（Processing Negativity，PN），并提出了注意的脑机制模型和记忆痕迹理论，成为近年注意研究的前沿问题；Kutas和Hillyard首先观察到反映语义认知加工过程的N400，围绕N400的一系列研究，促进了对人脑语言加工脑机制的认识，而且N400的发现不仅在于使ERP增加了一个具有特定意义的成分，扩大了ERP的研究范围，重要的是将ERP成功地运用到了语言心理学，给语言心理学注入了新的活力，使探讨语言加工的脑机制成为可能。

下面仅就与无意识加工、注意、面孔/表情识别、情绪加工领域的ERP研究进行简要表述，从而可以清楚地看到ERP在认知科学与脑科学研究中的重要价值。

1.MMN是研究大脑信息自动加工的可靠的客观指标

脑的信息自动加工亦称“脑的自动加工”“脑对信息的自动加工”，它长期被实验科学所忽视，然而它是一种普遍存在的现象。如人的行为受到脑的控制，是脑功能的表现，行为自动化是脑的信息自动加工的结果。

MMN于1978年为Nanttanen等首先报道。其中的一个典型实验范式是，令被试者双耳分听，即只注意一只耳朵的声音，而不注意另一只耳朵的声音。结果无论注意耳朵还是非注意耳朵，偏差刺激（小概率出现的纯音，如1008Hz）均比标准刺激（大概率的纯音，如1000Hz）引起更高的负波。偏差刺激与标准刺激的差异波中约有100～250ms之间的明显的负波，即为失匹配负波。由于偏差刺激出现的概率很小，且与标准刺激差异甚小，因此在由标准刺激和偏差刺激组成的一系列刺激中，偏差刺激乃是标准刺激的一种变化，偏差刺激引起的差异波MMN就是该变化的反映。由于这一刺激变化可以在非注意条件下产生（即在被试者非意识的条件下产生），MMN反映了脑对信息的自动加工。

脑对信息的自动加工能力是脑的一种奇特的高级功能，对人类具有重要价值。MMN的发现为脑的信息自动加工提供了难得的客观指标，由此不但客观地、物质地证实了人脑信息自动加工的存在，而且可以利用MMN研究一些困难而重大的问题，如人脑自动加工的广度、深度和脑机制等。这是当前人工智能、生命科学等众多学科均待解决的问题。研究表明，MMN的脑内源有两处：一处为感觉皮质，另一处为额叶。MMN可以反映出感觉阈限附近的外界变化，足见人脑自动加工的精细，MMN是多么灵敏。

关于MMN的研究结果将生命科学的研究引人到了非意识的深奥领域，使认知与脑科学提高到了一个新的水平。此外，在无意识、不能取得主诉（如患者为婴儿或处于昏迷状态等），给疾病的诊断带来困难时，MMN可以发挥独特的诊断作用。

我国学者魏景汉等在前人研究的基础上，创建了新的研究MMN的实验模式——“跨视听通道延迟反应”（见图2-11）。该模式已得到国际认可，从而使MMN的研究更为可靠，更有说服力，亦更为深入。

图2-11 由跨视听通道延迟反应得到的MMN

2.注意研究中的早期ERP注意效应和P3a成分

注意问题作为心理活动的调节机制，在近代心理学发展的初期就已经受到重视，James（1890年）曾定义道：“注意的实质是意识的集中”。注意是脑的高级功能研究中的一个重要问题。注意是意识的一个属性，是心理活动对一定事物的指向与集中。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。人类生活环境中的事物在不断变化，这些信息都作用于人的感官。可是难以同时对多件事物进行意识加工，所知觉的只是其中的少数信息，说明正常人脑是在不断地对这些信息自动进行选择，以保证只有有用的信息进入意识，做进一步加工。注意的选择性是一种在意识加工前阻止无用信息进入意识的能力。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的高级功能障碍。

认知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；另一是关于注意的选择性与集中性的脑机制问题。传统心理学由于方法学（反应时和错误率）的局限，对注意的研究难以提供有充分说服力的证据，ERP比传统心理学指标揭示的认知过程更加明确：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。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都做出了重要贡献。

（1）早期ERP注意效应 听觉选择注意的ERP研究中，Hillyard等用双耳分听的实验模式，在选择性地注意某一耳信号的过程中记录到一个增大的负波N1，即“N1注意效应”。该工作创造性地记录到了注意通道与非注意通道的ERP，在选择性注意的ERP研究中具有很大的影响。其后，Woldorff和Hillyard进行系统研究发现，听觉脑干诱发电位成分不受注意的影响，而中潜伏期成分（P20-50，刺激后20～50ms）则表现出明显的注意效应。目前认为P20-50是最早受注意影响的成分。通过多导ERP记录的脑成像及脑磁图的研究表明，P20-50发生在听皮质（包括初级听皮质），说明P20-50发生在听觉信息加工的早期阶段，是支持注意选择性发生在加工早期的有利证据。

对视觉ERP研究发现，反映初级视皮质（纹状皮质）活动的潜伏期50～70ms的C1成分不受注意的影响，而头皮后部的P1和N1则受注意的显著影响，表现为幅值的增强。基于P1的发生源在外侧纹状皮质，目前一般认为，当视觉信号从纹状皮质传导到周围的外侧纹状皮质时才开始受到注意影响，此时约为刺激后100ms。

（2）非随意注意的脑机制——P3a P300的发现倍受关注。其中，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（反映了注意过程）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。朝向反应的本质是一种非随意注意，其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不是随意的、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。(www.daowen.com)

