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***免責聲明 - EMOTIV 產品僅供研究應用和個人用途。我們的產品並不作為EU指令93/42/EEC中定義的醫療設備銷售。我們的產品並非設計或打算用於疾病的診斷或治療。
EEG 定义
EEG 代表“腦電圖”，這是一種電生理過程，用於記錄大腦的電活動。EEG 測量大腦產生的電活動的變化。電壓的變化來自於一些稱為神經元的大腦細胞內部和之間的離子電流。
什麼是 EEG？
EEG 檢測評估大腦的電活動。進行 EEG 掃描是通過將 EEG 傳感器（即小金屬圓盤，也稱為 EEG 電極）放置在您的頭皮上。這些電極拾取並記錄您大腦的電活動。收集的 EEG 信號經過放大、數位化，然後傳送到計算機或移動設備中進行存儲和數據處理。
分析 EEG 數據是研究認知過程的一個特殊方式。它可以幫助醫生制定醫學診斷，研究者了解人類行為背後的大腦過程，也能幫助個人提高生產力和健康狀況。
EEG 如何工作？
你大腦中的數十億細胞會產生非常微小的電信號，形成稱為腦波的非線性模式。EEG 機器在 EEG 測試期間測量大腦外層——大腦皮層的電活動。將 EEG 傳感器放置在參與者的頭上，然後電極以非侵入性的方式從受試者中檢測腦波。
EEG 傳感器每秒可以記錄數千張在大腦內產生的電活動快照。記錄的腦波被送到放大器，然後送到計算機或雲端進行數據處理。放大信號，如波浪線，可以在計算機、移動設備或雲數據庫中記錄。
雲計算軟件被認為是 EEG 數據處理中的重大創新，因為它允許大規模實時分析錄音——在 EEG 測量的早期，波只是被記錄在圖表紙上。在學術和商業研究中，EEG 系統通常顯示數據為時間序列，或作為電壓的連續流動。
以圖表紙錄製的 EEG 波
數碼錄製的 EEG 波
在現代大腦可視化軟件中框架的 EEG 波
為了繪製大腦的電活動，最好從分佈在大腦表面周圍的多種皮層結構中獲得 EEG 測量信號。
在現代大腦可視化時間序列圖中框架的 EEG 波
EEG 測量的大腦波類型
EEG 設備的電極捕捉以各種 EEG 頻率表達的電活動。使用稱為快速傅里葉變換 (FFT) 的算法，這些原始的 EEG 信號可以識別為具有不同頻率的不同波。頻率，指的是電振盪的速度，是以每秒為周期測量的——一赫（Hz）等於每秒一個周期。腦波根據頻率分為四種主要類型：貝塔波、阿爾法波、θ波和 δ波。
以下段落討論了與這四種主要腦波頻率相關的一些功能。這些功能只被發現與不同的腦波頻率相關——在一個頻帶和大腦的某一功能之間沒有一對一的線性對應。
貝塔波（頻率範圍從 14 Hz 到約 30 Hz）
貝塔波與意識或處於清醒、專注和警覺狀態最密切相關。低振幅的貝塔波與主動集中或忙碌或焦慮的心理狀態相關。貝塔波還與運動決策相關（運動的抑制和運動的感覺反饋）。當由 EEG 設備測量時，這些信號通常被稱為 EEG 貝塔波。
阿爾法波（頻率範圍從 7 Hz 到 13 Hz）
阿爾法波通常與放鬆、冷靜和清晰的心理狀態相關。阿爾法波可發現在大腦的枕部和後部區域。通過閉上雙眼並放鬆可以誘導出阿爾法波，它們在像思考、心算和解決問題這樣強烈的認知過程中很少出現。大多數成年人的阿爾法波頻率範圍為 9 到 11 Hz。當由 EEG 設備測量時，通常稱為 EEG 阿爾法波。
θ波（頻率範圍從 4 Hz 到 7 Hz）
在 4 到 7 Hz 之間的頻率範圍內的大腦活動被稱為 θ活動。在 EEG 測量中檢測到的 θ節律通常出現在成年青年的顳頂區域，尤其是在過度通氣期間。在較年長的個體中，幅度大於約 30 毫伏 (mV) 的 θ活動不太常見，除非在昏昏欲睡時。當由 EEG 設備測量時，這些通常稱為 EEG θ波。
δ波（頻率範圍高達 4 Hz）
δ活動主要出現在嬰兒身上。在年老的個體中，δ波與深度睡眠階段相關。δ波在患有失神發作（包括注意力短暫和突然消失）的患者中被記錄在癲癇期。 δ波的特性是低頻率（約 3 Hz）、高振幅波。δ節律能夠在清醒期出現——它們對眼睛的開啟做出反應，並能通過過度通氣增強。當由 EEG 設備測量時，這些通常被稱為 EEG δ波。
使用 EEG 波了解大腦如何運作
EEG 顯示了什麼？
即使在睡眠時，大腦也不斷吸收和處理信息。所有這些活動會產生 EEG 傳感器能夠拾取的電信號。這樣，即使沒有像動作或面部表情那樣的可見行為反應，也能捕捉大腦活動的變化。
EEG 監控您大腦產生的電力變化，但不會接觸您的思想或感受。它不會向您的大腦發送任何電流。
在大腦主皮層檢測活動對於獲得高質量的 EEG 數據至關重要。結果可以作為評估受外部刺激影響的情感狀態的代理。
EEG 的簡短歷史
早在1875年，醫生Richard Caton 就在兔子和猴子的實驗中發表了關於大腦電活動現象的研究，這些研究被記錄在英國醫學雜誌中。
1890 年，Adolf Beck 將電極直接放在狗和兔腦的表面，以測試感覺刺激。他對大腦電活動波動的觀察導致了腦波的發現，並將 EEG 創建為一個科學領域。
德國生理學家和精神科醫生 Hans Berger 被認為是在 1924 年首次記錄了人類的腦波。Berger 發明了腦電圖儀，一種記錄 EEG 信號的設備。在他的著作《EEG 的起源》中，作者 David Millet 描述該發明為“臨床神經病理學歷史上最令人驚訝，顯著和重要的發展之一。”
1924 年, 人類 EEG 記錄由 Hans Berger 獲得。上方信號是 EEG，下面的是 10 Hz 定時信號。
Hans Berger，第一名記錄人類腦波的人。
臨床腦電圖檢查的領域始於1935年。它源自於神經科學家 Frederic Gibbs、Hallowell Davis 和 William Lennox 關於癲癇發作樣症狀、癲癇期波形以及臨床失神發作的三個循環的研究。Gibbs 和科學家 Herbert Jasper 指出，癲癇發作期波形是癲癇的一個特徵標識。1936 年麻省總醫院開設了第一個 EEG 實驗室。
1947 年，美國 EEG 協會成立，現已更名為美國臨床神經生理學學會，並舉辦了第一屆國際腦電圖大會。
1950 年代，William Grey Walter 開發了 EEG 地形攝影，這是對 EEG 的補充，這 允許繪製大腦表面的電活動。雖然在 1980 年代流行，但從未被引入主流神經病學。
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska, 和 Mihail Sestakov 是第一批科學家，1988 年使用 EEG 機器實現物理物品的控制。2011 年，當技術創業家 Tan Le 和 Dr. Geoff Mackellar 創辦 EMOTIV 公司時，EEG 進入消费市场。
EEG 技術如耳機和帽子是BCI（大腦計算機接口）的組件。BCI 也被稱為 HMI (人機接口)、MMI (思想機器接口)、BMI (大腦機器接口) 和 DNI (直接神經接口) — DNI 可以解碼來自大腦和神經系統其他部位的信號。BCI 旨在通過訓練的心理命令跟踪認知性能並控制虛擬和物理對象。
2017年，脊髓損傷賽車手 Rodrigo Hübner Mendes 成為首位僅憑腦波駕駛F1 賽車的人，得益於 EMOTIV EEG 耳機。
EEG 的用途是什麼？
性能和健康
運動員、生物黑客和任何感興趣的消費者都可以使用 EEG 來“跟踪”他們的大腦活動，就像他們可能跟踪一天中的步數一樣。EEG 可以測量認知功能——例如注意力和分心、壓力和認知負荷（每一刻施加在工作記憶上的腦的總心理活躍能力）。這些發現可以揭示寶貴的見解，了解大腦如何回應日常生活事件。EEG 數據提供的反饋可以用來設計科學的策略來減轻壓力，改善焦點或增強冥想。
消費者研究
EEG 數據可以是一個強大的搜索工具，研究消費者反應。在 EEG 用於測量消費者真正關注的與他們自報所喜好或注意到之間的差距。將 EEG 與其他生物傳感器（如眼動追蹤，面部表情分析和心率測量）結合使用，可以為公司提供消費行為的完整了解。使用像 EEG 這樣的神經技術來研究消費者反應被稱為神經行銷。
