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EEGLAB脑电数据预处理指导手册

喵君姐姐 行上行下 2022-04-16


Hello,

这里是行上行下,我是喵君姐姐~


前段时间抽出时间写了Analyzer脑电数据的处理教程,没有想到获得了大家的一致好评,也有陈锐CR的转发和补充,真的十分感谢。


只是Analyer分析必须要有加密狗才可以,所以在留言区里大家一致要求写eeglab的教程。


虽然现在的点赞数还没有到100,但是大家都很热情,直接在后台私信或者微信私信强烈要求写教程了!!!


第一次被人催写教程,内心很复杂,既甜蜜又焦虑。不过还是谢谢你的支持呀,这样才让我有坚持写下去的动力。



那今天我就详细讲解一下,我们如何使用eeglab,处理脑电数据?


(点击即可查看大图哟~)


一、书籍


书名:事件相关电位基础 LUCK 


内容:详细介绍了基本的ERP基础,非常适合小白入门,基本上实验室人手一本。



书名:心理学研究方法-基于MATLAB和PSYCHTOOLBOX


内容:介绍了编辑基础,以及基于MATLAB的心理学工具包,学会之后,实验设计、实验数据分析、统计分析及画图再也不用担心。


当然,实在不会写代码,其实也可以使用E-Prime/SPSS/PPT分别搞定实验设计、数据分析和作图。



书名:EEGLAB Wikitutorial


内容:EEGLAB的专业指导手册;若是不想看英文的,国内贾会宾老师进行了中文版的翻译,大家也可以按需查看。后台回复“eeglab数据处理”,即可查看哟~



二、网站


我爱脑科学 网址:http://52brain.com/


内容:目前最有影响力的国内脑科学网站,拥有脑科学资讯、学术动态、核磁、脑电、行为等各个技术板块的讨论。值得大家闲暇时间逛一逛,瞧一瞧~



三、公众号


行上行下,脑与认知神经科学,心理学教学科研号。


内容:一个有温度的科研公众号,陪伴式的成长,让学习和科研变得更有趣。



AffectiveNeuroscience,情感神经科学前沿内容。



BrainTechnology,脑科学见闻,EEG/ERP/NIRx/TMS技术内容。



OpenScience,元分析标准、面孔表情材料等心理学前沿。



Brainnews,实时分享最新的脑科学资讯,高效、权威、有针对性。



思影科技,脑电、核磁、脑磁、近红外培训公司,最新脑科学文章解读。



来源:彭微微老师


准备工作



解读eeglab是基于MATLAB的一个工具包,一般加载的时候都从添加子文件夹导入。在添加多个工具包时,记得只保留必要的工具包,避免兼容报错的问题。


一、导入数据


步骤1:File - Import data - 不同的数据格式不同的导入方法


解读:其中BP设备和ANT设备的数据,都是从.vhdr中导入。


步骤2:File - Load exiting dataset - eeglab_data.set


解读:若是导入eeglab保存的数据,则直接按照步骤2导入即可。


来源:AffectiveNeuroscience


二、定位电极(时间)


步骤:Plot - Channel data(scroll) - settings - time range to display -setting - number of channels to display value(调整幅度)


解读:可以在数据分析之前,浏览一下原始数据,自己对数据的好坏有一个评估。



三、定位电极(空间)


步骤:Edit - Channel locations - read locations ( look up locs) - eeglab_chan64.locs(plot 2D)


解读:在数据分析之前,查看电极点的分布图,方便后期进行使用插值法进行坏点替换。



四、删除无用电极


步骤:Edit - Select data - 点上√,即删除选取的电极;不点√,则是删除剩余的电极。


解读:删除记录多余的电极,只选取自己需要的电极。



四、重参考


步骤1:Edit - Re-reference - re-reference data to channel(s) - 电极点 M1 M2 (TP9 TP10)  (双侧乳突)


步骤2:Edit - Re-reference - compute average reference(全脑平均)


步骤3:使用 rest-reference 插件(零参考)


解读:重参考的方法常用的有双侧乳突、全脑平均、零参考,具体选取那种方法根据以往的参考文献和自己的需要来进行选择。


重参考也是一种空间滤波,主要是通过另外一个角度来看问题。所以不同的在线参考其实对于离线参考没有太大影响。



五、滤波


步骤1:Tools - Filter the data - basic FIR filter - (1 Hz high pass filter first) - Overwrite it in memory(根据需要获取目标频段) 


