Delta波是慢速、高波幅的脑电图（EEG）振荡，通常定义为 0.5 – 4 Hz。
几十年来，高波幅Delta波几乎是无意识、深度非快速眼动（non-REM）睡眠、全身麻醉、昏迷以及植物人状态的代名词。然而，越来越多的研究表明，在完全清醒、有反应，甚至处于强烈的迷幻状态的人群中，也可能出现显著的Delta波活动。
什么是德尔塔波（Delta Waves）？
德尔塔波是脑部电活动中的低频模式。在非快速眼动（non-REM）睡眠的最深阶段，当人对外部环境的感知减弱、身体进入高度修复状态时，德尔塔波会变得尤为显著。
因此，“德尔塔波睡眠”这一短语既指可测量的脑电节律，也指该节律最明显的睡眠阶段。值得注意的是，德尔塔活动本身并不能完全作为衡量睡眠质量的唯一标准。
德尔塔波的特征
德尔塔波具有相对较长的周期和较低的频率。在慢波睡眠期间，它们通常表现为大范围神经元群中的大型同步振荡。这种同步化与对环境反应能力的降低以及正常睡眠周期中最深的部分相关。
德尔塔活动是通过脑电图 (EEG)评估的，而不是仅通过消费级睡眠评分来评估。临床解读需要考虑完整的记录、个体的年龄和状况、信号中的伪迹、药物或物质接触，以及大脑活动与其他测量指标（如呼吸和肌肉张力）之间的关系。清醒期间的德尔塔活动与睡眠期间的德尔塔活动可能具有不同的含义，这就是为什么所处语境至关重要。
年龄也会影响慢波活动的数量和分布。儿童和青少年通常比老年人表现出更多的慢波睡眠，而这种活动的深度和持续性可能会在整个生命周期中发生变化。这些正常的差异使得关于“完美”德尔塔活动量的广泛说法变得不可靠。
在非睡眠状态下德尔塔波是如何产生的
德尔塔波源于皮层本身。大群皮层神经元在高度兴奋状态（“向上”）和低兴奋状态（“向下”）之间近乎同步地交替。德尔塔波的振幅和斜率反映了共同振荡的神经元数量。
因为较慢的节律会招募特别庞大的细胞群，所以有人提出德尔塔振荡的频率与同步化群体的大小成反比——德尔塔节律所涉及的网络远比更快的阿尔法或贝塔节律更广泛。
这种皮层起源解释了为什么德尔塔波需要完整的皮层。在 Assenza & Lazzaro 重点介绍的脑卒中模型中，切断输入信号的皮层下病变会触发上层皮层的德尔塔活动，但直接损害皮层至几近沉寂的病变则不会产生相同的德尔塔模式。换句话说，当皮层回路仍在运行但与其正常的丘脑或皮层下驱动脱节时，就会产生德尔塔波。
在异丙酚诱导的意识丧失期间，德尔塔与更深层脑结构之间的关系变得更加清晰。根据 Boly 等人 的研究，随着异丙酚麻醉的加深，德尔塔到阿尔法范围内的慢活动选择性升高。当研究人员使用动态因果模型来追踪这些光谱变化的来源时，他们发现向无意识的过渡并不是由丘脑兴奋性的进一步提升所驱动的；这种提升在轻度镇静的较早阶段就已经发生了。
相反，意识丧失的标志是从额叶到顶叶区域的后向皮层间连接性的特异性下降。因此，虽然德尔塔波是由皮层回路产生的，但它的“含义”在很大程度上取决于这些回路如何相互沟通以及如何与丘脑沟通。
高振幅德尔塔并不自动意味着“无意识”
长期以来，临床医生一直将高振幅德尔塔视为意识降低的警示信号。在许多情况下，例如慢波睡眠、麻醉、癫痫发作后状态，确实如此。
但 Frohlich 等人 2021 年的研究 记录了一份令人瞩目的、尚未被充分认识的清醒或有反应状态列表，这些状态同样具有显著的德尔塔波特征：
天使综合征（Angelman syndrome）
某些癫痫
异丙酚麻醉期间的行为反应性
术后谵妄
梦境等解离状态
强烈的致幻体验
较早的临床报告还补充了：
雷特综合征（Rett syndrome）
兰诺克斯-加斯托综合征（Lennox-Gastaut syndrome）
精神分裂症
线粒体疾病
肝性脑病
非惊厥性癫痫持续状态
德尔塔波在这些情况中的表现是如此稳定，以至于如果仅将德尔塔功率用作意识测量仪，会错误地将许多清醒、有意识的人标记为无意识。
解决这一悖论的关键在于将光谱功率与 脑电图 (EEG) 复杂性（或熵）的测量结合起来。如果信号保持复杂且不可预测，富含德尔塔波的脑电图依然可以属于一个有意识的大脑；而当复杂性下降时，它能更可靠地发出无意识的信号。
