一文了解脑电波的形成与探测研究进展

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脑电波大致分为α波、β波、γ波、δ波和θ波,不同的电波对应不同的大脑情况表。尽管不同的脑电波大致有一另有有二个代表的方向,但实际情况表却错综复杂得多。事实上,脑电信号的破译工作目前仍是一片“蓝海”。

前不久,浙江某小学为学生佩戴“智能头环”检测脑电波以判断其注意力是是否是集中的事件引发热议。测试脑电波這個 在医疗领域和研究领域常用的技术手段,将会科幻电影的炫染无缘无故 要我感觉无比神秘。

不到哪几种是脑电波,它都还能能被探测解读吗?

神经元的活动形成了脑电波

尽管幻想脑部“呲呲”放电会显得古怪滑稽,但脑电波着实居于。好的反义词难以察觉,是将会它的速率单位单位最高不到400微伏。

大脑在活动时,絮状神经元同步居于的突触后电位经总和后形成了脑电波,突触后电位的本质是带电离子在神经突触的进出。所谓“思想的火花”,正是思考时体内的带电离子穿过神经细胞膜上的通道(如化学门控通道)留下的“噼啪”声,以及流已经 大脑不同区域的电位差。脑电仪器记录的正是脑神经细胞的电生理活动在大脑表面或头皮表面的总体反映。

一般认为,脑电波大致分为α波、β波、γ波、δ波和θ波,不同的电波对应不同的大脑情况表。“脑电波无缘无故 居于,因此不同的情况表下不同的波将成为主体,同类合眼的已经 ,α波会马上活跃起来。”复旦大学教授黄志力说,而当大脑充满θ波时,人的意识活动明显受到抑制,无法进行逻辑思维和推理活动。此时,大脑凭直觉、灵感、想象等接收和传递信息。

科学家还发现,要我们 在觉醒并专注于某一事时,常可见有一种频率较β波更高的γ波,其频率为400—400赫兹,波幅范围不定。有假说认为,γ波他说与建立统一的清晰认知有关,通过吸引不同的神经元电路的同步,增强意识、产生注意力。

用脑机接口、电极、头环均可检测

“脑电波有一种所以我电信号,微伏测量着实难,因此检测全部没疑问,离米 实验室没疑问。”北京大学工学院特聘研究员雷霆表示,脑电测量设备的先进性、贴合的紧密程度、测量妙招、是是否是植入等均对是是否是都都还能能准确测量脑电波产生影响。

据了解,目前获得脑电波的妙招,有脑机接口、电极贴片、头环或头盔等。

通过脑机接口获取脑电波的妙招,理论上获取速率单位单位最高,识别率最好,然都还能能否长期持续使用,但缺点是需要脑机接口,风险性较大。

电极贴片是有一种典型的获取脑电波的妙招,在医学领域和其他科学实验场景,要我们 儿常常都还能能见到在脑外部贴上密密麻麻电极的场景。

上海师范大学教授李鲁群等在《基于脑电波信号的人体疲劳程度测试模型分析》一文中曾全部介绍了通过电极贴片获取脑电波的妙招:通过另有有二个干电极,将芯片与测试者头部相连,其中一另有有二个干电极贴于测试者的脑门,另外一另有有二个夹在测试者的左耳;因此将生物传感器与电脑终端相连,芯片将挂接到的脑电波信号通过蓝牙的妙招发送到生物传感器,电脑终端就会显示脑电波信号的形态值。

着实這個 妙招比脑机接口的成本低所以,需要植入,安全性较高,此外,其信号的识别率也比较有保障。但缺点是這個 妙招操作成本较高,且需要专业人士协助,不到随时进行,日常生活场景中比较慢普及。

此外,头环或头盔也是获取脑电波的妙招之一。头环或头盔的优点在于都还能能简单佩戴,持续使用,都还能能方便地产品化。其缺点是挂接信号容易被背景噪音信号干扰,识别的准确性和速率单位单位明显不如前两者。

脑电信号的破译仍是“蓝海”

天马行空、不拘一格、智慧型深邃……人的思维是不到充沛多彩,脑电波又有多个种类和千万种组合,不到咋样破译哪几种信号?

“不同的认知都还能能根据脑电图的变化来判断,因此非常错综复杂。”中国标准化研究院研究员张运红表示,尽管不同的脑电波大致有一另有有二个代表的方向,但实际情况表却错综复杂得多。

李鲁群等人为找到司机疲劳程度与脑电波信号的关系,曾建立了一另有有二个模型,通过对错综复杂数据的降噪、重构、建模、拟合等多步防止后,经越多步计算,已经 进行反向验证,得到相对有一定准确率的计算妙招,使得α、β、θ波的形态值都都还能能计算,从而得到疲劳情况表的判定表达式,来判断疲劳是是否是。

“主要疑问是脑电波测得是是否是准确,数据有不到价值。”雷霆认为,将会在基础研究阶段不到得出准确的数学模型,则后续的软件设计、应用开发都是 无本之木。

事实上,脑电信号的破译工作目前仍是一片“蓝海”。“将α、β、θ波的形态值用于计算,所以我其中一要素,还有所以其他方面的影响。”张运红表示,目前科学界并不到形成指南同类的共识。生物学领域的生命活动基础仍是未解之谜,将其转化为数学模型的表达是粗线条的反映,即使脑电波捕捉准确、后续的软件开发适宜,也无法淬硬层 精确地反映思维的现状。

比如,从西南科技大学李雪飞、许朝进《脑电生物反馈对正常小学生注意力的影响》的论文中都还能能看了,实验针对注意力分散的8名五年级小学生,采用脑电生物反馈训练系统进行为期另有有二个月的注意力训练,比较后发现,尽管整体效果有所改善,但居于脑电数据与量表结果不一致的疑问。也所以我说,脑电数据显示集中精力,而量表题库显示注意力严重不足。究竟是脑电数据与现实情况表接近,还是主观题库更准,目前仍难判断。

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调控脑电波有望对认知障碍等进行干预

记者了解到美国儿科医学院将脑电波神经反馈训练作为多动症的干预手段之一。我国科学家也正在研发有一种穿戴式头盔,希望通过监测、调控脑电波,并结合人工智能算法,实现可反馈调控的人脑功能辅助增强技术。

這個 穿戴式脑功能调控头盔基于近年来无缘无故 出现的无创式脑刺激调控技术,其原理是:通过柔性电极传感器,识别脑电波在大脑执行不同任务时的变化,再通过电极组合释放微弱的电流脉冲刺激,到达大脑的特定区域,改变脑电波的活动,调控大脑神经元细胞的活跃情况表。

研究团队负责人介绍,这项技术未来有望应用于特种人员的技能训练和学习记忆能力的快速提升,高压力环境所致的焦虑紧张情绪的干预和缓解等。在医疗领域,这项技术有望对儿童多动症、抑郁症、老年痴呆、失语症、帕金森病等功能异常、肢体运动障碍、认知障碍进行干预。

通过实验研究,研究团队解蒸发了与注意认知、情绪调控、焦虑、毒瘾发作、压力及癫痫等脑功能障碍相关的特定脑区,希望未来都都还能能对哪几种特定脑区实施有效的干预。但相关负责人也坦言,目前的数据所以我要素人群测试的结果,头盔在大规模推向市场前,还需要针对不同年龄、组别的人群做更多絮状双盲实验,积累足够要我信服的数据。

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