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摘 要：疫情爆发对高校的科学研究产生了影响。EEG/ERP技术作为认知神经科学研究的重要手段，以其高时间精度及无创性的优点广泛运用于心理学、生理学和体育学等学科中。本文介绍了在认知神经科学研究中ERP技术的主要优势，同时结合疫情防控实际，对高校实验室开展EEG/ERP研究的过程中如何降低新冠病毒感染风险提出规范操作流程。
关键词：新冠病毒;ERP;实验技术
中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.27.078
新冠肺炎病毒（COVID-19）疫情自2019年12月爆发以来，不同程度地影响了各行各业的发展。新冠病毒及其对传染病防控在民众中的认识程度加深，而认知神经科学研究却处于中断状态。随着国内采取有效的防疫措施，疫情得到控制后各行业相继复苏。全国高校作为科学研究的主要阵地陆续正常复学，恢复已经中断的各学科课题项目研究势在必行。
1 事件相关电位
脑电（electroencephalogram，EEG）作为一种记录大脑皮层电压变化的电生理技术，近几十年来被广泛地运用于心理学有关感觉，认知，情绪及行为的相关研究中，除此之外在生理学与医学类研究中同样发挥着重要作用。EEG以其高时间分辨率、无创性以及低成本的优势受到研究者的青睐，其研究成果对帮助理解精神类相关疾病及诊断标准做出贡献。事件相关电位（event-related potential，ERP）作为一种EEG类技术，通过对特定事件的EEG信号进行叠加，用于表现一类可定义的参考事件且具有稳定时间关系的普遍电位。ERP技术在认知神经科学研究中具有如下优势：
（1）高时间分辨率。ERP测量认知过程的时间精度通常为毫秒级，在行为实验中得到的反应时仅是刺激与反应之间的间隔，而这一时间段内包含了识别、选择、决策等一系列复杂的认知过程。ERP能够测量该时间段内任何时刻的活动，也就是说ERP能揭示不同的心理过程。
（2）揭示认知延迟阶段。刺激目标呈现异步性（SOAs）研究中，行为实验的结果只能得到不同SOAs反应时的差异，很难推断不同SOAs条件下被试的反应时变化是来自感觉、刺激分类还是反应的哪一个阶段的延迟。通过ERP结果中的P3成分能够解决该问题。已有研究表明，不同SOAs在反应时上存在差异而在P3成分的潜伏期上并不存在差异，说明SOAs反应时变慢主要是刺激分类之后的过程减缓，而不是刺激分类阶段本身减缓。
（3）识别多种认知过程。心理学的研究往往是不同自变量的共同作用，行为结果所得到的反应时与正确率通常将认知过程进行单一化的解释。但是，ERP结果却揭示了实验条件变化并不只是在单一成分上区别，也能在结果中检测出不同ERP成分存在差异。这种多成分上存在差异说明认知神经机制并不仅是区别某一特定的认知过程，而更多的是多种认知过程共同作用的结果。
（4）内隐性测量。行为实验需要被试按照实验指导语做出特定的反应进行测量。一般来讲，被试能够正常完成实验。但是行为实验的主要局限性在于那些不具备自主控制能力的被试不能按照指导语要求完成实验。如语音编码的相关研究中，婴儿不能按照指令进行反应，但通过ERP技术能获得婴儿对不同语音以及音乐旋律的内隐性反应。
（5）诊断标准。ERP技术可测量由精神类疾病导致的脑功能损害，从而提供比传统临床手段更为精细的个体脑功能诊断标准。
（6）无创性与成本低。相较于微电极测量需要将电极插入大脑，ERP仅记录头皮电位变化，不会对被试造成伤害。功能性磁共振成像（fMRI）技术相较于ERP技术同样具备无创的优势，但成本过于高昂，一次完整的ERP实验成本通常低于人民币50元。
