10-10 系統是國際 10-20 電極放置方法的延伸，旨在為研究人員提供更密集、更均勻的頭皮電極網格，用於腦波圖 (EEG) 記錄。它填補了較舊的 10-20 佈局留下的空間空白，將覆蓋範圍從 19 個標準位置擴展到 74 個或更多的記錄位點。
這種增加的密度支持更精細的地形圖繪製，即在任何給定時刻構建電活動在整個頭皮表面集中位置的詳細圖像的過程。
什麼是 10-10 系統腦波（EEG）？
10-10 系統最初被記錄為「百分之十電極系統」，這是一種專門為自發性 EEG 活動（大腦持續進行的背景訊號）和誘發活動（由特定刺激觸發的訊號）的地形學研究而建立的方法。
最初的描述概述了一個由 81 個電極組成的陣列，該陣列保留了 國際 10-20 系統 中的每個標準導聯，同時在它們之間的間隙中添加了輔助電極。其中一些新電極精確地坐落在兩個現有 10-20 導聯的正中間。其他電極則放置在這些新添加的中點電極之間，從而創造出更精細的覆蓋層。
這些輔助位置背後的命名邏輯是刻意錨定在現有結構上，而不是憑空創造。 輔助電極命名 參考了給定位置下方的大腦區域以及圍繞它的相鄰 10-20 導聯，因此熟悉 10-20 系統的研究人員可以在不學習完全獨立的詞彙的情況下適應新的網格。
發布這種擴展陣列的既定目的是促進進行 高解析度 EEG 工作實驗室之間的標準化。在共享命名慣例存在之前，任何在標準 10-20 點之間添加電極的實驗室都面臨使用不一致標籤的風險，這使得很難在研究小組之間比較地形學研究結果。10% 系統通過給每個添加的位置一個固定、可預測的名稱，直接解決了這個問題。
解剖學地標與電極命名慣例
10-10 系統依賴於直接在受試者頭部測量的四個外部地標：鼻根（雙眼之間鼻部上方的凹陷處）、枕外隆突（顱骨底部的骨性凸起）以及左右耳前點（每隻耳朵正前方的微小凹陷處）。第五個參考點，即頂點或 Cz，位於顱骨的正中心，計算為鼻根與枕外隆突之間的中點以及兩個耳前點之間的中點。
相反，10-10 系統以 10% 的間隔細分圓弧，實際上使每條線路上的站點數量增加了一倍，並創造了一個完全由中間位置組成的新層。
電極標籤遵循這兩個系統共有的、一致的字母與數字模式。每個標籤都以一或兩個字母開始，指示該位置下方的大腦區域：
Fp 代表額極 (frontal pole)
F 代表額葉 (frontal)
C 代表中央 (central)
P 代表頂葉 (parietal)
O 代表枕葉 (occipital)
T 代表顳葉 (temporal)
此外，10-10 系統為位於這些主要區域之間的中間區域引入了組合標籤，包括 FC、CP、FT、TP、AF 和 PO。
字母或字母組之後是一個數字，這個數字具有特定的含義。偶數標記右半球位置，奇數標記左半球位置，字母「z」（代表零）標記直接坐落在穿過頂點的前後中線上的任何位置。
繪製擴展的 74 電極網格
當前臨床和研究環境中最常用的 10-10 系統網格版本包含 74 個主動頭皮電極，加上完成工作記錄設置所需的獨立參考和接地電極。
這比最初的 81 電極描述數量要少，後者包括了在現代配置中並不總是使用的額外耳垂位置。這兩種計數代表相同的底層設計原則，它們的主要區別在於耳電極是否包含在總數中。
從前到後運行的完整中線鏈通常包括 Fpz、AFz、Fz、FCz、Cz、CPz、Pz、POz 和 Oz。向外側遠離中線，對稱的電極對並行覆蓋每個半球：Fp1/Fp2、AF3/AF4、AF7/AF8、F3/F4、F7/F8、FC3/FC4、FT7/FT8、C3/C4、T7/T8、CP3/CP4、TP7/TP8、P3/P4、P7/P8、PO3/PO4、PO7/PO8 和 O1/O2，等其他填補剩餘中間空缺的電極對。
相比之下，這種佈局大致將 10-20 系統的空間採樣密度提高了一倍，因為它在以前單獨存在的幾乎每對位置之間都插入了一個新的記錄點。
