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不匹配負向波

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想像家陣有個受試者睇一連串影像，呢串影像顯示一個藍色四方形慢慢傾斜跌低，跟住停低唔郁－正路嚟講，個受試者第一次見到個四方形停低嗰陣，佢個腦會出現不匹配負向波。

不匹配負向波bat1 pat1 pui3 fu6 hoeng3 bo1（英文：mismatch negativity，MMN），又有叫不匹配電場bat1 pat1 pui3 din6 coeng4（mismatch field），簡單講係响一個腦探測到「唔合符預期嘅刺激」嗰陣，某啲腦區會出現嘅一隻電活動。

不匹配負向波係事件相關電位（ERP）嘅一種。不匹配負向波呢種腦電規律出現通常表示，嗰個個體喺感知緊一系列嘅刺激嗰時，感知到一個騎呢、唔跟規律嘅刺激。舉個例子說明，想像有個人一路望住個熒光幕，個研究者一路用腦電圖（EEG）等嘅方法量度佢嘅腦電活動，個熒光幕每隔幾秒就會顯示一個數，而個人啱啱睇咗「1... 2... 3... 4... 5...」呢五個數，正路嚟講，佢會預期下一個出現嘅數係「6」，而如果下一個出現嘅數係（例如）「47」嘅話，就會出現「有個刺激唔跟規律」嘅狀況，呢個時候，佢個腦嘅視覺區域就會出現不匹配負向波。顧名思義，不匹配負向波係一種負向嘅腦電波規律，佢嘅強度通常喺個騎呢刺激出現之後 100 至 250 毫秒達到頂峰，強度喺個腦嘅額葉同顳葉嗰頭最高，而最高強度值大約係 5 微伏特左右[1][2][3][4]。

呢種波可以喺個腦嘅是但一個感官系統當中出現，而神經科學同心理學主要研究視覺同聽覺系統當中嘅不匹配負向波[5][6][7]。呢種波出現多數表示有個刺激喺頻率、強度、出現幾耐、同埋空間位置等方面唔跟預期嘅規律[8][9]，而且不匹配負向波唔需要有意識嘅注意力－有研究試過一路俾班受試者聽一系列有規律嘅聲，一路要佢哋專心做第啲作業（例如係寫文章），佢哋發現，就算啲受試者冇特登留心去聽嗰啲聲，聲嘅規律改變一樣可以引致佢哋嘅腦出現不匹配負向波[10]。