醫療保健
因為 EEG 檢測顯示了在控制過程中的大腦活動，結果可能包含用於診斷各種大腦病症的信息。通過不規則腦波顯示異常 EEG 數據。異常 EEG 數據可以表示出大腦功能障礙，頭部損傷、睡眠障礙、 記憶問題、腦瘤、 中風、癡呆、 癲癇等癲癇行為。根據意圖診斷，醫生有時會將 EEG 與認知測試、大腦活動監測和神經影像學技術結合使用。
癲癇診斷
通常推薦符合癲癇癥狀的病患接受 EEG 檢測。在這些情況下，醫生可以進行動態 EEG。動態 EEG 的紀錄時間長達 72 小時，而傳統的 EEG 只持續 1-2 小時。患者被允許在自己的家中移動，佩戴 EEG 耳機。延長紀錄時間增加了錄製到大腦活動異常的可能性。因為這個原因，動態 EEG 常被用來診斷癲癇（EEG 癲癇）、癲癇行為或睡眠障礙。
睡眠研究：睡眠障礙
EEG 睡眠研究或“多次睡眠圖”測量除了大腦掃描的身體活動。EEG 技術人員監測心率，呼吸和血液中的氧氣水平，一夜之間。多次觀測圖主要用於醫學研究和作為睡眠障礙的診斷測試。
定量神經科學
由於 EEG 測量大腦外層（大腦皮層）的電活動，它可以從頭皮拾取腦波。通過將 EEG 大腦測試與其他大腦監測技術數據結合使用，研究人員可以獲得新的見解，以了解我們大腦——以及我們身體——中發生的複雜交互。
這正是定量腦電圖 (qEEG) 想要達成的目標。定量 EEG 通過機器學習，qEEG 將您的腦波與同性別和年齡範圍，但不存在腦功能障礙個体的腦波進行比較。qEEG 過程通過定量比較創建您的大腦的“地圖”。這一過程通常在神經科學的子學科中被使用，稱為計算神經科學。
EEG 電極放置是成功 qEEG 的關鍵部分。傳統的 EEG 引線放置遵循 10-20 系統，這是一項國際公認的標準，用於將附在頭皮上的電極放置。“10-20”是指引線之間的距離是頭骨總距離的 10% 或 20%。
設備電極達到的數量可能有所不同——一些 EEG 記錄系統最多可有 256 個電極。 qEEG 記錄使用 19 個傳感器帽來從頭皮 19 個區域收集數據。因為 EEG 引線會放大它們放置的地方的信號，獲得 qEEG 大腦地圖使得在大腦層面上標識在行為和/或認知層面上觀察到的功能障礙原因。
學術研究
異常 EEG 結果並不是 EEG 檢測結果推導出的唯一有價值的信息。許多研究人員在他們的研究中使用正常 EEG，包括 1957 年的關於 REM 睡眠時大腦活動的突破性研究。
正如在 EEG 測量的腦波類型部分中引入的那樣，研究 EEG 記錄揭示了大腦信號中包含的各種頻率。這些頻率顯示不同的注意力和認知狀態。例如，研究人員監測伽瑪頻帶活動（通常與意識注意相關）同時調查冥想過程中的神經反應（EEG冥想）。
伽瑪頻帶活動與最佳精神或物理狀態相關。在進行深度冥想鍛練的實驗中，帶有 EEG 設備的受試者提出了一些理論，即伽瑪波與意識經驗或超越的心理狀態相關。然而，在學術研究者中，對伽瑪頻帶活動所關聯的認知功能沒有共識。
研究人員需要一種方法來處理和處理他們收集的所有豐富的大腦數據——甚至與不同機構共享。 “神經信息學”是該研究領域，它為神經科學數據提供了計算工具和數學模型。神經信息學旨在創建技術，便於數據庫的組織、數據共享和數據建模。它涉及大量數據，因為“神經科學”在廣泛的定義上是神經系統的科學研究之一。神經科學的分支學科包括認知心理學，使用像 EEG 的神經影像學方法分析導致哪些認知過程的大腦和神經系統的部分。
市場研究：使用 EEG 耳機了解情感和認知狀態
EEG 測試過程
準備 EEG 檢測
以下關於 EEG 監測，解釋和結果的部分包含了在醫療機構中接受 EEG 測試的受眾的信息。最好的準備方法始終是向檢測工作者詢問具體的準備指示。準備指示可能會因使用情況而異——例如，消費者研究、學術研究或性能和健康的 EEG 記錄可能要求受試者需要行動，而不是躺下。
像 EMOTIV 這種公司已開創 EEG 技術進步，讓進行、處理和解釋檢測更快和更方便。Emotiv 的移動和無線 EEG 耳機可在五分鐘以內設置完成，且允許參與者自由移動，而不是將他們限制在檢測設施中。
在 EEG 檢測之前，請告訴負責檢測的專業人員-不管是醫生、雇主或研究人員——您服用的任何常規藥物。建議您在手術前夜洗頭，並保持沒有產品。至少在檢測前8小時避免飲用或食用任何咖啡因。如果在 EEG 檢測中您需要入睡，您可能會被指示前夜限制您的睡眠，以確保大腦在測試中能夠正確放鬆。
EEG 監測
在 EEG 檢測中，您不會感到任何痛楚或不適。在臨床 EEG 過程中，您將躺在床上或躺椅上，並被告知閉上眼睛。 EEG 技術人員測量您的頭部並標記是程。
當測試開始時，電極記錄您的腦波，並將活躍信息發送到錄製設備。EEG 機器然後將數據轉換為波模式以供解釋。錄製完成後，技術人員會從您的頭皮上移除電極。
在科學或臨床環境下完成常规 EEG 檢測通常需要 30-60 分鐘，包括大約 20 分鐘的初始設置時間。為消費者、個人表現和工作場所研究進行的 EEG 檢測根據測試目可以更短或延長。EMOTIV 的無線 EEG 耳機支持這些使用例的更快設置（不到五分鐘）。
在過程中應該不需要恢復時間。如果您服用了導致昏昏欲睡以便在測試中入睡的藥物，檢測管理員可能建議您留在該設施，直到效果消退或者有人送您回家。
EEG 測試的副作用很少。電極不產生任何感覺；它們只記錄腦活動。癲癇患者在檢測期間可能會因閃光燈等視覺刺激而出現癲癇發作。在 EEG 測試中癲癇發作並不可怕——事實上可以幫助醫生診斷癲癇類型，並相應制定治療方案。
EEG 解釋和過程結果
如果由於臨床原因向您推薦 EEG 檢測，則您的檢測結果將由專業研究神經系統的醫生解釋。 神經科學家會研究記錄的正常和異常腦模式。腦波模式通過其波形特徵高度可識別。例如，一種名為爆發抑制模式的腦波模式，通常在昏迷或麻醉過程中所觀察到的不活躍的大腦狀態的患者中，顯示為短暫的尖峰（爆發）與平坦期（抑制）交替。
不同類型的癲癇的特徵是不同的 EEG 模式。一種尖峰波形——一種一般，對稱 EEG 模式——通常在失神癲癇中觀察到，失神癲癇是指一個人經驗中短暫失去意識。局部焦點癲癇，即癲癇活動只影響大腦的一個區域的癲癇，特徵是 EEG 數據通道中的低電壓，快速節奏模式在該區域。
然後，神經學家將 EEG 測量發回到下令檢測的醫生手中。您的醫生可能會安排會議以查看 EEG 圖像和與您討論結果。根據您的情況，可能會向您推薦被稱為 EEG 神經回饋或生物回饋作為後續服務。 例如，尋求加強與集中相關的腦波模式的人可能參加 ADHD神經回饋治療。
生物回饋治療幫助受試者控制無可控的身體過程。 一個經過持續的耐高血壓體驗的受試者，能夠在顯示器上查看他們的身體測量數據，顯示器接收來自於皮膚電極上的數據。監控這些訊息幫助學習能夠舒緩症狀的放鬆和心智運動。
類似地，神經回饋依賴於 EEG 來訓練大腦以更好地運作。 在這次訓練中，患者連接到 EEG 設備並查看他們的大腦活動在進行中。這通常類似於一種視頻遊戲，患者用他們的大腦 “玩”遊戲來控制他們的腦活動。患者試圖改善與大腦功能障礙相關的腦波頻率，正如運動員鍛練一個弱肌肉一樣。 EEG 神經回饋常被推薦用於如癲癇、雙極障礙症、 ADHD 和自閉症等條件。雖然它可以幫助這些病症，但無法治愈他們。
不同類型の EEG 設備
EEG 機器分為幾個不同的可穿戴 EEG 設備。在較高的層次上有臨床 EEG 設備（用於醫療保健和科學研究）和消費者 EEG 設備（用於消費者研究、學術研究和性能及健康）。對於臨床設備，參與者不能在佩戴設備時移動，數據需要在受到控制和屏蔽的環境中收集以避免信號失真。像 EMOTIV 的無線耳機這樣的消費者 EEG 設備允許用戶可隨時隨地監控腦活動。
不同類型的可穿戴 EEG 設備之間的變化支持使用 EEG 系統的專業人員、集數據要求和使用環境的設定。例如，神經病學家和神經科學家通常需要更高的傳感器密度來執行數據分析，而消費者研究者可能不太需要。 除 EEG 電極放置外，還有其他顯著的 EEG系統其他值得考慮的變化。