10-10 系統與 10-20 和 10-5 導聯組的區別
放在電極密度的光譜上，三個相關的系統涵蓋了該尺度上的不同點。
10-20 系統位於稀疏的一端，僅使用 19 個記錄頭皮電極以及耳朵參考，以 20% 的間隔跨越頭部。這種寬間距效率高且搭建快速，但它也意味著在兩個標準 10-20 位置之間的狹窄空間中達到峰值的活動可能在記錄的訊號中表現不足或完全被忽略。
10-10 系統位於該光譜的中間，使用大約 74 到 81 個頭皮電極，以 10% 的間隔排列。其設計目的是消除 10-20 間距固有的覆蓋缺口，而不必採用最極端的密度。
這種極端密度存在於 10-5 系統中，該系統將頭皮進一步細分為 5% 的間隔，並產生超過 300 個可能的電極位置。
系統 | 間距 | 頭皮電極 | 關鍵特徵 |
|---|---|---|---|
10-20 | 20% 間隔 | 19 個電極 | 搭建稀疏且快速 |
10-10 | 10% 間隔 | 74-81 個電極 | 填補空間覆蓋缺口 |
10-5 | 5% 間隔 | 300+ 個位置 | 用於研究的極高密度 |
在腦波研究中的應用與優勢
10-10 系統在現代高密度腦波研究中得到了實際應用。其中一個例子來自 Murugappan 等人 的一項關於利用 EEG 訊號對人類情緒狀態進行分類的研究。
研究人員設計了一種視聽方案來誘發五種不同的情緒狀態：厭惡、快樂、驚訝、恐懼和中性基線，並使用根據國際 10-10 系統放置在 20 名受試者頭皮上的 64 個電極記錄大腦活動。在通過離散小波變換分解為 alpha、beta 和 gamma 頻段之前，使用表面拉普拉斯濾波方法（一種與 拉普拉斯導連 方法相關的訊號處理技術）對原始訊號進行了清洗。
利用從這些頻段提取的基於能量的特徵，該研究測試了兩種模式分類方法，即 K 近鄰（KNN）和線性判別分析（LDA），以了解每種方法將大腦訊號正確歸入情緒類別的準確度。一組提出的特徵集使用 KNN 產生了 83.26% 的平均最高分類率，使用 LDA 產生了 75.21% 的平均最高分類率，優於在同一研究中測試的更傳統的特徵提取方法。
這一結果表明，基於 10-10 佈局構建的 64 通道陣列可以支持有意義的訊號分類工作。
除了這項單一應用之外，基於幾何推理而非直接實驗對比，10-10 系統通常具有幾項優勢。通常認為更密的電極網格可以產生更精確的地形圖和更好的震源定位，因為從理論上講，橫跨頭皮的更多採樣點應該能捕捉到被寬間距平滑或遺漏的空間細節。
更密的覆蓋也被認為能更好地捕捉集中在頭皮微小區域的局灶性或高頻活動，這種活動可能會落在兩個寬間距的 10-20 電極之間而未被檢測到。該系統的密度也使其與空間濾波技術（如表面拉普拉斯處理）相容，這與上述情緒分類研究中應用的方法相同。
10-10 EEG 系統的局限性與未來方向
儘管有明顯的優勢，但高密度陣列的應用需要大量的時間進行搭建，並需要長期的專業知識來有效地管理訊號品質。在頭皮上準備數十個位置可能非常費工，這往往會增加研究人員和患者準備階段的持續時間和複雜性。在如此大量的感測器中保持一致的性能也需要頻繁的校準，這在漫長且重複的實驗試驗中可能會帶來挑戰。
此外，10-10 系統雖然範圍廣泛，但也無法完全免受體傳導問題或頭皮級敏感性固有局限性的影響。不論網格放置多麼完美，單靠外部感測器仍然難以隔離某些更深層的大腦活動。未來的進展正指望將這些系統與先進的計算濾波器相結合，以進一步減少訊號模糊並提高在具有挑戰性的實驗室條件下的整體信噪比。
展望未來，自動化放置技術的整合有可能減輕目前的搭建障礙。創新的硬體最終可能允許快速、免手動地應用全密度陣列，這將使高解析度監測變得更加普及。隨著這些系統的發展，它們可能會變得更加便攜和具適應性，最終實現在更舒適和自然的環境中進行長期、高密度的腦波測量。