概論

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睇埋：腦電圖同事件相關電位
  • 不匹配負向波（以下簡稱「MMN」）係個腦對一個違反預期規律嘅刺激嘅反應。喺一個實驗環境當中要睇到 MMN，個研究者一定要向個受試者展示一連串有規律嘅刺激，而串刺激當中有一小部份嘅係唔跟條規律嘅－所以 MMN 實驗必然係涉及將一柞同類刺激多次噉施加喺受試者身上，但係個受試者唔一定要留意啲刺激：結果顯示，就算個受試者唔有意識噉將注意力擺喺個刺激上，MMN 都會出現[1][11]。
  • 個違反規律嘅刺激一定要喺合規律刺激之間出現，如果唔係嘅話，MMN 就唔會出現[11]。
  • 一個 MMN 同引起佢嗰個刺激之間嘅時間差決定咗嗰隻動物幾時會對個刺激作出反應[12]。
  • 雖然話 MMN 唔需要個受試者留心注意個刺激，但係受試者嘅注意力擺喺邊會影響 MMN 嘅波形或者大細[13][14][15][16][17]。
  • 概念上，「探測唔合規律嘅刺激」嘅能力對於一隻動物（唔淨衹人類）嘅學習嚟講不可或缺：一隻動物要識對環境俾正確反應適應自己環境，佢個腦就應該要對外界有正確嘅理解；要確保自己個腦內部對外界有正確嘅理解，佢就要有能力探測顯示「自己對世界嘅理解唔正確」嘅訊號－MMN 每逢隻動物感知到唔合佢預想規律嘅刺激嗰陣會出現，所以向隻動物傳達咗「自己心目中周圍環境嘅規律可能唔正確」嘅訊息，對於一個動物物種嘅進化適應嚟講有相當嘅作用[2]。
  • 聽覺 MMN（auditory MMN）可以源自於某一個刺激喺音高、強度、或者維持時間上嘅不合規律。聽覺 MMN 集中喺額葉同腦中嘅區域出現，源頭通常係聽覺皮層（auditory cortex；個腦主管聽覺嗰忽）各橛或者下額回（inferior frontal gyrus）嗰度，出現時間通常係個異常刺激出現嗰一刻之後大約 150 至 250 毫秒[2]。聽覺 MMN 嘅幅度（以微伏特計）以及時間差受好多因素影響－一般嚟講，同預期差異大嘅刺激會引起比較大幅度、而且快速出現嘅聽覺 MMN。舉個例子說明：想像家吓有個受試者係噉聽中央 C（Middle C）呢個聲，聽若干次；跟住個研究者喺某一個時間點俾佢聽一個唔同音嘅聲；假設其他因素不變，一個高音過中央 C 好多嘅聲會引起一個大幅度、而且快速噉出現嘅 MMN，而一個淨係高音過中央 C 少少嘅聲正路會引起一個幅度細啲、而且經過耐啲先出現嘅 MMN。研究發現，如果個異常刺激同預期差異大得好交關嘅話，呢個刺激引起嘅 MMN 可以快到喺個刺激過咗 100 毫秒之後就出現[18]。
  • 視覺 MMN（visual MMN）可以源自於某一個刺激喺色水、大細、或者維持時間上嘅不合規律。視覺 MMN 集中喺枕葉嗰頭出現，源頭係主要視覺皮層（primary visual cortex；個腦主管視覺嗰忽），出現時間通常係喺係異常刺激出現嗰一刻之後大約 100 至 250 毫秒[19]。

應用

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神經語言學

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睇埋：語言習得

聽覺 MMN 係神經語言學（neurolingusitics；研究人腦點樣處理語言嘅領域）嘅一種研究方法。神經語言學其中一個研究課題係研究人類嘅臊孲仔點樣學習語言，但係臊孲仔未識講嘢，所以唔似得大人噉曉話俾研究者知佢哋感知到嘅嘢，所以研究者就會運用 MMN 嚟做研究：例如一個研究者想知道 4 個月大嘅臊孲仔曉唔曉分辨 L 音同 R 音，佢可以一路監察住個臊孲仔嘅腦電活動，再一路俾佢聽一系列 R 音嘅字（rice），跟住喺某個時間點加插一個 L 音但除此之外完全一樣嘅字（lice），再睇吓呢個除咗係「L」字頭之外完全一樣嘅字會唔會造成 MMN－如果會，就表示 4 個月大嘅臊孲仔知道 R 同 L 係兩個唔同嘅音[20][21][22]。除咗噉，神經語言學研究仲有用 MMN 研究人腦係咪曉自動噉探測文法錯誤或者語義上嘅改變（例如有研究指，讀一句開頭文法啱，後尾文法錯嘅句子會引致 MMN 出現）[23][24][25]。

臨床應用

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根據神經內科（neurology；研究神經系統嘅醫學子領域）嘅研究，MMN 嘅喪失或者改變能夠預測某啲神經系統方面嘅疾病，所以喺臨床上 MMN 可以用嚟幫手做診斷等嘅工作。MMN 嘅臨床應用有以下呢啲：