Boly 等人的异丙酚数据强化了这一观点。意识丧失不仅仅是“产生更多德尔塔波”，而是额叶到顶叶反馈连接性的崩溃，这种转变可能会减少综合信息处理。
因此，临床医生和研究人员应尽可能在检查光谱功率的同时，考察连接性和复杂性。
清醒德尔塔与神经可塑性
神经可塑性是指大脑在终生中调整突触强度和重组网络的能力。Assenza & Lazzaro 探索了德尔塔波是否可以作为可塑性的非侵入性 EEG 标记物。他们使用了一种称为经颅磁刺激 (TMS) 的技术，特别是间歇性爆发式刺激 (iTBS) 方案，来暂时提高健康清醒志愿者皮层的兴奋性。
在进行真正的 iTBS 后，德尔塔功率有所增加。而在进行伪刺激后，则没有增加。这种时间上的耦合表明可塑性样过程与德尔塔波之间存在关联，从而将 Tononi 及其同事的睡眠-可塑性研究工作延伸到了清醒状态。
然而，作者明确指出这些数据是相关性的。研究并未发现德尔塔功率与运动诱发电位振幅之间存在相关性，且德尔塔波的增加在时间上并没有与 TMS 诱导的兴奋性变化完全分离。因此，二者的确切关系仍未确定。
脑卒中患者的德尔塔波
急性脑卒中提供了一个自然实验：大脑在受损的同时也在进行重组。Assenza & Lazzaro 还回顾了表明受累半球上的德尔塔波是神经元功能障碍的敏感指标的证据，它与病变体积和急性神经功能缺损的严重程度相关。
如果德尔塔波从受累侧扩散到未受累半球，预后似乎会更差。重要的是，急性期的脑电图德尔塔测量对三个月时的临床康复具有额外的预测价值，超出了临床医生仅凭床边检查所能估计的范围。
与此同时，德尔塔波可能不纯粹是损伤的迹象。在脑卒中大鼠中，健侧半球的德尔塔波似乎充当了跨越到受损侧的半球间纤维萌发的“引路向导”。同一篇综述假设，在人类患者中，建立新连接的病灶周围神经元可能会驱动更大的神经元群在德尔塔频率上振荡，这反映了一种试图进行的神经重组尝试。
因此，脑卒中后出现的德尔塔波可能既代表了最初的损伤，也代表了正在进行但尚不完全的康复过程。同样，这一证据也是相关性的；德尔塔波在塑造可塑性或修复中的因果作用尚未得到证实。
非睡眠德尔塔与大脑清理
脑淋巴系统是一个沿着血管周围空间并穿过大脑组织移动脑脊液 (CSF) 的网络，用于输送营养物质并清除代谢废物。
一项具有里程碑意义的 由 Hablitz 等人进行的下的小鼠研究 检查了六种不同麻醉方案下的脑淋巴流入情况，并将其与大脑活动和心血管测量指标进行了比较。脑脊液示踪剂流入量在氯胺酮-木拉嗪麻醉下最高，其次是辅以美托咪定和戊巴比妥的异氟烷麻醉；在 α-氯醛糖、Avertin 和单用异氟烷麻醉下较低。
当研究人员对所有方案进行观察时，他们发现脑淋巴流入量与皮层德尔塔功率呈正相关，而与贝塔功率和心率呈负相关。这是一个引人注目的观察结果，但它记录的是麻醉动物中的一种关联，而不是清醒人类中的因果机制。
将此推断为“德尔塔波能清洁大脑”或清醒状态下的德尔塔波能急剧促进脑淋巴流动，属于过度简化了数据，且在非睡眠状态下并没有得到讨论证据的支持。
德尔塔波揭示了哪些关于大脑功能的信息
德尔塔波可以出现在清醒且有反应的大脑中（包括致幻状态），其含义取决于大脑的整体连接性和信号复杂性，而不仅仅是振幅。这一转变对于在临床或研究环境中解读脑电图证据的任何人来说都至关重要。
所回顾的研究还将清醒德尔塔与可塑性和脑卒中康复联系起来，但这也仅仅是一种关联，而非已证实的因果关系。对于德尔塔波与大脑清洁液流动之间的联系，同样需要保持谨慎，这些结论来自被麻醉的小鼠，并不能证明对人类有同样的效果。
实际的启示是，在对意识、损伤或康复做出结论之前，应将光谱功率与复杂性和连接性测量结合起来。
参考文献
Assenza, G., & Di Lazzaro, V. (2015). A useful electroencephalography (EEG) marker of brain plasticity: delta waves. Neural regeneration research, 10(8), 1216. https://doi.org/10.4103/1673-5374.162698