EEG 帽 VS. EEG 耳機
EEG 帽和 EEG 耳機之間的主要區別是電極的數量。耳機通常範圍為 5-20 個電極。帽子可支持更多的傳感器，因為它們的表面積更大以便電極放置。像EMOTIV EPOC FLEX 的 EEG 帽提供可移動的傳感器來靈活定位。在EMOTIV INSIGHT 和EPOC X 耳機中，傳感器配置是固定的。
EPOC Flex
凝膠或鹽水傳感器
EPOC+ 和 EPOC X
鹽水傳感器
濕 VS. 干 EEG 電極
EEG 設備主要使用濕電極或干電極。 還有一種新開發的電極形式叫“紋身電極”，即印刷電極如臨時紋身一樣應用溶齒。濕電極允許更好的數據精度，因為它們使用高分子凝膠黏合以獲得更好的與頭皮的接觸。濕電極大多用於臨床和研究設置。 干電極不需要高分子凝膠，因此允許更快的設置時間，因此更適用於 EEG 消費者研究。研究人員一直在比較濕電極和干電極的優缺點。
有線 VS. 無線 EEG 設備
在 EEG 的早期，患者必須在臨床環境中連接到 EEG 機器。現在，無線 EEG 檢測已經可以實現，因為 EEG 信號可以數位化并發送到錄製設備，如智能手機、計算機或雲端。實驗可以在不同的環境中進行，使用便攜式 EEG。不需要控制測試環境，以便計劃如閃光燈这样的刺激時，您可以選擇臨床設置——在此情況下，使用有線 EEG 機器沒有任何限制。
有線 EEG 耳機
線纜連結
無線 Emotiv EEG 耳機
藍牙無線技術
EEG 測量與其他大腦測量技術的比較
EEG 測量的優勢在於它是我們現有的最不具侵入性的腦活動測量方法，並在相關認知過程中提供了大量的數量信息。研究大腦功能的其他方法包括：
功能性磁振造影（fMRI）
腦磁圖術（MEG）
核磁共振波譜（NMR 或 MRS）
腦電皮層造影
單光子發射計算機斷層掃描（SPECT）
正電子發射計算機斷層掃描（PET）
近紅外光譜（NIRS）
事件相關的光信號（EROS）
EEG 優勢
儘管 EEG 的空間靈敏度相對較低，但它相較於一些以前列出的腦成像和大腦研究技術具有多個優勢：
與 fMRI 或 PET 相比，EEG 的時間分辨率要高得多。它能夠捕捉到發生在任何毫秒級快速反應的大腦反應，這使得他能夠準確同步大腦和環境中的變化。EEG 在臨床和研究環境中被以250和2000 Hz 之間的抽樣速率記錄。如果需要，更現代的 EEG 數據收集系統可以以超過20,000 Hz 的抽樣速率記錄。
顯著降低硬體成本和總擁有成（TCO）。
相比於腦電皮層造影，EEG 數據是非侵入地收集的。腦電皮層造影需要進行神經外科以便將電極直接放在腦表面上。
移動 EEG 便攜式傳感器可被用於比 fMRI、SPECT、PET、NRS 或 MEG 更多的地方，因為這些技術依賴於沉重、昂貴且不便攜的設備。
EEG 是靜音的，以便研究對於聽覺刺激的反應。
相較於 fMRI 和 MRI，EEG 紊局外景在周邊物理上沒有危險。fMRI 和 MRI 是強磁鐵，阻止患者擁有金屬裝置如人工心臟起搏器。
fMRI、PET、MRS 和 SPECT 可以增加幽閉症患者的恐懼，並損壞測試結果。EEG 不會引起幽閉恐懼症狀，患者不需要被限制在小空間裡。
消費者 EEG 測試允許在測試中更多的受測者移動性，這與大多數其他的神經影像技術不同。
EEG 不涉及輻射標記劑的暴露，不同於正電子發射計算機斷層掃描，或者高磁場（>1 特斯拉），如MRI或fMRI。
EEG 不涉及高磁強度 (>1 特斯拉) 的磁場之暴露。
不同於行為測試方法，EEG 可以探測隱藏過程（不需要回應的過程）。這項技術也被用到那些無法做出運動反應的受試者中。
EEG 對於追蹤和記錄腦活動在日常生活中不同活動的用電者的使用上有低障礙，也是強大的工具，允許近乎無限的應用数量。
EEG 睡眠分析能夠評價青少年腦成熟，包括評估大腦發展的時間的重大方面。
相比於 fMRI 使用的 BOLD（血液氧水平依賴）成像的信號，EEG 有一個更清楚的了解究竟測量的信號。
EEG 遊戲
EEG 技術已被適應到遊戲世界，為了醫療和娛樂目的。公司正在使用 EEG 提供與且現實（VR）、增强现实（AR）和腦機接口（BCI）中視頻遊戲的交互方式。 EEG 機器探測信號以及軟件中的算法解釋你的腦波來控制你在屏幕上的角色。
EMOTIV 的 EPOC 头戴式耳机是第一個高保真腦計算機接口（BCI） ，可以監測和解釋有意識和無意識的思想和情緒。BCI 能夠檢測到 30種不同表達的複雜腦波、情感和行動。這一檢測通過機器學習來實現。機器學習算法被訓練來識別在參與者處理不同表達、情感和行動時發生的腦模式。
當算法在其數據集中找到 EEG 腦波時，BCI 可以將模式與物理或數字命令關聯。 例如，想一個觸發詞如 “推！” 會讓你螢幕上的角色將物品推開。
TechCrunch TV: 使用 EEG 的心靈控制裝置及更多
EEG 用例
EEG 測量被現代應用於許多地方。一些值得注意的 EEG 用例包括：
神經科學
大腦教育計畫
神經行銷
睡眠研究
腦電腦接口 (BCI)
認知能力
自我量化
情感狀態
ADHD 治療
神經疾病
腦波同步
認知行為療法
神經信息學
腦波遊戲
AR & VR 附加功能
吞嚥障礙和癡呆
中風康復
工作記憶測試 (N-back)
注意：以上只是關於 EEG 的一般信息。EMOTIV 產品僅供研究應用和個人使用。我們的產品不作為EU指令93/42/EEC 定義的醫療設備銷售。我们的产品并非设计或打算用於疾病診斷或治療。
***免責聲明 - EMOTIV 產品僅供研究應用和個人用途。我們的產品並不作為EU指令93/42/EEC中定義的醫療設備銷售。我們的產品並非設計或打算用於疾病的診斷或治療。
EEG 定义
EEG 代表“腦電圖”，這是一種電生理過程，用於記錄大腦的電活動。EEG 測量大腦產生的電活動的變化。電壓的變化來自於一些稱為神經元的大腦細胞內部和之間的離子電流。
什麼是 EEG？
EEG 檢測評估大腦的電活動。進行 EEG 掃描是通過將 EEG 傳感器（即小金屬圓盤，也稱為 EEG 電極）放置在您的頭皮上。這些電極拾取並記錄您大腦的電活動。收集的 EEG 信號經過放大、數位化，然後傳送到計算機或移動設備中進行存儲和數據處理。
分析 EEG 數據是研究認知過程的一個特殊方式。它可以幫助醫生制定醫學診斷，研究者了解人類行為背後的大腦過程，也能幫助個人提高生產力和健康狀況。
EEG 如何工作？
你大腦中的數十億細胞會產生非常微小的電信號，形成稱為腦波的非線性模式。EEG 機器在 EEG 測試期間測量大腦外層——大腦皮層的電活動。將 EEG 傳感器放置在參與者的頭上，然後電極以非侵入性的方式從受試者中檢測腦波。
EEG 傳感器每秒可以記錄數千張在大腦內產生的電活動快照。記錄的腦波被送到放大器，然後送到計算機或雲端進行數據處理。放大信號，如波浪線，可以在計算機、移動設備或雲數據庫中記錄。
雲計算軟件被認為是 EEG 數據處理中的重大創新，因為它允許大規模實時分析錄音——在 EEG 測量的早期，波只是被記錄在圖表紙上。在學術和商業研究中，EEG 系統通常顯示數據為時間序列，或作為電壓的連續流動。
以圖表紙錄製的 EEG 波
數碼錄製的 EEG 波
在現代大腦可視化軟件中框架的 EEG 波
為了繪製大腦的電活動，最好從分佈在大腦表面周圍的多種皮層結構中獲得 EEG 測量信號。
在現代大腦可視化時間序列圖中框架的 EEG 波
EEG 測量的大腦波類型
EEG 設備的電極捕捉以各種 EEG 頻率表達的電活動。使用稱為快速傅里葉變換 (FFT) 的算法，這些原始的 EEG 信號可以識別為具有不同頻率的不同波。頻率，指的是電振盪的速度，是以每秒為周期測量的——一赫（Hz）等於每秒一個周期。腦波根據頻率分為四種主要類型：貝塔波、阿爾法波、θ波和 δ波。
以下段落討論了與這四種主要腦波頻率相關的一些功能。這些功能只被發現與不同的腦波頻率相關——在一個頻帶和大腦的某一功能之間沒有一對一的線性對應。
貝塔波（頻率範圍從 14 Hz 到約 30 Hz）