步骤2Tools - Filter the data - Basic FIR filter - (30 Hz low pass filter second) - Overwrite it in memory


解读:高通滤波,是指高频信号能正常通过,而低于设定临界值的低频信号则被阻隔、减弱。因而是进行1Hz的高通滤波,而选择的时候,1Hz是频率通过的下限。


低通滤波,是指低频信号能正常通过,而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。因而是进行30Hz的低通滤波,而选择的时候,30Hz是频率通过的上限。


早期的eeglab版本,不能够同时滤波,容易卡死;最新版本的eeglab是可以同时进行空间滤波的。


若是后期要做时频分析,可以滤波的范围选择更宽一点,选择0.1-100。若是只进行传统的ERP分析,可以选择1-30左右。


此外,若是进行0.1-100Hz的滤波,为了消除市电的干扰,可以进行50Hz的凹陷滤波。



六、分段和基线矫正


步骤:Tools - Extract epochs(分段 marker 全选)- Automatic baseline correction 


解读:分段的步骤,可以在去除眼电之前,也可以在去除眼电之后。其实最好是在去除眼电之后,因为连续的数据在跑ICA时更好,只是数据量比较大,跑的速度比较慢。


但是若是实验设计当中有出声、身体动,造成伪迹较多,数据杂乱,可以先分段,只是可以在分段的时候,尽量分段长一点。



七、伪迹去除


步骤1:Plot - Channel data(scroll)(删除坏的trial)- 差值坏导(代码)


步骤2:File - Save as - 保存文件


解读:伪迹去除是去除眼电之外的其他杂乱的伪迹,使得在 Run ICA之前的数据比较干净,容易找到眼电成分。



八、Run ICA


步骤:Tools - Run ICA - 'extended',1'pca',30 - OK


解读:Run ICA 的时候,可以写30个,也可以写60个主成分。去除的时候,需要去除自己最肯定的成分,一般都是去除眼电成分。



九、眼电去除


步骤1:Tools - Reject data using ICA - Reject component by map


步骤2:Select each IC and observe


步骤3:Tools - remove components - 填写删除电极的数字 - OK


解读:眼电判断的时候,除了看地形图,也可以看频率分布图、每个成分的波形图,以及矫正之后的脑电图是否有差异,进行综合的评估。


只有自己很确定的伪迹主成分才删除,不然可能会删除自己想要的成分。


若是出来的成分,没有出现明显的伪迹成分,可以多跑几次ICA;或者不分段重新跑一次;再或者再看看原始数据,删除杂乱的成分,重新再跑一次。


这是一步是很需要经验的步骤,若是前期自己把握不准,可以让有经验的人帮忙看看。


通过Adjust插件,也可以进行一个简单的伪迹成分的评估,不过最终的确定还是需要自己来进行评估。



眼电去除的标准


来源:彭微微老师



十、预处理的批处理


步骤:eeg.history - 出现之前处理的代码 - 进行每个被试的批处理 - 然后处理完之后再手动去除眼电成分 - 保存为处理干净的脑电信号 - 进行下一步的分析


解读:脑电数据的预处理是为了提高信噪比,去除噪音,得到比较干净的数据。从而进行下一步的分析。



后续整理工作


来源:彭微微老师


解读:保存数据并整理,方便后期分析;保存图片,方便自己对数据的把握和可视化的呈现。




今天,从前期准备工作、预处理流程等两个方面对用EEGLAB处理脑电数据进行了一次梳理。


前期准备工作:书籍、网站、公众号

预处理流程:数据导入、电极定位、选择数据、重参考、滤波、分段、基线矫正、伪迹去除、ICA去眼电、批处理、保存整理数据


脑电数据处理后期处理,还包括组平均、ERP波形图和地形图、统计分析、时频分析、溯源分析等;


高阶分析方法,还包括主成分分析、机器学习、功能连通性分析、静息态脑电微状态分析、ERP的微状态分析、交叉频率耦合分析、分形分析等。


若是有需要的话,可以在后台留言哟~


此外,我也整理了一份eeglab脑电数据处理的大礼包,里面包含eeglab工具箱、零参考插件、eeglab中英文指导手册PDF版本、事件相关电位基础电子书等。后台回复关键词“EEGLAB数据处理”,即可获得所述的eeglab脑电数据处理大礼包啦!



小伙伴们也可以在留言区将自己的数据处理的经验分享一下,和大家互相交流哈~


分享完毕,希望有所帮助。



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