脑电研究需要主试与被试间的密切接触以及规范的实验流程。因此在疫情防控背景下脑电相关研究不能顺利开展。实验研究的长期止步不仅阻碍对人类认知过程的理解以及相关精神疾病诊断方法的发展，更可能使研究人员转向其他领域，造成该领域内的阶段性断层问题。由于ERP技術的优点建立在干净，低伪迹的原始数据上，即使是离线数据处理阶段可通过主成分分析（PCA）与独立成分分析（ICA）等方法矫正伪迹，但这些处理会在不同程度上造成原始数据的失真。因此，干净的原始数据是一切ERP实验的基础，开展规范性研究以及降低实验过程中新冠肺炎病毒感染风险是当前脑电研究必须重视的问题。综上所述，本文结合国家卫健委发布的疫情防控指南，以及参考相关实验室防控研究，针对EEG/ERP研究的实验准备，实验进行和实验后三个阶段中如何采集到高质量的原始数据，及降低在研究过程中新冠病毒的传播风险，提出了实验流程应遵循以下两个基本原则：
（1）减少主试与被试在实验过程中感染新冠病毒的风险。
（2）采集高质量的原始EEG数据。
2 实验前阶段
2.1 被试筛选
通过线上招募被试，避免在实验室外进行接触。自愿参加实验的被试自招募日起需要每天向主试报告体温，任何表现出新冠肺炎症状以及与新冠肺炎患者有过接触的人员不能参与实验。主试需要提前一天通知被试实验的时间、地点、时长以及头部清洁等信息。实验需要获得学校学术道德伦理委员会的审查通过。
2.2 实验仪器
导电膏、电极帽、医用胶带、医用酒精、杀菌消毒液、卸妆棉、梳子、一次性钝口注射器、无硅油洗发水、毛巾、吹风机、温度计、一次性口罩、一次性医用手套、刺激呈现设备以及脑电记录设备。
2.3 主试要求
（1）每天进行体温检测，并在实验室记录本上报备体温状况。（2）对实验室的人员出入情况进行详细记录，全程佩戴口罩，戴上手套，及穿防护实验服。（3）被试抵达实验室之前，主试需要对实验接待室、实验室、主试记录室以及盥洗室进行通风后消毒。（4）为了降低感染风险，主试人数不应超过两人，除必要的实验介绍外不应与被试多进行交流。（5）提前开启设备，检查实验程序是否正常运行，脑电记录设备是否接收相应trigger。（6）避免填充电极膏以外的时间与被试直接接触，保持与被试交流的正常社交距离，减少主试在实验室不必要的停留时间，实验室与记录室应隔开。 2.4 实验准备
（1）电极膏应提前抽取到全新的一次性钝口注射器中。（2）被试到达实验室后应当出示健康码以及测量体温，符合标准后更换口罩并用洗手液洗手。阅读并签署知情同意书以及在实验室使用记录本上进行报备。（3）头发清洁程度不理想的被试需要在盥洗室洗头并吹干，头发干净的被试则采用梳子整理头皮，去除表面死皮以防止在数据记录过程中产生的伪迹。（4）被试按照要求坐在椅子上后，对双眼眼角、眼睛上下约1cm的位置以及乳突涂抹磨砂膏，去除死皮后采用浸湿酒精的化妆棉进行擦拭。（5）为减少电极膏注射时间以降低传染风险，应选择适合被试头围且电极点数量较少的电极帽。佩戴电极帽时，Cz电极点应处于被试头骨的正上方，即双耳断面与鼻尖-枕骨断面的交界处，佩戴好后系上下巴托防止电极帽位移。（6）放置水平眼电电极（HEO）和垂直眼电电极（VEO）以及乳突电极（M），对接地电极和在线参考电极进行填充后依次对各个电极点进行填充，放置眼电电极时切勿触摸到被试眼睛。每个电极点的阻抗应低于10kΩ，为缩短时间以降低风险，一些研究可适当提高阻抗并减少外接电极的放置。
3 实验阶段
（1）电极点填充完成后调整被试位置正对屏幕，按照实验要求保持与刺激呈现仪器的距离，以及暂时保管被试的私人物品（如手机）。（2）打开EEG记录软件，被试依次进行眨眼、移动眼球、活动面部肌肉等动作，查看脑电数据是否正常记录。（3）查看EEG数据是否存在由被试佩戴口罩引起的伪迹，没有造成伪迹则需要实验全程佩戴口罩，如存在由口罩引起的伪迹则需要调整口罩位置。（4）实验开始前切换到刺激呈现的屏幕，主试向被试说明实验指导语，确保被试理解实验操作。告知被试需要控制眨眼频率与间隔以及无意义的肌肉动作。实验过程中存在休息时间，被试可进行适当放松。（5）被试完成预实验后，可对EEG数据进行记录。（6）主试需要对实验全程监控，如果发现实验过程中存在伪迹过大、被试正确率过低等问题时，主试应在该block结束后进行处理。主试在每个block完成后应主动询问被试疲劳状况，是否需要延长休息时间、饮水等。
4 实验后阶段