貝塔波與意識或處於清醒、專注和警覺狀態最密切相關。低振幅的貝塔波與主動集中或忙碌或焦慮的心理狀態相關。貝塔波還與運動決策相關（運動的抑制和運動的感覺反饋）。當由 EEG 設備測量時，這些信號通常被稱為 EEG 貝塔波。
阿爾法波（頻率範圍從 7 Hz 到 13 Hz）
阿爾法波通常與放鬆、冷靜和清晰的心理狀態相關。阿爾法波可發現在大腦的枕部和後部區域。通過閉上雙眼並放鬆可以誘導出阿爾法波，它們在像思考、心算和解決問題這樣強烈的認知過程中很少出現。大多數成年人的阿爾法波頻率範圍為 9 到 11 Hz。當由 EEG 設備測量時，通常稱為 EEG 阿爾法波。
θ波（頻率範圍從 4 Hz 到 7 Hz）
在 4 到 7 Hz 之間的頻率範圍內的大腦活動被稱為 θ活動。在 EEG 測量中檢測到的 θ節律通常出現在成年青年的顳頂區域，尤其是在過度通氣期間。在較年長的個體中，幅度大於約 30 毫伏 (mV) 的 θ活動不太常見，除非在昏昏欲睡時。當由 EEG 設備測量時，這些通常稱為 EEG θ波。
δ波（頻率範圍高達 4 Hz）
δ活動主要出現在嬰兒身上。在年老的個體中，δ波與深度睡眠階段相關。δ波在患有失神發作（包括注意力短暫和突然消失）的患者中被記錄在癲癇期。 δ波的特性是低頻率（約 3 Hz）、高振幅波。δ節律能夠在清醒期出現——它們對眼睛的開啟做出反應，並能通過過度通氣增強。當由 EEG 設備測量時，這些通常被稱為 EEG δ波。
使用 EEG 波了解大腦如何運作
EEG 顯示了什麼？
即使在睡眠時，大腦也不斷吸收和處理信息。所有這些活動會產生 EEG 傳感器能夠拾取的電信號。這樣，即使沒有像動作或面部表情那樣的可見行為反應，也能捕捉大腦活動的變化。
EEG 監控您大腦產生的電力變化，但不會接觸您的思想或感受。它不會向您的大腦發送任何電流。
在大腦主皮層檢測活動對於獲得高質量的 EEG 數據至關重要。結果可以作為評估受外部刺激影響的情感狀態的代理。
EEG 的簡短歷史
早在1875年，醫生Richard Caton 就在兔子和猴子的實驗中發表了關於大腦電活動現象的研究，這些研究被記錄在英國醫學雜誌中。
1890 年，Adolf Beck 將電極直接放在狗和兔腦的表面，以測試感覺刺激。他對大腦電活動波動的觀察導致了腦波的發現，並將 EEG 創建為一個科學領域。
德國生理學家和精神科醫生 Hans Berger 被認為是在 1924 年首次記錄了人類的腦波。Berger 發明了腦電圖儀，一種記錄 EEG 信號的設備。在他的著作《EEG 的起源》中，作者 David Millet 描述該發明為“臨床神經病理學歷史上最令人驚訝，顯著和重要的發展之一。”
1924 年, 人類 EEG 記錄由 Hans Berger 獲得。上方信號是 EEG，下面的是 10 Hz 定時信號。
Hans Berger，第一名記錄人類腦波的人。
臨床腦電圖檢查的領域始於1935年。它源自於神經科學家 Frederic Gibbs、Hallowell Davis 和 William Lennox 關於癲癇發作樣症狀、癲癇期波形以及臨床失神發作的三個循環的研究。Gibbs 和科學家 Herbert Jasper 指出，癲癇發作期波形是癲癇的一個特徵標識。1936 年麻省總醫院開設了第一個 EEG 實驗室。
1947 年，美國 EEG 協會成立，現已更名為美國臨床神經生理學學會，並舉辦了第一屆國際腦電圖大會。
1950 年代，William Grey Walter 開發了 EEG 地形攝影，這是對 EEG 的補充，這 允許繪製大腦表面的電活動。雖然在 1980 年代流行，但從未被引入主流神經病學。
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska, 和 Mihail Sestakov 是第一批科學家，1988 年使用 EEG 機器實現物理物品的控制。2011 年，當技術創業家 Tan Le 和 Dr. Geoff Mackellar 創辦 EMOTIV 公司時，EEG 進入消费市场。
EEG 技術如耳機和帽子是BCI（大腦計算機接口）的組件。BCI 也被稱為 HMI (人機接口)、MMI (思想機器接口)、BMI (大腦機器接口) 和 DNI (直接神經接口) — DNI 可以解碼來自大腦和神經系統其他部位的信號。BCI 旨在通過訓練的心理命令跟踪認知性能並控制虛擬和物理對象。
2017年，脊髓損傷賽車手 Rodrigo Hübner Mendes 成為首位僅憑腦波駕駛F1 賽車的人，得益於 EMOTIV EEG 耳機。
EEG 的用途是什麼？
性能和健康
運動員、生物黑客和任何感興趣的消費者都可以使用 EEG 來“跟踪”他們的大腦活動，就像他們可能跟踪一天中的步數一樣。EEG 可以測量認知功能——例如注意力和分心、壓力和認知負荷（每一刻施加在工作記憶上的腦的總心理活躍能力）。這些發現可以揭示寶貴的見解，了解大腦如何回應日常生活事件。EEG 數據提供的反饋可以用來設計科學的策略來減轻壓力，改善焦點或增強冥想。
消費者研究
EEG 數據可以是一個強大的搜索工具，研究消費者反應。在 EEG 用於測量消費者真正關注的與他們自報所喜好或注意到之間的差距。將 EEG 與其他生物傳感器（如眼動追蹤，面部表情分析和心率測量）結合使用，可以為公司提供消費行為的完整了解。使用像 EEG 這樣的神經技術來研究消費者反應被稱為神經行銷。
醫療保健
因為 EEG 檢測顯示了在控制過程中的大腦活動，結果可能包含用於診斷各種大腦病症的信息。通過不規則腦波顯示異常 EEG 數據。異常 EEG 數據可以表示出大腦功能障礙，頭部損傷、睡眠障礙、 記憶問題、腦瘤、 中風、癡呆、 癲癇等癲癇行為。根據意圖診斷，醫生有時會將 EEG 與認知測試、大腦活動監測和神經影像學技術結合使用。
癲癇診斷
通常推薦符合癲癇癥狀的病患接受 EEG 檢測。在這些情況下，醫生可以進行動態 EEG。動態 EEG 的紀錄時間長達 72 小時，而傳統的 EEG 只持續 1-2 小時。患者被允許在自己的家中移動，佩戴 EEG 耳機。延長紀錄時間增加了錄製到大腦活動異常的可能性。因為這個原因，動態 EEG 常被用來診斷癲癇（EEG 癲癇）、癲癇行為或睡眠障礙。
睡眠研究：睡眠障礙
EEG 睡眠研究或“多次睡眠圖”測量除了大腦掃描的身體活動。EEG 技術人員監測心率，呼吸和血液中的氧氣水平，一夜之間。多次觀測圖主要用於醫學研究和作為睡眠障礙的診斷測試。
定量神經科學
由於 EEG 測量大腦外層（大腦皮層）的電活動，它可以從頭皮拾取腦波。通過將 EEG 大腦測試與其他大腦監測技術數據結合使用，研究人員可以獲得新的見解，以了解我們大腦——以及我們身體——中發生的複雜交互。
這正是定量腦電圖 (qEEG) 想要達成的目標。定量 EEG 通過機器學習，qEEG 將您的腦波與同性別和年齡範圍，但不存在腦功能障礙個体的腦波進行比較。qEEG 過程通過定量比較創建您的大腦的“地圖”。這一過程通常在神經科學的子學科中被使用，稱為計算神經科學。
EEG 電極放置是成功 qEEG 的關鍵部分。傳統的 EEG 引線放置遵循 10-20 系統，這是一項國際公認的標準，用於將附在頭皮上的電極放置。“10-20”是指引線之間的距離是頭骨總距離的 10% 或 20%。
設備電極達到的數量可能有所不同——一些 EEG 記錄系統最多可有 256 個電極。 qEEG 記錄使用 19 個傳感器帽來從頭皮 19 個區域收集數據。因為 EEG 引線會放大它們放置的地方的信號，獲得 qEEG 大腦地圖使得在大腦層面上標識在行為和/或認知層面上觀察到的功能障礙原因。
學術研究
異常 EEG 結果並不是 EEG 檢測結果推導出的唯一有價值的信息。許多研究人員在他們的研究中使用正常 EEG，包括 1957 年的關於 REM 睡眠時大腦活動的突破性研究。
正如在 EEG 測量的腦波類型部分中引入的那樣，研究 EEG 記錄揭示了大腦信號中包含的各種頻率。這些頻率顯示不同的注意力和認知狀態。例如，研究人員監測伽瑪頻帶活動（通常與意識注意相關）同時調查冥想過程中的神經反應（EEG冥想）。