這對高密度腦波記錄意味著什麼
10-10 腦波電極放置系統是 10-20 佈局的標準化擴展，旨在通過由一致的解剖命名方案控制的 74 個或更多電極網格來消除空間缺口。每個位置都可以追溯到原始 10-20 方法中使用的相同的鼻根、枕外隆突、耳前和頂點地標，並進行了更精細的細分，以便進行更密集的覆蓋和更詳細的大腦電活動地形學研究，這是廣泛 神經科學 研究的核心興趣。
該系統已在 研究環境 和 EEG 導聯組 中找到了實際用途，包括將基於小波的分類方法應用於跨數十個頭皮位置記錄的腦波訊號的研究。
隨著實驗室採用這種佈局，諸如準備時間、持續舒適度以及緊密包裝的感測器之間凝膠橋接的風險等實際問題變得與更清晰的大腦圖像的潛力同樣重要。該系統如今的真正優勢在於創立了一種共同的語言，使不同的研究小組能夠以一致的方式比較他們的高解析度發現。
參考文獻
Chatrian, G. E., Lettich, E., & Nelson, P. L. (1985). Ten percent electrode system for topographic studies of spontaneous and evoked EEG activities. American Journal of EEG technology, 25(2), 83-92. https://doi.org/10.1080/00029238.1985.11080163
Murugappan, M., Ramachandran, N., & Sazali, Y. (2010). Classification of human emotion from EEG using discrete wavelet transform. Journal of biomedical science and engineering, 3(4), 390-396. http://dx.doi.org/10.4236/jbise.2010.34054
常見問題
什麼是 10-10 EEG 電極放置系統？
10-10 系統是國際 10-20 方法的延伸，在解剖地標之間以 10% 的間隔添加電極。它創建了一個通常由 74 個頭皮電極組成的更密集的網格，以捕捉關於大腦電活動的更詳細的空間資訊。
10-10 系統與 10-20 系統有何不同？
10-20 系統沿頭部以 20% 的間隔排列電極，而 10-10 系統將該間距減半至 10%。這填補了現有 10-20 位置之間的空隙，在不移除任何原始電極的情況下，使記錄位置的數量大約翻了一倍。
為什麼要開發 10-10 系統？
它的創建是為了給研究人員提供一個用於地形學 EEG 研究的標準化、高解析度佈局。在其推出之前，添加額外電極的實驗室通常使用不一致的標籤，這使得研發小組之間難以比較發現。
哪些解剖地標引導電極放置？
該系統依賴於鼻根（鼻樑）、枕外隆突（顱骨後部的凹起）以及左右耳前點（每隻耳朵正前方）。然後將頂點（Cz）計算為這四個地標之間的中央中點。
在 10-10 系統中，電極是如何命名的？
標籤以一或兩個字母開始，指示下方的大腦區域（例如，F 代表額葉，FC 代表額中央葉）。後面跟著一個數字：奇數代表左半球，偶數代表右半球，'z' 代表中線，使命名與熟悉的 10-20 錨點保持聯動。
10-10 系統通常使用多少個電極？
最廣泛使用的配置包括 74 個主動頭皮電極，以及獨立的參考和接地電極。這略少於最初的 81 個位置描述，後者還計算了現今經常省略的耳垂位置。
使用 10-10 系統預期有哪些優勢？
更密的電極覆蓋被認為可以改善地形圖繪製，並更好地檢測可能落在寬間距感測器之間的局灶性或高頻大腦活動。
Emotiv 是一家神經科技領導者，透過可近用的 EEG 和腦部資料工具，協助推動神經科學研究進展。
克里斯蒂安·布戈斯
