腦電波

腦電波

腦電波(Electroencephalogram,EEG)是大腦在活動時,腦皮質細胞群之間形成電位差,從而在大腦皮質的細胞外產生電流。它記錄大腦活動時的電波變化,是腦神經細胞的電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。腦電波同步節律的形成與皮層丘腦非特異性投射系統的活動有關。腦電波是腦科學的基礎理論研究,腦電波監測廣泛運用於其臨床實踐應用中。

2020年3月30日,美國加州大學舊金山分校的科研團隊把人的腦電波轉譯成英文句子,最低平均錯誤率只有3%,發表在《自然·神經科學》雜誌上。

簡介


腦電波
腦電波
人的大腦是由數以萬計的神經元組成的,腦電波就是這些神經元之間的活動產生的電信號,這些神經元之間的連接有的是興奮的,有的是抑制的;思維活動就是反應這些神經元之間的聯繫,大腦中的神經元會接收來自其他神經元的信號,當這I些信號的能量積累量超過一定的闡值時,就會產生腦電波,為了檢測到腦電波,人’們通常將電極放置在人的頭皮上來檢測腦電波信號,再應用相關的設備進行腦波的收集與處理。
腦電波中單導聯腦電信號確定性較差、隨機性強,非線性研究受到一定的限制,識別結果較差;而多導聯腦電信號包含著更多的腦活動的信息,它更能反映腦活動的整體信息。
人身上都有磁場,思考時磁場會發生改變,形成一種生物電流通過磁場產生“腦電波”,通過能量守恆,人們思考的約用力,形成的電波也就越強。生物電現象是生命活動的基本特徵之一,各種生物均有電活動的表現,大如鯨魚,小到細菌,都有或強或弱的生物電。英文細胞(cell)一詞也有電池的含義,無數的細胞就相當於一節節微型的小電池,是生物電的源泉。人體也同樣廣泛地存在著生物電現象,因為人體的各個組織器官都是由細胞組成的。
對腦來說,腦細胞就是腦內一個個“微小的發電站”。人們的腦無時無刻不在產生腦電波。

研究


利用腦電波用大腦控制電腦
利用腦電波用大腦控制電腦
早在1875年,英國的一位青年生理科學工作者卡頓(R.Caton)在兔腦和猴腦上記錄到了腦電活動,並發表了“腦灰質電現象的研究”論文。十五年後,貝克(A.Beck)再發表腦電波的論文,掀起研究腦電現象的熱潮,至1929年德國的精神病學家貝格爾(Hans.Berger)才真正記錄到了人腦的腦電波,誕生了人的腦電圖。
這是一些自發的有節律的神經電活動,其頻率變動範圍在每秒1-30次之間,劃分為四個波段;
δ波頻率為每秒1-3次,當人在嬰兒期或智力發育不成熟、成年人在極度疲勞和昏睡狀態下,可出現這種波段。
θ波頻率為每秒4-7次,成年人在意願受到挫折和抑鬱時以及精神病患者這種波極為顯著。但此波為少年(10-17歲)的腦電圖中的主要成分。
α波頻率為每秒8-13次,平均數為10次左右,它是正常人腦電波的基本節律,如果沒有外加的刺激,其頻率是相當恆定的。人在清醒、安靜並閉眼時該節律最為明顯,睜開眼睛或接受其他刺激時,α波即刻消失。
β波頻率為每秒14-30次,當精神緊張和情緒激動或亢奮時出現此波,當人從睡夢中驚醒時,原來的慢波節律可立即被該節律所替代。
在人心情愉悅或靜思冥想時,一直興奮的β波、δ波或θ波此刻弱了下來,α波相對來說得到了強化,這種波形最接近右腦的腦電生物節律,人的靈感狀態就出現了。
2020年3月30日,美國加州大學舊金山分校的科研團隊使用人工智慧(AI)解碼系統,把人的腦電波轉譯成英文句子,最低平均錯誤率只有3%。這項研究發表在《自然·神經科學》雜誌上。