伽瑪頻帶活動與最佳精神或物理狀態相關。在進行深度冥想鍛練的實驗中，帶有 EEG 設備的受試者提出了一些理論，即伽瑪波與意識經驗或超越的心理狀態相關。然而，在學術研究者中，對伽瑪頻帶活動所關聯的認知功能沒有共識。
研究人員需要一種方法來處理和處理他們收集的所有豐富的大腦數據——甚至與不同機構共享。 “神經信息學”是該研究領域，它為神經科學數據提供了計算工具和數學模型。神經信息學旨在創建技術，便於數據庫的組織、數據共享和數據建模。它涉及大量數據，因為“神經科學”在廣泛的定義上是神經系統的科學研究之一。神經科學的分支學科包括認知心理學，使用像 EEG 的神經影像學方法分析導致哪些認知過程的大腦和神經系統的部分。
市場研究：使用 EEG 耳機了解情感和認知狀態
EEG 測試過程
準備 EEG 檢測
以下關於 EEG 監測，解釋和結果的部分包含了在醫療機構中接受 EEG 測試的受眾的信息。最好的準備方法始終是向檢測工作者詢問具體的準備指示。準備指示可能會因使用情況而異——例如，消費者研究、學術研究或性能和健康的 EEG 記錄可能要求受試者需要行動，而不是躺下。
像 EMOTIV 這種公司已開創 EEG 技術進步，讓進行、處理和解釋檢測更快和更方便。Emotiv 的移動和無線 EEG 耳機可在五分鐘以內設置完成，且允許參與者自由移動，而不是將他們限制在檢測設施中。
在 EEG 檢測之前，請告訴負責檢測的專業人員-不管是醫生、雇主或研究人員——您服用的任何常規藥物。建議您在手術前夜洗頭，並保持沒有產品。至少在檢測前8小時避免飲用或食用任何咖啡因。如果在 EEG 檢測中您需要入睡，您可能會被指示前夜限制您的睡眠，以確保大腦在測試中能夠正確放鬆。
EEG 監測
在 EEG 檢測中，您不會感到任何痛楚或不適。在臨床 EEG 過程中，您將躺在床上或躺椅上，並被告知閉上眼睛。 EEG 技術人員測量您的頭部並標記是程。
當測試開始時，電極記錄您的腦波，並將活躍信息發送到錄製設備。EEG 機器然後將數據轉換為波模式以供解釋。錄製完成後，技術人員會從您的頭皮上移除電極。
在科學或臨床環境下完成常规 EEG 檢測通常需要 30-60 分鐘，包括大約 20 分鐘的初始設置時間。為消費者、個人表現和工作場所研究進行的 EEG 檢測根據測試目可以更短或延長。EMOTIV 的無線 EEG 耳機支持這些使用例的更快設置（不到五分鐘）。
在過程中應該不需要恢復時間。如果您服用了導致昏昏欲睡以便在測試中入睡的藥物，檢測管理員可能建議您留在該設施，直到效果消退或者有人送您回家。
EEG 測試的副作用很少。電極不產生任何感覺；它們只記錄腦活動。癲癇患者在檢測期間可能會因閃光燈等視覺刺激而出現癲癇發作。在 EEG 測試中癲癇發作並不可怕——事實上可以幫助醫生診斷癲癇類型，並相應制定治療方案。
EEG 解釋和過程結果
如果由於臨床原因向您推薦 EEG 檢測，則您的檢測結果將由專業研究神經系統的醫生解釋。 神經科學家會研究記錄的正常和異常腦模式。腦波模式通過其波形特徵高度可識別。例如，一種名為爆發抑制模式的腦波模式，通常在昏迷或麻醉過程中所觀察到的不活躍的大腦狀態的患者中，顯示為短暫的尖峰（爆發）與平坦期（抑制）交替。
不同類型的癲癇的特徵是不同的 EEG 模式。一種尖峰波形——一種一般，對稱 EEG 模式——通常在失神癲癇中觀察到，失神癲癇是指一個人經驗中短暫失去意識。局部焦點癲癇，即癲癇活動只影響大腦的一個區域的癲癇，特徵是 EEG 數據通道中的低電壓，快速節奏模式在該區域。
然後，神經學家將 EEG 測量發回到下令檢測的醫生手中。您的醫生可能會安排會議以查看 EEG 圖像和與您討論結果。根據您的情況，可能會向您推薦被稱為 EEG 神經回饋或生物回饋作為後續服務。 例如，尋求加強與集中相關的腦波模式的人可能參加 ADHD神經回饋治療。
生物回饋治療幫助受試者控制無可控的身體過程。 一個經過持續的耐高血壓體驗的受試者，能夠在顯示器上查看他們的身體測量數據，顯示器接收來自於皮膚電極上的數據。監控這些訊息幫助學習能夠舒緩症狀的放鬆和心智運動。
類似地，神經回饋依賴於 EEG 來訓練大腦以更好地運作。 在這次訓練中，患者連接到 EEG 設備並查看他們的大腦活動在進行中。這通常類似於一種視頻遊戲，患者用他們的大腦 “玩”遊戲來控制他們的腦活動。患者試圖改善與大腦功能障礙相關的腦波頻率，正如運動員鍛練一個弱肌肉一樣。 EEG 神經回饋常被推薦用於如癲癇、雙極障礙症、 ADHD 和自閉症等條件。雖然它可以幫助這些病症，但無法治愈他們。
不同類型の EEG 設備
EEG 機器分為幾個不同的可穿戴 EEG 設備。在較高的層次上有臨床 EEG 設備（用於醫療保健和科學研究）和消費者 EEG 設備（用於消費者研究、學術研究和性能及健康）。對於臨床設備，參與者不能在佩戴設備時移動，數據需要在受到控制和屏蔽的環境中收集以避免信號失真。像 EMOTIV 的無線耳機這樣的消費者 EEG 設備允許用戶可隨時隨地監控腦活動。
不同類型的可穿戴 EEG 設備之間的變化支持使用 EEG 系統的專業人員、集數據要求和使用環境的設定。例如，神經病學家和神經科學家通常需要更高的傳感器密度來執行數據分析，而消費者研究者可能不太需要。 除 EEG 電極放置外，還有其他顯著的 EEG系統其他值得考慮的變化。
EEG 帽 VS. EEG 耳機
EEG 帽和 EEG 耳機之間的主要區別是電極的數量。耳機通常範圍為 5-20 個電極。帽子可支持更多的傳感器，因為它們的表面積更大以便電極放置。像EMOTIV EPOC FLEX 的 EEG 帽提供可移動的傳感器來靈活定位。在EMOTIV INSIGHT 和EPOC X 耳機中，傳感器配置是固定的。
EPOC Flex
凝膠或鹽水傳感器
EPOC+ 和 EPOC X
鹽水傳感器
濕 VS. 干 EEG 電極
EEG 設備主要使用濕電極或干電極。 還有一種新開發的電極形式叫“紋身電極”，即印刷電極如臨時紋身一樣應用溶齒。濕電極允許更好的數據精度，因為它們使用高分子凝膠黏合以獲得更好的與頭皮的接觸。濕電極大多用於臨床和研究設置。 干電極不需要高分子凝膠，因此允許更快的設置時間，因此更適用於 EEG 消費者研究。研究人員一直在比較濕電極和干電極的優缺點。
有線 VS. 無線 EEG 設備
在 EEG 的早期，患者必須在臨床環境中連接到 EEG 機器。現在，無線 EEG 檢測已經可以實現，因為 EEG 信號可以數位化并發送到錄製設備，如智能手機、計算機或雲端。實驗可以在不同的環境中進行，使用便攜式 EEG。不需要控制測試環境，以便計劃如閃光燈这样的刺激時，您可以選擇臨床設置——在此情況下，使用有線 EEG 機器沒有任何限制。
有線 EEG 耳機
線纜連結
無線 Emotiv EEG 耳機
藍牙無線技術
EEG 測量與其他大腦測量技術的比較
EEG 測量的優勢在於它是我們現有的最不具侵入性的腦活動測量方法，並在相關認知過程中提供了大量的數量信息。研究大腦功能的其他方法包括：
功能性磁振造影（fMRI）
腦磁圖術（MEG）
核磁共振波譜（NMR 或 MRS）
腦電皮層造影
單光子發射計算機斷層掃描（SPECT）
正電子發射計算機斷層掃描（PET）
近紅外光譜（NIRS）
事件相關的光信號（EROS）
EEG 優勢
儘管 EEG 的空間靈敏度相對較低，但它相較於一些以前列出的腦成像和大腦研究技術具有多個優勢：
與 fMRI 或 PET 相比，EEG 的時間分辨率要高得多。它能夠捕捉到發生在任何毫秒級快速反應的大腦反應，這使得他能夠準確同步大腦和環境中的變化。EEG 在臨床和研究環境中被以250和2000 Hz 之間的抽樣速率記錄。如果需要，更現代的 EEG 數據收集系統可以以超過20,000 Hz 的抽樣速率記錄。
顯著降低硬體成本和總擁有成（TCO）。
相比於腦電皮層造影，EEG 數據是非侵入地收集的。腦電皮層造影需要進行神經外科以便將電極直接放在腦表面上。
移動 EEG 便攜式傳感器可被用於比 fMRI、SPECT、PET、NRS 或 MEG 更多的地方，因為這些技術依賴於沉重、昂貴且不便攜的設備。
