失匹配负波(Mismatch Negativity, MMN)

一、MMN现象简介

失匹配负波(MMN)

是由 Näätänen 等人于 1978 年首先提出并证实的一种由随机出现在不断重复的“标准”刺激序列中的“偏差”刺激所诱发的听觉诱发电位成分，由刺激变化所诱发的听觉 100～250ms 出现的两种刺激响应之间的差异波就是 MMN。

MMN的信息

MMN 与大脑皮层对感官信息主要是听觉信息早期预处理活动有关，反映了初级听觉皮层和邻近颞上回皮质的激活过程。因为不需要受试者的主动参与，MMN 能够较为客观的反映大脑对感觉信息尤其是听觉信息的自动加工过程，是一个大脑感觉信息加工的电生理测量指标，在认知神经科学及临床诊断上具有极大的应用潜力。它能提供大脑对于输入声音细节特征如：刺激声音的强度、持续时间和频率的处理证据。

MMN应用

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，并成为近年来研究的热点。

二、MMN 的实验模式

1.Oddball 实验模式

MMN 的最早是用 Oddball 模式,分为主动和被动两种。主动 Oddball 模式是在一组重复出现的标准刺激(大概率)中随机插入刺激参数不同的偏差刺激(小概率)，让被试者辨认偏差刺激；而被动 oddball 模式则是使被试者不注意所有刺激信号。

2.双耳分听试验模式

在 Näätänen[8]设计的经典双耳分听实验模式中也运用Oddball 模式，给予左右耳分别不同的标准刺激和偏差刺激，让被试者只注意某一耳的偏差刺激，指定耳可互换，也可让被试者阅读而忽视听觉刺激。

三、MMN 的基本性质

1.感觉通道

目前大多数的 MMN 研究都集中在听觉通道。尽管 Woods 等[9]在 1992 年发表了视听跨通路 MMN 的研究，然而在视觉与体感通道是否存在类似于听觉的 MMN 仍然是一个未有定论的问题。

2.波形与测量指标

在非注意状态下 MMN 通常与 N1、P2 波重叠在一起；在注意状态下 MMN 常与 N2b 部分重叠而形成双峰波。MMN 的测量指标为潜伏期和波幅，潜伏期通常测 100-250ms 范围内的最大峰，波幅测基线-波峰值。

3.头皮分布与起源

MMN 的头皮分布为右半球大于左半球,在听觉皮质及其邻近部位和额叶。在中线位置,其大小依次为 Fz、Cz 和 Pz。研究显示至少 MMN的大部分产生于听皮层,包括初级听皮层以及相关区域，不同声学差异诱发的 MMN 产生于听皮层的不同部位。双侧额叶也有发生器,特别是额叶与记忆有关的区域和与海马回相连接的部分以及额皮层，而且表现右半球占优势。

四、MMN 的产生原理

1. 感觉疲劳说

亦称不应理论，认为 MMN 的产生是那些对偏离刺激参数敏感的神经元群兴奋的结果，在整个实验过程中,因连续的两个偏离刺激之间的间隔很长，所以这些神经元始终保持着对偏离刺激的反应性，那些对标准刺激参数敏感的神经元群则因刺激不断重复而出现适应或疲劳，处于相对不应期。

2. 记忆痕迹理论

记忆痕迹理论认为，连续的两个刺激(标准刺激和偏离刺激)作用于机体，机体对它们进行加工，这种加工并不能辨别它们之间所发生的偏离，偏离本身必须经过另一种机制进行编码。编码的过程是这样的：一个刺激作用于机体后在脑内形成记忆痕迹或表征(representation)，不同的刺激其记忆痕迹不同，具有刺激特异性。标准刺激是不断重复的，其记忆痕迹可以得到不断的加强，如果标准刺激的物理参数发生改变，即偏离刺激出现时，它与记忆痕迹之间不能完全吻合，便引出了MMN，这种当前刺激与脑内记忆痕迹之间的比较过程便是 MMN 的产生机制。记忆痕迹的神经生理学基础可能是短时程的感觉记忆或前注意存储，即所谓听觉余音记忆(echoic memory)，这种记忆属于与注意无关的、大容量的感觉存储系统，保持的时间很短，但感觉信息得到了完全的加工。大量 ERP 和脑磁图记录发现这种感觉记忆存储于听觉皮层。

3.特征地图和改变辨别器理论

Sams 认为刺激的各个特征分别独立地被编码并构成相应的特征地图，这些特征地图的激活可能与 N1 的形成有关。被编码后的信息集中传入某一神经元群，该神经元群因能辨别刺激所发生的改变，故称改变辨别器(change detector)。一标准刺激的出现，通过某一中间神经元抑制改变辨别器，阻止它的激活。但当一偏离刺 激 出 现 时 ， 由 于 刺 激 特 征 发 生 改 变 ， 从 而 通 过 某 种 新 的 突 触 联 系(“virginal”synapse)激活改变辨别器，形成 MMN。

五、MMN 的影响因素

1.刺激偏差的大小 偏差刺激较标准刺激的频率偏差程度增大，MMN 波幅增大，潜伏期缩短，持续时程加长。

2.刺激强度 MMN 只与偏差刺激与标准刺激的差异量有关,而与刺激物本身的绝对量无关。

3.刺激概率 2%的偏差刺激比 10%的产生的 MMN 要大得多，但 Sams 等发现同等概率的 MMN，因此低概率的偏差刺激并不是 MMN 所必需的。

4.刺激间隔(ISI)。当 ISI 固定为 1、2 秒时,可产生一个清楚的 MMN，ISI 为 4、8 秒时却没有 MMN 产生[16]；但采用 1、6、10 秒随机排列的 ISI，结果表明即使 6、10 秒的 ISI 也可产生 MMN。在 ISI 对 MMN 的影响中，标准刺激和偏差刺激的呈现速度可能是重要的。

5.可预见性 以往试验中没有发现可预见性对 MMN 有显著影响。

6.刺激含义试验结果表明刺激含义对 MMN 没有影响。

六、MMN 实验模式的革新

传统的 MMN 的实验方式与提取方法有一个问题：缺乏合适的控制组，使得重复的标准刺激与出现次数较少的偏差刺激之间出现不同的外源反应，对 MMN造成影响。Jacobsen在 2001 年提出一种将适当的控制组引入到 MMN 的实验中并在提取 MMN 时采用相同的刺激相减，这样将这种外源成分的混杂去除，使得MMN 只反映在听觉记忆中的注意前处理过程。 另外，也有将 MMN 引入到跨通路的研究中，并且研究视觉 MMN 的存在与否。

目前有一些关于视觉 MMN 的研究试图寻找与听觉 MMN 类似的视觉 MMN成分，另外部分学者也关注由视觉偏差刺激所引起的 ERP 成分的特征。在某些视觉特征上，多数的研究都报告观察到了由偏差刺激引起的 N2 类似成分，这些视觉特征有:运动方向、形状、方位、位置、对比度、大小、空间频率及颜色等。罗跃嘉和魏景汉(1998)[20]成功设计了“跨通路延迟反应”实验模式，同时记录注意与非注意条件下的视听觉 ERP，研究了 MMN 是否受注意的影响以及视觉 MMN 的问题。

——基于脑电波的音色感知研究（段姝婧）硕士论文

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