（1）结束EEG记录，按照被试编号，姓名等信息保存数据。（2）拔掉放大器上连接的电极帽，卸取外接电极点，解除下巴托并摘下电极帽，注意电极帽内残余电极膏不应当沾到被试所佩戴口罩。（3）被试进入盥洗室洗头，完成洗头后吹干头发返回实验室，主试支付实验报酬后取回个人物品更换口罩离开实验室。（4）清水冲洗电极帽，对难清洗的电极点用小毛刷辅助清洁，确定清洁完成后在杀菌消毒液中浸泡3分钟后用清水彻底清洗。把电极帽按照佩戴标准放置在人头模型上，防止电极帽变形。开启电风扇吹干电极帽，禁止使用电吹风等高温输出工具以免损坏电极帽。（5）丢弃使用过的注射器与钝针头，清洗被试使用过的毛巾与梳子后浸泡在杀菌消毒液中3分钟后清水冲洗并晾干，清理桌面以及打扫实验室与盥洗室，尤其注意散落在地上的被试头发。（6）对实验准备室、实验室、实验记录室以及盥洗室进行喷雾杀毒，重点擦拭主试与被试触摸的鼠标键盘、门把手、椅子、桌面等。（7）完成房間的清洁与消毒后，主试脱下防护服进行喷雾消毒，丢弃口罩与一次性手套于指定位置，关闭实验室的照明设备后将实验所产生的垃圾带出实验室集中处理。（8）结束实验14天内，主试应定期线上询问被试是否表现出新冠肺炎病毒的相关症状。
5 结语
疫情爆发是科学工作者开展课题研究面临的新挑战。规范的脑电实验流程能在保证高质量采集EEG数据基础上，降低实验过程中主试与被试感染新冠病毒的风险。科研工作者要辩证地看待与主动适应外部环境变化，将脑电技术灵活地运用于科学研究当中。
参考文献
[1]罗建民，朱乐杰，张伽秋子，等.疫情期间高校实验室的安全管理[J].化工管理，2021，（03）：24-26.
[2]疏德明.事件相关电位技术实验操作及注意事项[J].实验技术与管理，2017，34（01）：198-202+224.
[3]国家卫生健康委员会官网，健康中国，中国普法.应急科普最新！国家卫健委发布新冠病毒防控指南！[EB/OL].https：//www.mem.gov.cn/kp/shaq/jtaq/202002/t20200203_344088.shtml，2020-02-03.
[4]刘雨，张浩.高校纺织实验室长期化防疫管理模式探析[J].现代丝绸科学与技术，2020，35（06）：20-23.
[5]汪生，冯蕊.医学类高校科研实验室在新冠肺炎疫情防控期间安全管理工作探讨[J].卫生职业教育，2020，38（22）：16-18.
关键词：新冠病毒;ERP;实验技术
中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.27.078
新冠肺炎病毒（COVID-19）疫情自2019年12月爆发以来，不同程度地影响了各行各业的发展。新冠病毒及其对传染病防控在民众中的认识程度加深，而认知神经科学研究却处于中断状态。随着国内采取有效的防疫措施，疫情得到控制后各行业相继复苏。全国高校作为科学研究的主要阵地陆续正常复学，恢复已经中断的各学科课题项目研究势在必行。
1 事件相关电位
脑电（electroencephalogram，EEG）作为一种记录大脑皮层电压变化的电生理技术，近几十年来被广泛地运用于心理学有关感觉，认知，情绪及行为的相关研究中，除此之外在生理学与医学类研究中同样发挥着重要作用。EEG以其高时间分辨率、无创性以及低成本的优势受到研究者的青睐，其研究成果对帮助理解精神类相关疾病及诊断标准做出贡献。事件相关电位（event-related potential，ERP）作为一种EEG类技术，通过对特定事件的EEG信号进行叠加，用于表现一类可定义的参考事件且具有稳定时间关系的普遍电位。ERP技术在认知神经科学研究中具有如下优势：
（1）高时间分辨率。ERP测量认知过程的时间精度通常为毫秒级，在行为实验中得到的反应时仅是刺激与反应之间的间隔，而这一时间段内包含了识别、选择、决策等一系列复杂的认知过程。ERP能够测量该时间段内任何时刻的活动，也就是说ERP能揭示不同的心理过程。