EEG 是靜音的，以便研究對於聽覺刺激的反應。
相較於 fMRI 和 MRI，EEG 紊局外景在周邊物理上沒有危險。fMRI 和 MRI 是強磁鐵，阻止患者擁有金屬裝置如人工心臟起搏器。
fMRI、PET、MRS 和 SPECT 可以增加幽閉症患者的恐懼，並損壞測試結果。EEG 不會引起幽閉恐懼症狀，患者不需要被限制在小空間裡。
消費者 EEG 測試允許在測試中更多的受測者移動性，這與大多數其他的神經影像技術不同。
EEG 不涉及輻射標記劑的暴露，不同於正電子發射計算機斷層掃描，或者高磁場（>1 特斯拉），如MRI或fMRI。
EEG 不涉及高磁強度 (>1 特斯拉) 的磁場之暴露。
不同於行為測試方法，EEG 可以探測隱藏過程（不需要回應的過程）。這項技術也被用到那些無法做出運動反應的受試者中。
EEG 對於追蹤和記錄腦活動在日常生活中不同活動的用電者的使用上有低障礙，也是強大的工具，允許近乎無限的應用数量。
EEG 睡眠分析能夠評價青少年腦成熟，包括評估大腦發展的時間的重大方面。
相比於 fMRI 使用的 BOLD（血液氧水平依賴）成像的信號，EEG 有一個更清楚的了解究竟測量的信號。
EEG 遊戲
EEG 技術已被適應到遊戲世界，為了醫療和娛樂目的。公司正在使用 EEG 提供與且現實（VR）、增强现实（AR）和腦機接口（BCI）中視頻遊戲的交互方式。 EEG 機器探測信號以及軟件中的算法解釋你的腦波來控制你在屏幕上的角色。
EMOTIV 的 EPOC 头戴式耳机是第一個高保真腦計算機接口（BCI） ，可以監測和解釋有意識和無意識的思想和情緒。BCI 能夠檢測到 30種不同表達的複雜腦波、情感和行動。這一檢測通過機器學習來實現。機器學習算法被訓練來識別在參與者處理不同表達、情感和行動時發生的腦模式。
當算法在其數據集中找到 EEG 腦波時，BCI 可以將模式與物理或數字命令關聯。 例如，想一個觸發詞如 “推！” 會讓你螢幕上的角色將物品推開。
TechCrunch TV: 使用 EEG 的心靈控制裝置及更多
EEG 用例
EEG 測量被現代應用於許多地方。一些值得注意的 EEG 用例包括：
神經科學
大腦教育計畫
神經行銷
睡眠研究
腦電腦接口 (BCI)
認知能力
自我量化
情感狀態
ADHD 治療
神經疾病
腦波同步
認知行為療法
神經信息學
腦波遊戲
AR & VR 附加功能
吞嚥障礙和癡呆
中風康復
工作記憶測試 (N-back)
注意：以上只是關於 EEG 的一般信息。EMOTIV 產品僅供研究應用和個人使用。我們的產品不作為EU指令93/42/EEC 定義的醫療設備銷售。我们的产品并非设计或打算用於疾病診斷或治療。
***免責聲明 - EMOTIV 產品僅供研究應用和個人用途。我們的產品並不作為EU指令93/42/EEC中定義的醫療設備銷售。我們的產品並非設計或打算用於疾病的診斷或治療。
EEG 定义
EEG 代表“腦電圖”，這是一種電生理過程，用於記錄大腦的電活動。EEG 測量大腦產生的電活動的變化。電壓的變化來自於一些稱為神經元的大腦細胞內部和之間的離子電流。
什麼是 EEG？
EEG 檢測評估大腦的電活動。進行 EEG 掃描是通過將 EEG 傳感器（即小金屬圓盤，也稱為 EEG 電極）放置在您的頭皮上。這些電極拾取並記錄您大腦的電活動。收集的 EEG 信號經過放大、數位化，然後傳送到計算機或移動設備中進行存儲和數據處理。
分析 EEG 數據是研究認知過程的一個特殊方式。它可以幫助醫生制定醫學診斷，研究者了解人類行為背後的大腦過程，也能幫助個人提高生產力和健康狀況。
EEG 如何工作？
你大腦中的數十億細胞會產生非常微小的電信號，形成稱為腦波的非線性模式。EEG 機器在 EEG 測試期間測量大腦外層——大腦皮層的電活動。將 EEG 傳感器放置在參與者的頭上，然後電極以非侵入性的方式從受試者中檢測腦波。
EEG 傳感器每秒可以記錄數千張在大腦內產生的電活動快照。記錄的腦波被送到放大器，然後送到計算機或雲端進行數據處理。放大信號，如波浪線，可以在計算機、移動設備或雲數據庫中記錄。
雲計算軟件被認為是 EEG 數據處理中的重大創新，因為它允許大規模實時分析錄音——在 EEG 測量的早期，波只是被記錄在圖表紙上。在學術和商業研究中，EEG 系統通常顯示數據為時間序列，或作為電壓的連續流動。
以圖表紙錄製的 EEG 波
數碼錄製的 EEG 波
在現代大腦可視化軟件中框架的 EEG 波
為了繪製大腦的電活動，最好從分佈在大腦表面周圍的多種皮層結構中獲得 EEG 測量信號。
在現代大腦可視化時間序列圖中框架的 EEG 波
EEG 測量的大腦波類型
EEG 設備的電極捕捉以各種 EEG 頻率表達的電活動。使用稱為快速傅里葉變換 (FFT) 的算法，這些原始的 EEG 信號可以識別為具有不同頻率的不同波。頻率，指的是電振盪的速度，是以每秒為周期測量的——一赫（Hz）等於每秒一個周期。腦波根據頻率分為四種主要類型：貝塔波、阿爾法波、θ波和 δ波。
以下段落討論了與這四種主要腦波頻率相關的一些功能。這些功能只被發現與不同的腦波頻率相關——在一個頻帶和大腦的某一功能之間沒有一對一的線性對應。
貝塔波（頻率範圍從 14 Hz 到約 30 Hz）
貝塔波與意識或處於清醒、專注和警覺狀態最密切相關。低振幅的貝塔波與主動集中或忙碌或焦慮的心理狀態相關。貝塔波還與運動決策相關（運動的抑制和運動的感覺反饋）。當由 EEG 設備測量時，這些信號通常被稱為 EEG 貝塔波。
阿爾法波（頻率範圍從 7 Hz 到 13 Hz）
阿爾法波通常與放鬆、冷靜和清晰的心理狀態相關。阿爾法波可發現在大腦的枕部和後部區域。通過閉上雙眼並放鬆可以誘導出阿爾法波，它們在像思考、心算和解決問題這樣強烈的認知過程中很少出現。大多數成年人的阿爾法波頻率範圍為 9 到 11 Hz。當由 EEG 設備測量時，通常稱為 EEG 阿爾法波。
θ波（頻率範圍從 4 Hz 到 7 Hz）
在 4 到 7 Hz 之間的頻率範圍內的大腦活動被稱為 θ活動。在 EEG 測量中檢測到的 θ節律通常出現在成年青年的顳頂區域，尤其是在過度通氣期間。在較年長的個體中，幅度大於約 30 毫伏 (mV) 的 θ活動不太常見，除非在昏昏欲睡時。當由 EEG 設備測量時，這些通常稱為 EEG θ波。
δ波（頻率範圍高達 4 Hz）
δ活動主要出現在嬰兒身上。在年老的個體中，δ波與深度睡眠階段相關。δ波在患有失神發作（包括注意力短暫和突然消失）的患者中被記錄在癲癇期。 δ波的特性是低頻率（約 3 Hz）、高振幅波。δ節律能夠在清醒期出現——它們對眼睛的開啟做出反應，並能通過過度通氣增強。當由 EEG 設備測量時，這些通常被稱為 EEG δ波。
使用 EEG 波了解大腦如何運作
EEG 顯示了什麼？
即使在睡眠時，大腦也不斷吸收和處理信息。所有這些活動會產生 EEG 傳感器能夠拾取的電信號。這樣，即使沒有像動作或面部表情那樣的可見行為反應，也能捕捉大腦活動的變化。
EEG 監控您大腦產生的電力變化，但不會接觸您的思想或感受。它不會向您的大腦發送任何電流。
在大腦主皮層檢測活動對於獲得高質量的 EEG 數據至關重要。結果可以作為評估受外部刺激影響的情感狀態的代理。
EEG 的簡短歷史
早在1875年，醫生Richard Caton 就在兔子和猴子的實驗中發表了關於大腦電活動現象的研究，這些研究被記錄在英國醫學雜誌中。
1890 年，Adolf Beck 將電極直接放在狗和兔腦的表面，以測試感覺刺激。他對大腦電活動波動的觀察導致了腦波的發現，並將 EEG 創建為一個科學領域。
德國生理學家和精神科醫生 Hans Berger 被認為是在 1924 年首次記錄了人類的腦波。Berger 發明了腦電圖儀，一種記錄 EEG 信號的設備。在他的著作《EEG 的起源》中，作者 David Millet 描述該發明為“臨床神經病理學歷史上最令人驚訝，顯著和重要的發展之一。”
1924 年, 人類 EEG 記錄由 Hans Berger 獲得。上方信號是 EEG，下面的是 10 Hz 定時信號。