  • 無論個受試者有冇特登留心去聽個刺激，聽覺 MMN 都會出現，所以聽覺 MMN 可以攞嚟診斷一啲同聽覺失靈相關嘅疾病，例如係讀寫障礙（dyslexia）同失語症（aphasia）呀噉。廿一世紀初嘅研究發現，讀寫障礙嘅病人之所以認字上有困難，似乎係因為佢哋嘅聽覺皮層唔識模擬複雜嘅聲音規律－如果俾啲有讀寫障礙嘅受試者重複噉聽同一段複雜嘅聲，再俾佢哋聽一段唔同嘅複雜嘅聲，佢哋好多時個腦唔會出現 MMN 呢個腦電活動，即係話佢吔個腦喺分辨複雜嘅聲上有困難[26]。
  • MMN 同一個人嘅意識有關，所以可以攞嚟診斷（例如）一個病人嘅昏迷程度。有研究試過噉做：一般人喺聽到自己個名嗰陣，個腦某啲區域會有強烈反應，而由自己個名引起嘅 MMN（例如係聽聽吓一段音樂嗰時突然聽到自己個名）會零舍強，份研究揾咗班昏迷嘅病人返嚟做受試者，發現一個病人對自己個名嘅 MMN 幅度愈強，佢就愈快會醒返，於是呢班研究者就提議，醫護人員可以運用病人對自己個名嘅 MMN 嚟預測昏迷病人會有幾快醒返[27]。
  • 有研究發現，同一般人比起上嚟，躁鬱症（bipolar disorder；一種會令病人一時好興奮一時好抑鬱嘅情緒病）嘅病人個腦嘅 MMN 幅度比較細，而唔同類嘅躁鬱症病人之間喺 MMN 上冇明顯差異。呢一點同喺躁鬱症病人之間常見嘅聽覺注意力失調有關[28]。
  • 有一份喺 2010 年做嘅研究發現，MMN 所維持嘅長度喺出現思覺失調嘅精神分裂症（schizophrenia）患者當中短咗，所以呢班研究者提議 MMN 嘅長度話唔定可以攞嚟預測邊個病人會有思覺失調[29]。

理論

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廿一世紀初嘅神經科學界有兩大假說嘗試解釋 MMN 嘅存在：

  • 第一個假說係所謂嘅記憶痕跡假說（memory trace hypothesis），根據呢個假說，一隻動物喺接觸到一啲刺激嗰陣，個腦會自動噉產生短期嘅記憶痕跡，嚟暫時記住所感知到嘅環境訊息，當一隻動物嘅腦有一柞有關啱啱接觸過嘅訊息嘅記憶痕跡嗰時，佢個腦又會有柞神經細胞負責諗出一啲簡單嘅規律嚟到預測跟住會出現乜嘢刺激，而當有個刺激違反呢啲規律嗰時，個腦就會產生 MMN 作為一個訊號，話俾相關腦區知「頭先自動噉諗出嚟嘅規律似乎唔正確」[30][31]；
  • 另一方面，又有研究者提出咗新鮮傳入假說（fresh afferent hypothesis），根據呢個假說，MMN 產生嘅過程並唔涉及記憶相關嘅腦功能，而純粹係源自負責處理感官訊息嘅神經細胞－呢班研究者指出，當感官神經細胞重複噉感知同一個刺激嗰陣，佢哋對嗰個刺激嘅反應會變弱[32]，而當一個違反規律嘅刺激出現嗰時，會令到另一柞神經細胞突然猛烈噉啟動，引致 MMN [11][33]。

睇埋

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文獻

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  • Brazier, M. A. B. (1970), The Electrical Activity of the Nervous System, London: Pitman.

攷

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  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Näätänen, R., & Alho, K. (1995). Mismatch negativity-a unique measure of sensory processing in audition. International Journal of Neuroscience, 80(1-4), 317-337.
  3. ↑ Garrido, M. I., Kilner, J. M., Stephan, K. E., & Friston, K. J. (2009). The mismatch negativity: a review of underlying mechanisms. Clinical neurophysiology, 120(3), 453-463.
  4. ↑ Jääskeläinen IP, Ahveninen J, Belliveau JW, Raij T, Sams M (December 2007). "Short-term plasticity in auditory cognition". Trends Neurosci. 30 (12): 653–61.
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拎

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