聽覺失匹配負波研究范式的革新

劉雪薇

摘要：許多研究表明由傳統oddball范式所得到的聽覺MMN并不精確，因此一些研究改良了傳統范式。這篇綜述首次對這些改良進行了總結并選擇性地回顧了范式革新后所適用的一些研究。

關鍵詞：MMN;適應效應;oddball范式

1引言

失匹配負波（MMN）是一種聽覺事件相關電位的負波成分，關于MMN的產生機制，有兩種主要的理論解釋。由聽覺皮層中標準刺激和異常刺激所誘發的適應和非適應神經群體之間的差異引起，即N1差異波是MMN產生的原因。另一種“預測編碼”假說認為，大腦會對所輸入的刺激形成一種序列規則，當傳入的聲音與所預測的聲音不一致時，將會產生一種“錯誤”信號，而這種錯誤信號通常會引發MMN [1]。針對這兩種理論解釋，許多研究認為傳統范式不足以提供足夠的證據來支持這兩種觀點，一些研究提出了等概率控制、級聯控制、遺漏范式等來進一步解決這兩種理論觀點之爭。本文綜述了MMN研究中常用的范式，并選擇性地回顧了這些范式存在的優缺點以及所適用的研究。

2傳統范式的改良

傳統oddball范式由一系列頻繁出現的標準刺激和偶爾出現的偏差刺激構成，首先呈現4個標準刺激且第一個偏差刺激和第二個偏差刺激之間至少呈現3個標準刺激。如果將偏差刺激引起的ERP減去標準刺激引起的ERP，可觀察到在100-250ms左右出現了一個明顯的負波，即MMN。由于該范式通常需要大量試次，這難免會引起被試的煩躁、疲勞而影響實驗結果.另外，由于偏差刺激在物理特征上與標準刺激不同，而且出現的概率也低于標準刺激，這將導致標準刺激和偏差刺激所誘發的適應和非適應神經群體之間的差異，從而導致適應效應產生的混淆。

2.1跨通路延遲反應和多偏差范式

有研究認為MMN的波幅可能與注意和非注意狀態以及MMN與N2b的重疊有關。為了提高MMN的純度，Wei等人使用了一種跨模態延遲反應范式。注意視覺通路時，聽覺刺激被呈現在視覺刺激和命令信號之間，這時被試只需區分視覺刺激中的標準和偏差刺激，因此被稱為“延遲反應”[3]。結果表明，有注意參與的MMN不是一個單一成分，而是混合波，因此注意狀態下MMN會受到其他腦電成分的污染。

為了解決實驗所需時間過長的問題，N?t?nen等人引入了一種多偏差范式，即在同一個實驗中呈現多個聽覺刺激，5個偏差刺激都以相同的序列模式呈現，偏差刺激的出現順序是隨機的，這樣既可以排除違反序列規則引起的MMN，同時也縮短了實驗時間。結果發現，用新范式記錄的MMN與傳統單偏差范式中獲得的MMN非常吻合。這一范式已被許多研究所應用，如評估自閉癥兒童行為能力[4]、聽覺特征辨別以及音調辨別能力[5]等研究，因此多偏差范式是一種較為理想的實驗范式。

2.2反向設計、級聯控制和遺漏范式

為了排除傳統范式產生的適應效應對真正偏差檢測MMN造成的混淆，有研究使用了反向設計[6]，與等概率控制設計類似，oddball區塊中的偏差刺激為反向區塊中的標準刺激（等概率控制區塊中的每個刺激均不相同但以相同的概率呈現），反向區塊中標準刺激的ERP減去oddball區塊中偏差刺激的ERP得到校正MMN。

此外由于違反刺激序列規則可能造成的MMN混淆，級聯控制中所有刺激規則呈現，因此并不會出現違反序列模式的情況。有研究證明級聯和等概率控制所獲得的校正MMN幾乎無差異，等概率控制條件下的偽隨機規則似乎并不容易被察覺，且級聯控制范式在控制適應效應影響上是有效的，因此在范式的選擇上可根據是否需要嚴格控制刺激序列規則可能帶來的影響來選擇研究范式。

遺漏范式大多用來研究預測編碼效應，有研究使用此范式來研究自閉癥患者視聽覺預測預測他人行為的能力，結果表明自閉癥患者的視聽預測編碼發生了改變。視覺運動可靠地預測了聲音的時間和內容，意外的聽覺遺漏在自閉癥樣本中引發了更大的預測誤差反應，這種反應活動的增強的增加表明自閉癥患者在處理非預期的信息方面有困難[7]。

3結語

考慮到臨床研究和實驗結果的準確性以及時間效益，對傳統范式進行改進至關重要，這篇綜述總結了聽覺MMN研究中對經典范式的改進，并且當涉及到對MMN產生機制的解釋時，應針對研究中所使用的范式做出謹慎推測。一些研究忽略了控制條件對結果揭示的重要性，在缺乏適當控制條件的情況下，人們可能會錯誤地得出結論，對違反刺激呈現模式的刺激所產生的MMN反映了“真正的”偏差檢測，而不是低水平的神經機制。在未來的研究中，對是否存在其他的范式來更好地解釋MMN的產生機制仍需進一步探究和總結。

參考文獻：

[1]N??t?nen， R.， Jacobsen， T.，&Winkler， I.（2005）. Memory-based or afferent processes in mismatch

negativity （MMN）： a review of the evidence. Psychophysiology，42，25–32.

[2]Wei， J. H.， Chan， T. C.，& Luo， Y. J.（2002）. A modified oddball paradigm "cross-modal delayed response" and the research on mismatch negativity. Brain Res Bull，57（2），21-30..

[3]Sun， C. C.，Zhao， Z. Y.， & Wang， C. F.（2022）. Effect of Transcranial Direct Current Stimulation on the Mismatch Negativity Features of Deviated Stimuli in Children With Autism Spectrum Disorder. Front Neurosci，16.

[4]Gu， F.，Wong， L.，&Tong， X. L.（2019）. A lateral inhibition mechanism explains the dissociation between mismatch negativity and behavioral pitch discrimination. Brain Res，1720.

[5]Evstigneeva， M. D.， &Aleksandrov， A.（2009）. Mismatch negativity： the contribution of differences in the refractoriness of stimulus-specific neuron populations. NeurosciBehavPhysiol，39（9），33-40.

[6]Dercksen， T. T.，Schr?ger， E.，&Wetzel， N. （2020）. Omission related brain responses reflect specific and unspecific action-effect couplings. Neuroimage，215，116.