Hans Berger，第一名記錄人類腦波的人。
臨床腦電圖檢查的領域始於1935年。它源自於神經科學家 Frederic Gibbs、Hallowell Davis 和 William Lennox 關於癲癇發作樣症狀、癲癇期波形以及臨床失神發作的三個循環的研究。Gibbs 和科學家 Herbert Jasper 指出，癲癇發作期波形是癲癇的一個特徵標識。1936 年麻省總醫院開設了第一個 EEG 實驗室。
1947 年，美國 EEG 協會成立，現已更名為美國臨床神經生理學學會，並舉辦了第一屆國際腦電圖大會。
1950 年代，William Grey Walter 開發了 EEG 地形攝影，這是對 EEG 的補充，這 允許繪製大腦表面的電活動。雖然在 1980 年代流行，但從未被引入主流神經病學。
Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska, 和 Mihail Sestakov 是第一批科學家，1988 年使用 EEG 機器實現物理物品的控制。2011 年，當技術創業家 Tan Le 和 Dr. Geoff Mackellar 創辦 EMOTIV 公司時，EEG 進入消费市场。
EEG 技術如耳機和帽子是BCI（大腦計算機接口）的組件。BCI 也被稱為 HMI (人機接口)、MMI (思想機器接口)、BMI (大腦機器接口) 和 DNI (直接神經接口) — DNI 可以解碼來自大腦和神經系統其他部位的信號。BCI 旨在通過訓練的心理命令跟踪認知性能並控制虛擬和物理對象。
2017年，脊髓損傷賽車手 Rodrigo Hübner Mendes 成為首位僅憑腦波駕駛F1 賽車的人，得益於 EMOTIV EEG 耳機。
EEG 的用途是什麼？
性能和健康
運動員、生物黑客和任何感興趣的消費者都可以使用 EEG 來“跟踪”他們的大腦活動，就像他們可能跟踪一天中的步數一樣。EEG 可以測量認知功能——例如注意力和分心、壓力和認知負荷（每一刻施加在工作記憶上的腦的總心理活躍能力）。這些發現可以揭示寶貴的見解，了解大腦如何回應日常生活事件。EEG 數據提供的反饋可以用來設計科學的策略來減轻壓力，改善焦點或增強冥想。
消費者研究
EEG 數據可以是一個強大的搜索工具，研究消費者反應。在 EEG 用於測量消費者真正關注的與他們自報所喜好或注意到之間的差距。將 EEG 與其他生物傳感器（如眼動追蹤，面部表情分析和心率測量）結合使用，可以為公司提供消費行為的完整了解。使用像 EEG 這樣的神經技術來研究消費者反應被稱為神經行銷。
醫療保健
因為 EEG 檢測顯示了在控制過程中的大腦活動，結果可能包含用於診斷各種大腦病症的信息。通過不規則腦波顯示異常 EEG 數據。異常 EEG 數據可以表示出大腦功能障礙，頭部損傷、睡眠障礙、 記憶問題、腦瘤、 中風、癡呆、 癲癇等癲癇行為。根據意圖診斷，醫生有時會將 EEG 與認知測試、大腦活動監測和神經影像學技術結合使用。
癲癇診斷
通常推薦符合癲癇癥狀的病患接受 EEG 檢測。在這些情況下，醫生可以進行動態 EEG。動態 EEG 的紀錄時間長達 72 小時，而傳統的 EEG 只持續 1-2 小時。患者被允許在自己的家中移動，佩戴 EEG 耳機。延長紀錄時間增加了錄製到大腦活動異常的可能性。因為這個原因，動態 EEG 常被用來診斷癲癇（EEG 癲癇）、癲癇行為或睡眠障礙。
睡眠研究：睡眠障礙
EEG 睡眠研究或“多次睡眠圖”測量除了大腦掃描的身體活動。EEG 技術人員監測心率，呼吸和血液中的氧氣水平，一夜之間。多次觀測圖主要用於醫學研究和作為睡眠障礙的診斷測試。
定量神經科學
由於 EEG 測量大腦外層（大腦皮層）的電活動，它可以從頭皮拾取腦波。通過將 EEG 大腦測試與其他大腦監測技術數據結合使用，研究人員可以獲得新的見解，以了解我們大腦——以及我們身體——中發生的複雜交互。
這正是定量腦電圖 (qEEG) 想要達成的目標。定量 EEG 通過機器學習，qEEG 將您的腦波與同性別和年齡範圍，但不存在腦功能障礙個体的腦波進行比較。qEEG 過程通過定量比較創建您的大腦的“地圖”。這一過程通常在神經科學的子學科中被使用，稱為計算神經科學。
EEG 電極放置是成功 qEEG 的關鍵部分。傳統的 EEG 引線放置遵循 10-20 系統，這是一項國際公認的標準，用於將附在頭皮上的電極放置。“10-20”是指引線之間的距離是頭骨總距離的 10% 或 20%。
設備電極達到的數量可能有所不同——一些 EEG 記錄系統最多可有 256 個電極。 qEEG 記錄使用 19 個傳感器帽來從頭皮 19 個區域收集數據。因為 EEG 引線會放大它們放置的地方的信號，獲得 qEEG 大腦地圖使得在大腦層面上標識在行為和/或認知層面上觀察到的功能障礙原因。
學術研究
異常 EEG 結果並不是 EEG 檢測結果推導出的唯一有價值的信息。許多研究人員在他們的研究中使用正常 EEG，包括 1957 年的關於 REM 睡眠時大腦活動的突破性研究。
正如在 EEG 測量的腦波類型部分中引入的那樣，研究 EEG 記錄揭示了大腦信號中包含的各種頻率。這些頻率顯示不同的注意力和認知狀態。例如，研究人員監測伽瑪頻帶活動（通常與意識注意相關）同時調查冥想過程中的神經反應（EEG冥想）。
伽瑪頻帶活動與最佳精神或物理狀態相關。在進行深度冥想鍛練的實驗中，帶有 EEG 設備的受試者提出了一些理論，即伽瑪波與意識經驗或超越的心理狀態相關。然而，在學術研究者中，對伽瑪頻帶活動所關聯的認知功能沒有共識。
研究人員需要一種方法來處理和處理他們收集的所有豐富的大腦數據——甚至與不同機構共享。 “神經信息學”是該研究領域，它為神經科學數據提供了計算工具和數學模型。神經信息學旨在創建技術，便於數據庫的組織、數據共享和數據建模。它涉及大量數據，因為“神經科學”在廣泛的定義上是神經系統的科學研究之一。神經科學的分支學科包括認知心理學，使用像 EEG 的神經影像學方法分析導致哪些認知過程的大腦和神經系統的部分。
市場研究：使用 EEG 耳機了解情感和認知狀態
EEG 測試過程
準備 EEG 檢測
以下關於 EEG 監測，解釋和結果的部分包含了在醫療機構中接受 EEG 測試的受眾的信息。最好的準備方法始終是向檢測工作者詢問具體的準備指示。準備指示可能會因使用情況而異——例如，消費者研究、學術研究或性能和健康的 EEG 記錄可能要求受試者需要行動，而不是躺下。
像 EMOTIV 這種公司已開創 EEG 技術進步，讓進行、處理和解釋檢測更快和更方便。Emotiv 的移動和無線 EEG 耳機可在五分鐘以內設置完成，且允許參與者自由移動，而不是將他們限制在檢測設施中。
在 EEG 檢測之前，請告訴負責檢測的專業人員-不管是醫生、雇主或研究人員——您服用的任何常規藥物。建議您在手術前夜洗頭，並保持沒有產品。至少在檢測前8小時避免飲用或食用任何咖啡因。如果在 EEG 檢測中您需要入睡，您可能會被指示前夜限制您的睡眠，以確保大腦在測試中能夠正確放鬆。
EEG 監測
在 EEG 檢測中，您不會感到任何痛楚或不適。在臨床 EEG 過程中，您將躺在床上或躺椅上，並被告知閉上眼睛。 EEG 技術人員測量您的頭部並標記是程。
當測試開始時，電極記錄您的腦波，並將活躍信息發送到錄製設備。EEG 機器然後將數據轉換為波模式以供解釋。錄製完成後，技術人員會從您的頭皮上移除電極。
在科學或臨床環境下完成常规 EEG 檢測通常需要 30-60 分鐘，包括大約 20 分鐘的初始設置時間。為消費者、個人表現和工作場所研究進行的 EEG 檢測根據測試目可以更短或延長。EMOTIV 的無線 EEG 耳機支持這些使用例的更快設置（不到五分鐘）。
在過程中應該不需要恢復時間。如果您服用了導致昏昏欲睡以便在測試中入睡的藥物，檢測管理員可能建議您留在該設施，直到效果消退或者有人送您回家。
EEG 測試的副作用很少。電極不產生任何感覺；它們只記錄腦活動。癲癇患者在檢測期間可能會因閃光燈等視覺刺激而出現癲癇發作。在 EEG 測試中癲癇發作並不可怕——事實上可以幫助醫生診斷癲癇類型，並相應制定治療方案。