Boly, M., Moran, R., Murphy, M., Boveroux, P., Bruno, M. A., Noirhomme, Q., ... & Friston, K. (2012). Connectivity changes underlying spectral EEG changes during propofol-induced loss of consciousness. The Journal of Neuroscience, 32(20), 7082-7090. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3769-11.2012
Frohlich, J., Toker, D., & Monti, M. M. (2021). Consciousness among delta waves: a paradox?. Brain, 144(8), 2257-2277. https://doi.org/10.1093/brain/awab095
Hablitz, L. M., Vinitsky, H. S., Sun, Q., Stæger, F. F., Sigurdsson, B., Mortensen, K. N., ... & Nedergaard, M. (2019). Increased glymphatic influx is correlated with high EEG delta power and low heart rate in mice under anesthesia. Science advances, 5(2), eaav5447. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav5447
常见问题解答
什么是德尔塔波？
德尔塔波是通过 EEG 测量的慢速、高振幅大脑振荡，通常落在 0.5 到 4 Hz 范围内。它们反映了节律性的神经放电模式，其中大群皮层神经元在高度兴奋和低兴奋状态之间进行同步。
为什么德尔塔波在历史上与无意识联系在一起？
高振幅德尔塔波被认为几乎是无意识的代名词，因为它出现在深度非快速眼动睡眠、全身麻醉和昏迷期间。这被认为反映了在“向下状态”期间广泛的皮层失活，此时大部分皮层几近沉寂。
德尔塔波会出现在清醒、有意识的人身上吗？
是的，在清醒且有反应的个体中也记录到了显著的德尔塔活动，包括处于致幻状态、某些癫痫以及梦境般解离状态的人。仅将德尔塔功率用作意识测量仪，可能会将清醒的人错误地标记为无意识。
临床医生如何区分发出无意识信号的德尔塔波与清醒状态下的德尔塔波？
关键是将光谱功率与脑电图复杂性或熵的测量相结合。当信号保持复杂且不可预测时，富含德尔塔波的脑电图可以属于有意识的大脑；而当复杂性下降时，无意识的信号则更为可靠。
德尔塔波能证明大脑可塑性正在发生吗？
如在清醒成人接受经颅磁刺激后所观察到的那样，德尔塔活动与可塑性样过程相关，但这一证据属于相关性。目前尚未证实其存在因果关系，因此德尔塔作为可塑性标记物是一个令人兴奋的假设，而非已被证实的事实。
德尔塔波能通过促进脑淋巴流动来清洁大脑吗？
一项小鼠研究发现，在麻醉状态下，德尔塔功率与脑淋巴流入呈正相关，但这是麻醉动物中的一种关联，而不是清醒人类中的因果证据。关于清醒状态下“德尔塔波清洁大脑”的说法过度简化了数据。
临床医生在解读德尔塔波之前应该考虑什么？
绝不应该孤立地解读德尔塔波；光谱功率应与连接性和复杂性的测量结合起来。这种方法可以防止仅凭德尔塔振幅就将有意识的人误判为无意识。
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克里斯蒂安·布尔戈斯
