听觉失匹配负波研究范式的革新

刘雪薇

摘要：许多研究表明由传统oddball范式所得到的听觉MMN并不精确，因此一些研究改良了传统范式。这篇综述首次对这些改良进行了总结并选择性地回顾了范式革新后所适用的一些研究。

关键词：MMN;适应效应;oddball范式

1引言

失匹配负波（MMN）是一种听觉事件相关电位的负波成分，关于MMN的产生机制，有两种主要的理论解释。由听觉皮层中标准刺激和異常刺激所诱发的适应和非适应神经群体之间的差异引起，即N1差异波是MMN产生的原因。另一种“预测编码”假说认为，大脑会对所输入的刺激形成一种序列规则，当传入的声音与所预测的声音不一致时，将会产生一种“错误”信号，而这种错误信号通常会引发MMN [1]。针对这两种理论解释，许多研究认为传统范式不足以提供足够的证据来支持这两种观点，一些研究提出了等概率控制、级联控制、遗漏范式等来进一步解决这两种理论观点之争。本文综述了MMN研究中常用的范式，并选择性地回顾了这些范式存在的优缺点以及所适用的研究。

2传统范式的改良

传统oddball范式由一系列频繁出现的标准刺激和偶尔出现的偏差刺激构成，首先呈现4个标准刺激且第一个偏差刺激和第二个偏差刺激之间至少呈现3个标准刺激。如果将偏差刺激引起的ERP减去标准刺激引起的ERP，可观察到在100-250ms左右出现了一个明显的负波，即MMN。由于该范式通常需要大量试次，这难免会引起被试的烦躁、疲劳而影响实验结果.另外，由于偏差刺激在物理特征上与标准刺激不同，而且出现的概率也低于标准刺激，这将导致标准刺激和偏差刺激所诱发的适应和非适应神经群体之间的差异，从而导致适应效应产生的混淆。

2.1跨通路延迟反应和多偏差范式

有研究认为MMN的波幅可能与注意和非注意状态以及MMN与N2b的重叠有关。为了提高MMN的纯度，Wei等人使用了一种跨模态延迟反应范式。注意视觉通路时，听觉刺激被呈现在视觉刺激和命令信号之间，这时被试只需区分视觉刺激中的标准和偏差刺激，因此被称为“延迟反应”[3]。结果表明，有注意参与的MMN不是一个单一成分，而是混合波，因此注意状态下MMN会受到其他脑电成分的污染。

为了解决实验所需时间过长的问题，Nätänen等人引入了一种多偏差范式，即在同一个实验中呈现多个听觉刺激，5个偏差刺激都以相同的序列模式呈现，偏差刺激的出现顺序是随机的，这样既可以排除违反序列规则引起的MMN，同时也缩短了实验时间。结果发现，用新范式记录的MMN与传统单偏差范式中获得的MMN非常吻合。这一范式已被许多研究所应用，如评估自闭症儿童行为能力[4]、听觉特征辨别以及音调辨别能力[5]等研究，因此多偏差范式是一种较为理想的实验范式。

2.2反向设计、级联控制和遗漏范式

为了排除传统范式产生的适应效应对真正偏差检测MMN造成的混淆，有研究使用了反向设计[6]，与等概率控制设计类似，oddball区块中的偏差刺激为反向区块中的标准刺激（等概率控制区块中的每个刺激均不相同但以相同的概率呈现），反向区块中标准刺激的ERP减去oddball区块中偏差刺激的ERP得到校正MMN。

此外由于违反刺激序列规则可能造成的MMN混淆，级联控制中所有刺激规则呈现，因此并不会出现违反序列模式的情况。有研究证明级联和等概率控制所获得的校正MMN几乎无差异，等概率控制条件下的伪随机规则似乎并不容易被察觉，且级联控制范式在控制适应效应影响上是有效的，因此在范式的选择上可根据是否需要严格控制刺激序列规则可能带来的影响来选择研究范式。

遗漏范式大多用来研究预测编码效应，有研究使用此范式来研究自闭症患者视听觉预测预测他人行为的能力，结果表明自闭症患者的视听预测编码发生了改变。视觉运动可靠地预测了声音的时间和内容，意外的听觉遗漏在自闭症样本中引发了更大的预测误差反应，这种反应活动的增强的增加表明自闭症患者在处理非预期的信息方面有困难[7]。

3结语

考虑到临床研究和实验结果的准确性以及时间效益，对传统范式进行改进至关重要，这篇综述总结了听觉MMN研究中对经典范式的改进，并且当涉及到对MMN产生机制的解释时，应针对研究中所使用的范式做出谨慎推测。一些研究忽略了控制条件对结果揭示的重要性，在缺乏适当控制条件的情况下，人们可能会错误地得出结论，对违反刺激呈现模式的刺激所产生的MMN反映了“真正的”偏差检测，而不是低水平的神经机制。在未来的研究中，对是否存在其他的范式来更好地解释MMN的产生机制仍需进一步探究和总结。

参考文献：

[1]Näätänen， 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.，Schröger， E.，&Wetzel， N. （2020）. Omission related brain responses reflect specific and unspecific action-effect couplings. Neuroimage，215，116.