EEG 解釋和過程結果
如果由於臨床原因向您推薦 EEG 檢測，則您的檢測結果將由專業研究神經系統的醫生解釋。 神經科學家會研究記錄的正常和異常腦模式。腦波模式通過其波形特徵高度可識別。例如，一種名為爆發抑制模式的腦波模式，通常在昏迷或麻醉過程中所觀察到的不活躍的大腦狀態的患者中，顯示為短暫的尖峰（爆發）與平坦期（抑制）交替。
不同類型的癲癇的特徵是不同的 EEG 模式。一種尖峰波形——一種一般，對稱 EEG 模式——通常在失神癲癇中觀察到，失神癲癇是指一個人經驗中短暫失去意識。局部焦點癲癇，即癲癇活動只影響大腦的一個區域的癲癇，特徵是 EEG 數據通道中的低電壓，快速節奏模式在該區域。
然後，神經學家將 EEG 測量發回到下令檢測的醫生手中。您的醫生可能會安排會議以查看 EEG 圖像和與您討論結果。根據您的情況，可能會向您推薦被稱為 EEG 神經回饋或生物回饋作為後續服務。 例如，尋求加強與集中相關的腦波模式的人可能參加 ADHD神經回饋治療。
生物回饋治療幫助受試者控制無可控的身體過程。 一個經過持續的耐高血壓體驗的受試者，能夠在顯示器上查看他們的身體測量數據，顯示器接收來自於皮膚電極上的數據。監控這些訊息幫助學習能夠舒緩症狀的放鬆和心智運動。
類似地，神經回饋依賴於 EEG 來訓練大腦以更好地運作。 在這次訓練中，患者連接到 EEG 設備並查看他們的大腦活動在進行中。這通常類似於一種視頻遊戲，患者用他們的大腦 “玩”遊戲來控制他們的腦活動。患者試圖改善與大腦功能障礙相關的腦波頻率，正如運動員鍛練一個弱肌肉一樣。 EEG 神經回饋常被推薦用於如癲癇、雙極障礙症、 ADHD 和自閉症等條件。雖然它可以幫助這些病症，但無法治愈他們。
不同類型の EEG 設備
EEG 機器分為幾個不同的可穿戴 EEG 設備。在較高的層次上有臨床 EEG 設備（用於醫療保健和科學研究）和消費者 EEG 設備（用於消費者研究、學術研究和性能及健康）。對於臨床設備，參與者不能在佩戴設備時移動，數據需要在受到控制和屏蔽的環境中收集以避免信號失真。像 EMOTIV 的無線耳機這樣的消費者 EEG 設備允許用戶可隨時隨地監控腦活動。
不同類型的可穿戴 EEG 設備之間的變化支持使用 EEG 系統的專業人員、集數據要求和使用環境的設定。例如，神經病學家和神經科學家通常需要更高的傳感器密度來執行數據分析，而消費者研究者可能不太需要。 除 EEG 電極放置外，還有其他顯著的 EEG系統其他值得考慮的變化。
EEG 帽 VS. EEG 耳機
EEG 帽和 EEG 耳機之間的主要區別是電極的數量。耳機通常範圍為 5-20 個電極。帽子可支持更多的傳感器，因為它們的表面積更大以便電極放置。像EMOTIV EPOC FLEX 的 EEG 帽提供可移動的傳感器來靈活定位。在EMOTIV INSIGHT 和EPOC X 耳機中，傳感器配置是固定的。
EPOC Flex
凝膠或鹽水傳感器
EPOC+ 和 EPOC X
鹽水傳感器
濕 VS. 干 EEG 電極
EEG 設備主要使用濕電極或干電極。 還有一種新開發的電極形式叫“紋身電極”，即印刷電極如臨時紋身一樣應用溶齒。濕電極允許更好的數據精度，因為它們使用高分子凝膠黏合以獲得更好的與頭皮的接觸。濕電極大多用於臨床和研究設置。 干電極不需要高分子凝膠，因此允許更快的設置時間，因此更適用於 EEG 消費者研究。研究人員一直在比較濕電極和干電極的優缺點。
有線 VS. 無線 EEG 設備
在 EEG 的早期，患者必須在臨床環境中連接到 EEG 機器。現在，無線 EEG 檢測已經可以實現，因為 EEG 信號可以數位化并發送到錄製設備，如智能手機、計算機或雲端。實驗可以在不同的環境中進行，使用便攜式 EEG。不需要控制測試環境，以便計劃如閃光燈这样的刺激時，您可以選擇臨床設置——在此情況下，使用有線 EEG 機器沒有任何限制。
有線 EEG 耳機
線纜連結
無線 Emotiv EEG 耳機
藍牙無線技術
EEG 測量與其他大腦測量技術的比較
EEG 測量的優勢在於它是我們現有的最不具侵入性的腦活動測量方法，並在相關認知過程中提供了大量的數量信息。研究大腦功能的其他方法包括：
功能性磁振造影（fMRI）
腦磁圖術（MEG）
核磁共振波譜（NMR 或 MRS）
腦電皮層造影
單光子發射計算機斷層掃描（SPECT）
正電子發射計算機斷層掃描（PET）
近紅外光譜（NIRS）
事件相關的光信號（EROS）
EEG 優勢
儘管 EEG 的空間靈敏度相對較低，但它相較於一些以前列出的腦成像和大腦研究技術具有多個優勢：
與 fMRI 或 PET 相比，EEG 的時間分辨率要高得多。它能夠捕捉到發生在任何毫秒級快速反應的大腦反應，這使得他能夠準確同步大腦和環境中的變化。EEG 在臨床和研究環境中被以250和2000 Hz 之間的抽樣速率記錄。如果需要，更現代的 EEG 數據收集系統可以以超過20,000 Hz 的抽樣速率記錄。
顯著降低硬體成本和總擁有成（TCO）。
相比於腦電皮層造影，EEG 數據是非侵入地收集的。腦電皮層造影需要進行神經外科以便將電極直接放在腦表面上。
移動 EEG 便攜式傳感器可被用於比 fMRI、SPECT、PET、NRS 或 MEG 更多的地方，因為這些技術依賴於沉重、昂貴且不便攜的設備。
EEG 是靜音的，以便研究對於聽覺刺激的反應。
相較於 fMRI 和 MRI，EEG 紊局外景在周邊物理上沒有危險。fMRI 和 MRI 是強磁鐵，阻止患者擁有金屬裝置如人工心臟起搏器。
fMRI、PET、MRS 和 SPECT 可以增加幽閉症患者的恐懼，並損壞測試結果。EEG 不會引起幽閉恐懼症狀，患者不需要被限制在小空間裡。
消費者 EEG 測試允許在測試中更多的受測者移動性，這與大多數其他的神經影像技術不同。
EEG 不涉及輻射標記劑的暴露，不同於正電子發射計算機斷層掃描，或者高磁場（>1 特斯拉），如MRI或fMRI。
EEG 不涉及高磁強度 (>1 特斯拉) 的磁場之暴露。
不同於行為測試方法，EEG 可以探測隱藏過程（不需要回應的過程）。這項技術也被用到那些無法做出運動反應的受試者中。
EEG 對於追蹤和記錄腦活動在日常生活中不同活動的用電者的使用上有低障礙，也是強大的工具，允許近乎無限的應用数量。
EEG 睡眠分析能夠評價青少年腦成熟，包括評估大腦發展的時間的重大方面。
相比於 fMRI 使用的 BOLD（血液氧水平依賴）成像的信號，EEG 有一個更清楚的了解究竟測量的信號。
EEG 遊戲
EEG 技術已被適應到遊戲世界，為了醫療和娛樂目的。公司正在使用 EEG 提供與且現實（VR）、增强现实（AR）和腦機接口（BCI）中視頻遊戲的交互方式。 EEG 機器探測信號以及軟件中的算法解釋你的腦波來控制你在屏幕上的角色。
EMOTIV 的 EPOC 头戴式耳机是第一個高保真腦計算機接口（BCI） ，可以監測和解釋有意識和無意識的思想和情緒。BCI 能夠檢測到 30種不同表達的複雜腦波、情感和行動。這一檢測通過機器學習來實現。機器學習算法被訓練來識別在參與者處理不同表達、情感和行動時發生的腦模式。
當算法在其數據集中找到 EEG 腦波時，BCI 可以將模式與物理或數字命令關聯。 例如，想一個觸發詞如 “推！” 會讓你螢幕上的角色將物品推開。
TechCrunch TV: 使用 EEG 的心靈控制裝置及更多
EEG 用例
EEG 測量被現代應用於許多地方。一些值得注意的 EEG 用例包括：
神經科學
大腦教育計畫
神經行銷
睡眠研究
腦電腦接口 (BCI)
認知能力
自我量化
情感狀態
ADHD 治療
神經疾病
腦波同步
認知行為療法
神經信息學
腦波遊戲
AR & VR 附加功能
吞嚥障礙和癡呆
中風康復
工作記憶測試 (N-back)
注意：以上只是關於 EEG 的一般信息。EMOTIV 產品僅供研究應用和個人使用。我們的產品不作為EU指令93/42/EEC 定義的醫療設備銷售。我们的产品并非设计或打算用於疾病診斷或治療。