（2）揭示认知延迟阶段。刺激目标呈现异步性（SOAs）研究中，行为实验的结果只能得到不同SOAs反应时的差异，很难推断不同SOAs条件下被试的反应时变化是来自感觉、刺激分类还是反应的哪一个阶段的延迟。通过ERP结果中的P3成分能够解决该问题。已有研究表明，不同SOAs在反应时上存在差异而在P3成分的潜伏期上并不存在差异，说明SOAs反应时变慢主要是刺激分类之后的过程减缓，而不是刺激分类阶段本身减缓。
（3）识别多种认知过程。心理学的研究往往是不同自变量的共同作用，行为结果所得到的反应时与正确率通常将认知过程进行单一化的解释。但是，ERP结果却揭示了实验条件变化并不只是在单一成分上区别，也能在结果中检测出不同ERP成分存在差异。这种多成分上存在差异说明认知神经机制并不仅是区别某一特定的认知过程，而更多的是多种认知过程共同作用的结果。
（4）内隐性测量。行为实验需要被试按照实验指导语做出特定的反应进行测量。一般来讲，被试能够正常完成实验。但是行为实验的主要局限性在于那些不具备自主控制能力的被试不能按照指导语要求完成实验。如语音编码的相关研究中，婴儿不能按照指令进行反应，但通过ERP技术能获得婴儿对不同语音以及音乐旋律的内隐性反应。
（5）诊断标准。ERP技术可测量由精神类疾病导致的脑功能损害，从而提供比传统临床手段更为精细的个体脑功能诊断标准。
（6）无创性与成本低。相较于微电极测量需要将电极插入大脑，ERP仅记录头皮电位变化，不会对被试造成伤害。功能性磁共振成像（fMRI）技术相较于ERP技术同样具备无创的优势，但成本过于高昂，一次完整的ERP实验成本通常低于人民币50元。
脑电研究需要主试与被试间的密切接触以及规范的实验流程。因此在疫情防控背景下脑电相关研究不能顺利开展。实验研究的长期止步不仅阻碍对人类认知过程的理解以及相关精神疾病诊断方法的发展，更可能使研究人员转向其他领域，造成该领域内的阶段性断层问题。由于ERP技術的优点建立在干净，低伪迹的原始数据上，即使是离线数据处理阶段可通过主成分分析（PCA）与独立成分分析（ICA）等方法矫正伪迹，但这些处理会在不同程度上造成原始数据的失真。因此，干净的原始数据是一切ERP实验的基础，开展规范性研究以及降低实验过程中新冠肺炎病毒感染风险是当前脑电研究必须重视的问题。综上所述，本文结合国家卫健委发布的疫情防控指南，以及参考相关实验室防控研究，针对EEG/ERP研究的实验准备，实验进行和实验后三个阶段中如何采集到高质量的原始数据，及降低在研究过程中新冠病毒的传播风险，提出了实验流程应遵循以下两个基本原则：
（1）减少主试与被试在实验过程中感染新冠病毒的风险。
（2）采集高质量的原始EEG数据。
2 实验前阶段
2.1 被试筛选
通过线上招募被试，避免在实验室外进行接触。自愿参加实验的被试自招募日起需要每天向主试报告体温，任何表现出新冠肺炎症状以及与新冠肺炎患者有过接触的人员不能参与实验。主试需要提前一天通知被试实验的时间、地点、时长以及头部清洁等信息。实验需要获得学校学术道德伦理委员会的审查通过。
2.2 实验仪器
导电膏、电极帽、医用胶带、医用酒精、杀菌消毒液、卸妆棉、梳子、一次性钝口注射器、无硅油洗发水、毛巾、吹风机、温度计、一次性口罩、一次性医用手套、刺激呈现设备以及脑电记录设备。
2.3 主试要求
（1）每天进行体温检测，并在实验室记录本上报备体温状况。（2）对实验室的人员出入情况进行详细记录，全程佩戴口罩，戴上手套，及穿防护实验服。（3）被试抵达实验室之前，主试需要对实验接待室、实验室、主试记录室以及盥洗室进行通风后消毒。（4）为了降低感染风险，主试人数不应超过两人，除必要的实验介绍外不应与被试多进行交流。（5）提前开启设备，检查实验程序是否正常运行，脑电记录设备是否接收相应trigger。（6）避免填充电极膏以外的时间与被试直接接触，保持与被试交流的正常社交距离，减少主试在实验室不必要的停留时间，实验室与记录室应隔开。 2.4 实验准备
