3.1.3 ERP在人机交互与临床的应用

ERP与认知过程密切相关，既可以由外界的刺激感觉所引起，又可以由人的心理活动所导致，因此它反映了认知过程中大脑对内、外事件的处理过程及对应的神经电生理的变化，是“窥探”脑功能的一扇窗口。其高时间分辨率和简易诱发条件使得其在被发现之后迅速获得心理学、生理学、认知科学、神经科学、临床医学及其他生命科学的关注，并随着电子、计算机等技术的更新与发展，成功实现了在脑-机器人交互、脑检测、疾病诊断等方面的应用。

ERP在脑-机器人方面的经典案例是基于ERP的字符输入系统。1988年，美国伊利诺伊大学的Farwell和Donchin首次利用6×6字符矩阵所构成的视觉刺激诱发了P300成分，通过检测该电位实现对字符的输入。浙江大学郑筱祥等也将其汉化并获得了显著的成果，清华大学的高速字符输入系统令肌萎缩侧索硬化（俗称渐冻症）患者能够继续撰写文字。运动功能障碍的人群难以依靠自身肢体自理生活，脑-机器人交互的出现为他们带来了福音——通过解码脑电所包含的意念，而不再需要通过已经损坏的运动通路来控制周围的物体，使得他们又一次享受了生活的乐趣。在Rebsamen、Iturrate、华南理工大学等研发的系统中，用户利用视觉刺激选择室内的地点作为目的地，随后轮椅自动导航到该位置。Luth、Ferreira等设计了智能家居系统，通过高级控制命令（如去客厅、去厨房等）和低级控制命令（如前进、后退等）有效地控制机器人对用户的帮助。人工智能与机器人技术的发展，推进了脑-机器人交互的智能化。Bell的自主识别物体与跟踪、Bryan的上肢训练学习库、清华大学的机器狗，都使得脑-机器人交互的用户体验愈加舒适与便捷。国防科技大学等针对视觉能力弱的患者，开发了基于听觉与触觉ERP的BCI系统，该系统对六个方向配备不同的声音与触觉刺激组来诱发ERP电位，并得到了比任意单种刺激下更高的意图辨识度。Ogino等设计了一种仅采集单个通道就能够辨识听觉ERP的便携式BCI系统，实现了对BCI设备的便携化与生活化。

ERP的潜伏期和波幅反映了大脑不同的精神状态。例如，当驾驶员疲劳驾驶时，P300成分会出现潜伏期延长和波幅下降的现象。NeuroSky公司的Mindset通过BCI技术实时感知佩戴者的专注度和放松度，以适当地提醒驾驶员的行车注意。ERP电位反映了用户对刺激的理解，可检测出用户是否对刺激的信息有所隐瞒或关联。1987年，Rosenfeld使用ERP技术完成了犯罪心理测试；1991年，Farwell用P300成分揭示出被试所隐瞒的信息。中国南方医院杨文俊推出了“事件相关电位测谎方法及其测谎仪”。上海大学杨邦华团队将此项技术应用于毒瘾检测来作为戒毒效果的参考。利用不同大脑的ERP存在差异性这一特点，加拿大卡尔顿大学的Thorpe、中科院王毅军等提出了脑纹识别系统，作为高级安保系统的密码钥匙。

ERP是多个神经元共同放电的现象，不同脑健康人群的放电存在差异，因此利用ERP可对脑神经疾病做诊断。吉林大学齐何何发现脑小血管病导致认知、情感障碍患者的事件相关电位的潜伏期变长，并且潜伏期对疾病更敏感。四川省医学科学院杨程惠等对躯体症状障碍患者进行事件相关电位检测，发现诱发电位可用来预测患者的认知水平。南方医科大学第一临床医学院张志浩等证实轻型颅脑损伤对病人的认知功能（如注意力不集中、记忆力下降等）有长期影响。深圳市罗湖区人民医院张明之等发现阿尔茨海默病的严重程度与事件相关电位潜伏期有着较为明显的负相关性，表明事件相关电位或可成为阿尔茨海默病的诊断依据。青海省第三人民医院发现，30例精神分裂患者经过4周利培酮治疗后，P300成分潜伏期明显缩短，且波幅增大。Ozisik、HI等通过对24例甲状腺功能亢进患者、12例甲状腺功能减退患者和27例健康者进行了听觉ERP对照研究，发现与甲状腺功能亢进相比，ERP的P300成分更容易受到甲状腺功能减退的影响。N400成分被发现与语言脑机制相关，不同类型的失语症患者对于词义差异的敏感性不同，而利用该电位能够捕捉到这一差异。运动相关电位与即将发生运动相关，利用该电位能够推断大脑是否将做出运动，可以作为辅助手段预判患者运动意图，在康复领域有一定的应用。