檢查


1、癲癇:目前無任何檢查手段可以替代腦電圖。
2、中樞神經系統感染(如:腦膜炎、腦炎、腦寄生蟲病等)。
3、顱內佔位性病變(包括良性和惡性腫瘤)。
4、顱、腦損傷(如:腦震蕩時CT可表現為正常,而腦電圖是異常)。
5、意識障礙(一氧化碳中毒、酒精中毒、缺氧、藥物中毒時都可以出現腦電圖異常)。
6、代謝性疾病(如:肝性腦病、肝豆狀核變性尿毒症等)。
7、智能障礙的疾病(如:血管性失智症、先天性失智症、腦積水、老年性失智症、腦萎縮腦動脈硬化等)。
8、睡眠障礙。

注意事項


1.檢查前一天晚上請將頭髮洗乾淨,不要塗抹髮油或噴髮膠。
2.檢查前先解小便,排空膀胱,放鬆心情。
3.作清醒腦波時,前一晚儘可能使自己睡眠充足,勿服用鎮靜劑,勿飲用咖啡或茶等,以提高檢查的準確性。作睡眠腦波時,前一晚少睡覺,當天提早兩小時起床或中午盡量不要午睡,以免檢查不能熟睡而無法檢查。
4.檢查時技術人員會先以酒精清潔頭部皮膚,以黏膠固定電極線。檢查人員安置電極線妥當后,即在一旁記錄腦波變化並操作腦波機器。此檢查不會有任何不適。
5.檢查時病患須盡量避免頭部及身體移動,閉上眼睛,全身放鬆,靜坐作檢查,期間不會引致痛楚,亦無輻射副作用,依檢查人員指示開閉眼睛、深呼吸,以加強電波的發作反應。
6.檢查時間約需15-20分鐘(睡眠腦波需較長時間),檢查后檢查人員取下電極線。
7.做清醒腦波檢查時,病患須保持清醒,勿打瞌睡。做睡眠腦波時,病患須盡量放鬆自己自然入睡。
8.檢查后病患可先簡單清洗頭部的黏膠,待回家后再將頭髮洗凈。
攜帶型腦電波檢測技術與工具
眾所周知,在醫院做腦電圖的檢測是非常複雜麻煩的,因為除了要在頭上貼滿感測器外,為了導電性能,還需要抹上導電膠,並且檢查要置於一個高度安靜的環境中。因此,在確保檢查精確度的前提下如何簡化並方便人們的腦電檢查變得尤為重要。NeuroSky(神念科技)就是致力於腦電民用商用化的企業,其腦電檢測設備是單導乾電極設備,即不需要塗抹導電膠,也無需在頭皮安置眾多的感測器,就可以隨時隨地檢測腦電,其精確度是專業腦電檢測設備的96%,並且價格適中,是眾多研究高校進行腦電研究,眾多大眾進行腦電檢測的最方便的工具之一。

用途


腦電波或腦電圖是一種比較敏感的客觀指標,不僅可以用於腦科學的基礎理論研究,而且更重要的意義在於它的臨床實踐的應用,與人類的生命健康息息相關。
腦電波是診斷癲癇的必要依據,腦電波對於各種顱內病變,如腦中風、腦炎、腦瘤、代謝性腦病變等,亦有很大的診斷幫助。腦波圖仍是目前研究睡眠最客觀的依據,藉由監測睡眠中腦波變化,人們可以區分睡眠中的不同時期。
現在已經研發出了一種“腦電波接收器”,可以把腦電波轉化為普通電波,並使在有接收器上的物體讓它運行。

功能研究

研究教育娛樂領域,可以利用腦電信號控制遊戲,訓練對注意力的控制能力;人工智慧領域,可以利用腦電信號控制智能輪椅、汽車中控系統等。

臨床檢測

測量腦部病變的常用方法是測量腦電波,常用的是腦電圖(英文簡稱為EEG)檢測,即通過按照一定規則放置在頭皮上的電極來觀察腦電波活動的過程。腦電圖是腦神經細胞群的電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。臨床實踐表明,腦電波中包含了大量生理與疾病信息,所以我們通過對腦電波的處理,可以為腦部病變的鑒定提供依據。