（1）电极膏应提前抽取到全新的一次性钝口注射器中。（2）被试到达实验室后应当出示健康码以及测量体温，符合标准后更换口罩并用洗手液洗手。阅读并签署知情同意书以及在实验室使用记录本上进行报备。（3）头发清洁程度不理想的被试需要在盥洗室洗头并吹干，头发干净的被试则采用梳子整理头皮，去除表面死皮以防止在数据记录过程中产生的伪迹。（4）被试按照要求坐在椅子上后，对双眼眼角、眼睛上下约1cm的位置以及乳突涂抹磨砂膏，去除死皮后采用浸湿酒精的化妆棉进行擦拭。（5）为减少电极膏注射时间以降低传染风险，应选择适合被试头围且电极点数量较少的电极帽。佩戴电极帽时，Cz电极点应处于被试头骨的正上方，即双耳断面与鼻尖-枕骨断面的交界处，佩戴好后系上下巴托防止电极帽位移。（6）放置水平眼电电极（HEO）和垂直眼电电极（VEO）以及乳突电极（M），对接地电极和在线参考电极进行填充后依次对各个电极点进行填充，放置眼电电极时切勿触摸到被试眼睛。每个电极点的阻抗应低于10kΩ，为缩短时间以降低风险，一些研究可适当提高阻抗并减少外接电极的放置。
3 实验阶段
（1）电极点填充完成后调整被试位置正对屏幕，按照实验要求保持与刺激呈现仪器的距离，以及暂时保管被试的私人物品（如手机）。（2）打开EEG记录软件，被试依次进行眨眼、移动眼球、活动面部肌肉等动作，查看脑电数据是否正常记录。（3）查看EEG数据是否存在由被试佩戴口罩引起的伪迹，没有造成伪迹则需要实验全程佩戴口罩，如存在由口罩引起的伪迹则需要调整口罩位置。（4）实验开始前切换到刺激呈现的屏幕，主试向被试说明实验指导语，确保被试理解实验操作。告知被试需要控制眨眼频率与间隔以及无意义的肌肉动作。实验过程中存在休息时间，被试可进行适当放松。（5）被试完成预实验后，可对EEG数据进行记录。（6）主试需要对实验全程监控，如果发现实验过程中存在伪迹过大、被试正确率过低等问题时，主试应在该block结束后进行处理。主试在每个block完成后应主动询问被试疲劳状况，是否需要延长休息时间、饮水等。
4 实验后阶段
（1）结束EEG记录，按照被试编号，姓名等信息保存数据。（2）拔掉放大器上连接的电极帽，卸取外接电极点，解除下巴托并摘下电极帽，注意电极帽内残余电极膏不应当沾到被试所佩戴口罩。（3）被试进入盥洗室洗头，完成洗头后吹干头发返回实验室，主试支付实验报酬后取回个人物品更换口罩离开实验室。（4）清水冲洗电极帽，对难清洗的电极点用小毛刷辅助清洁，确定清洁完成后在杀菌消毒液中浸泡3分钟后用清水彻底清洗。把电极帽按照佩戴标准放置在人头模型上，防止电极帽变形。开启电风扇吹干电极帽，禁止使用电吹风等高温输出工具以免损坏电极帽。（5）丢弃使用过的注射器与钝针头，清洗被试使用过的毛巾与梳子后浸泡在杀菌消毒液中3分钟后清水冲洗并晾干，清理桌面以及打扫实验室与盥洗室，尤其注意散落在地上的被试头发。（6）对实验准备室、实验室、实验记录室以及盥洗室进行喷雾杀毒，重点擦拭主试与被试触摸的鼠标键盘、门把手、椅子、桌面等。（7）完成房間的清洁与消毒后，主试脱下防护服进行喷雾消毒，丢弃口罩与一次性手套于指定位置，关闭实验室的照明设备后将实验所产生的垃圾带出实验室集中处理。（8）结束实验14天内，主试应定期线上询问被试是否表现出新冠肺炎病毒的相关症状。
5 结语
疫情爆发是科学工作者开展课题研究面临的新挑战。规范的脑电实验流程能在保证高质量采集EEG数据基础上，降低实验过程中主试与被试感染新冠病毒的风险。科研工作者要辩证地看待与主动适应外部环境变化，将脑电技术灵活地运用于科学研究当中。
参考文献
[1]罗建民，朱乐杰，张伽秋子，等.疫情期间高校实验室的安全管理[J].化工管理，2021，（03）：24-26.
[2]疏德明.事件相关电位技术实验操作及注意事项[J].实验技术与管理，2017，34（01）：198-202+224.
[3]国家卫生健康委员会官网，健康中国，中国普法.应急科普最新！国家卫健委发布新冠病毒防控指南！[EB/OL].https：//www.mem.gov.cn/kp/shaq/jtaq/202002/t20200203_344088.shtml，2020-02-03.
[4]刘雨，张浩.高校纺织实验室长期化防疫管理模式探析[J].现代丝绸科学与技术，2020，35（06）：20-23.
[5]汪生，冯蕊.医学类高校科研实验室在新冠肺炎疫情防控期间安全管理工作探讨[J].卫生职业教育，2020，38（22）：16-18.