基于以上所述，ERP为意识的研究提供了客观指标。注意不等于意识，对阈下刺激的注意不能引起意识，但注意可以提高意识水平，意识水平的提高也可以增强注意强度，意识可以用注意作窗口进行观察。作为新异性刺激引起的一种反射活动，朝向反应的过程是刺激物获得注意资源的过程，是非注意向注意转化的过程、注意开启的过程，属于非意识向意识转化的过程，因此可以作为实验性地研究意识转化的开始点。而目前已知与朝向反应相关的ERP成分包括N1（反映刺激的新异性，可以引起朝向反应）、MMN（反映偏差刺激被自动加工）、P3a（反映朝向反应出现，注意开启完成），通过不同性质的外界刺激所引起的注意开启的ERP异同，考察是否激活不同的自动加工机构，即可观察非意识向意识转化的脑活动机制。

3.面孔识别和表情特征分析的ERP成分

面孔是一种内容非常丰富的非语言刺激，可提供性别、年龄、表情和个体识别特征等信息。面孔识别比物体识别在人类的生长发育过程中发展得更早，人类刚一出生就倾向于将面孔与其他物体区别开来。面孔识别是人类社会生活中的一项重要功能，对模式识别、计算科学、人工智能等应用基础研究，对脑损伤及阿兹海默症病人面孔记忆的缺失原理的研究以及临床应用等均有重要的意义。ERP技术的应用为面孔识别的研究开创了新的纪元。

Bruce和Young基于脑损伤的病人提出面部表情的加工独立于最初对面孔的感知加工（主要完成对面孔的结构编码）。由于ERP的高时间分辨率，有利于研究面孔加工的时间特点、验证面孔感知加工和表情加工的时间过程。

到目前为止，普遍认为枕颞区的N170是反映面孔特异性的ERP成分（面孔加工比对其他客体加工诱发更大的负波，在刺激呈现后170ms左右达到峰值），这个成分反映了面孔识别的早期感知加工。另外，除了N170，还有顶正电位（Vertex Positive Potential，VPP），VPP的潜伏期为刺激呈现后150～200ms，顶区-中央区分布，也反映了面孔识别的感知阶段的加工。

面孔加工的另一个重要问题是表情加工问题。许多研究者发现，对情绪刺激进行加工能引起一个晚期正成分（Late Positive Component，LPC），与中性表情相比，有情绪的面部表情能引起ERP更大的正成分，并且晚期正成分受面孔情绪强度的影响。Orozco等发现与高兴的面孔相比，悲伤面孔能引起更大的LPC，认为这是由于悲伤面孔的情绪强度比愉快面孔的情绪强度大。赵仑等（2004年）利用表情特征更为明显的卡通脸图进行的ERP研究发现，对表情分类引起明显的中央顶区分布的表情加工晚成分Pd，该成分的潜伏期和幅值受表情特征类型的影响（愤怒面孔的Pd潜伏期最短、幅值最大，微笑面孔的Pd潜伏期最长、幅值最小）。

4.情绪的ERP研究

情绪（Emotion）是指人类个体受到某种刺激所产生的一种身心激动状态，是情感的外部表现，它的产生不是自发的，而是由内部或外在的刺激引起的。在心理学研究中，情绪比一般的认知活动更为复杂，更多地涉及社会环境与文化。大量实验证明，ERP可以敏感地反映出情绪活动在脑内的活动过程。

我国学者魏景汉实验成功了研究情绪的独特的ERP实验研究方法，即“猜测CNV实验模式”，使关于人类情绪性质的ERP研究得以开展起来。正情绪使心理负荷解脱波（Extri-cation of Mental Load，EML）波幅增高、潜伏期缩短，负情绪则产生相反的变化。

研究表明，中性情绪和负性情绪（愤怒、悲伤等）对引发听觉P300起正性作用，而愉快等正性情绪对听觉P300则起负性作用；也有研究发现，情绪面孔图像诱发出明显的枕部N270成分，验证了“情绪信号促进刺激的早期视觉信息处理过程”的假说。

对用不同情绪色彩的词汇产生的ERP研究表明：P2反映对情绪重要性的一般评价过程，P3反映与任务相关的决策，正慢波（SPW）则反映个体在既往情绪经验基础上做出的控制决定。

在记忆试验中，负性和正性情绪单词较中性情绪单词的ERP新旧效应显著加强，表明单词的情绪成分对语义记忆过程有显著影响。

认知、运动和情感三个功能系统分别对觉醒状态的体验起到特定作用，并通过三个系统在前额叶皮质整合后发出的一致行为来维持觉醒状态。通过研究不同ERP成分与情绪刺激处理过程中特定中间程序的联系，可以阐明情绪认知过程及对情绪认知活动中神经基础的准确定位。

另外，尽管ERP可以很好地研究认知过程，但并不排除其在脑功能状态评定中的重要价值。ERP采用心理和生理指标相结合的测试方法，不仅可以给出信息输入与行为输出之间加工过程的信息，而且也可以得到ERP各成分的潜伏期与幅值及其在头皮的分布，揭示神经细胞群活动机理，从而更准确有效地评价其功能状态。目前，ERP已用于多种作业的工作负荷的评定，在脑功能康复治疗、神经精神医学、运动医学、军事医学等多方面具有重要的不可替代的作用。

总之，利用ERP提供的时空信息可以用于许多不同的研究工作，包括对大脑奥秘的探索、脑机制的了解等。