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脑电图

解读大脑的电信号语言

学习脑电图学的原理与Emotiv一起。
我们解释如何从头皮记录电活动,如何处理这些记录,以及研究人员用它们来研究大脑的方法。

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脑电图导论

脑电图是观察实时脑活动最成熟的方法之一。它通过测量大量神经元产生的电变化模式,使得能够以极高的时间精度研究脑功能变化。

是什么影响脑电图记录

该设备决定了在研究、临床和日常环境中脑活动能以多么舒适、可靠和高效的方式被捕获。

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脑电图的安装决定了如何在头皮上参考电位,从而有效地改变我们观察大脑局部活动和连接性的视角。

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用于研究脑状态和反应的结构化记录方法,包括任务设计、静息状态范式和标准化采集程序。

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有没有想过你的脑袋里发生了什么?你的大脑是一个忙碌的地方,不断发送电信号。

脑电图,或 EEG,是观察这种活动的一种方式。可以将其想象成聆听大脑的电信号。此测试帮助医生了解你的大脑如何运作,特别是如果有不寻常的情况发生。

我们将介绍什么是 EEG、为什么你可能需要它,以及整个过程是怎样的。

什么是脑电图(EEG)?

脑电图,或 EEG,是查看大脑内部电活动的一种方式。可以把你的脑细胞想象成不断地相互发送微弱的电信号。这些信号是你的大脑进行沟通和控制你所做一切的方式。


什么是 EEG 设备?

EEG 设备本质上是用于捕捉这些脑信号的工具。核心组件包括一组电极和连接到记录设备的放大器。

电极通常是金属的小圆盘,附在你的头皮上。它们像小天线一样,拾取由你的脑细胞产生的微弱电活动。这些信号然后通过导线传送到放大器,使其变得更强以便记录。

记录设备,现今通常为计算机,随后将这些放大的信号显示为屏幕上的波形或打印它们。这些波形就是我们所说的脑波。


不同类型的 EEG 电极有哪些?

电极的应用有几种方式,但它们都用于一个目的:拾取大脑活动。

常规 EEG 最常见的类型是表面电极。通常是小型金属圆盘,通常由银或锡制成,通过特殊的导电糊或者胶粘在头皮上。它们是非侵入性的,也就是说不穿透皮肤。

对于更专业和侵入性的 EEG,还有颅内电极。这些电极放置在大脑表面(硬膜外或硬膜下电极)或甚至插入脑组织(深部电极)。它们仅在非常特定的情况下使用,通常是在某人本来就因其他原因接受大脑手术时使用,因为这需要一种侵入性程序。

电极类型的选择取决于所提诊断问题的具体性和所需的细节程度。


EEG 设备是如何工作的?

这一切从你的大脑的电活动开始。你的神经元通过电冲动进行交流。当大量神经元以同步方式一起放电时,它们会产生可以在头皮上检测到的电场。

EEG 机器通过在头皮不同位置之间测量电压差使用成对的电极进行工作。想象在你的头上放两个微型麦克风;每个麦克风接收到略有不同的声音。同样地,每对电极都从大脑的特定区域接收电信号。

机器放大这些非常微小的信号——它们是以微伏特为单位测量的,微伏特是一百万伏特的一部分——并随着时间的推移记录下来。结果的记录显示脑波模式,这些模式可能因你是否醒着、睡着或经历某些脑事件而异。

这些脑波的模式和频率提供了有关你大脑整体功能的有价值信息。


是什么引起大脑的电活动?

EEG 记录的大多数电活动主要来源于神经元,尤其是大脑皮层中的锥体细胞的大量同步放电。这些神经元在交流时产生小的电势。

当许多这样的神经元一起放电时,它们的综合电输出足够强,可以被放置在头皮上的电极检测到。这种活动不是随机的;它通常以节律图案出现,以频率(赫兹,或每秒周期)和幅度(波的高度)为分类依据。

不同的意识状态和脑活动与不同的脑波模式相关。例如,当你清醒并警觉时,你倾向于有更快,低幅度的波(β波),而在深度睡眠期间,你显现出更慢,更高幅度的波(δ波)。

异常的电活动,如癫痫中所见,可以表现为异常的尖刺或尖波叠加在正常的背景节奏上。


什么是 EEG 测试

EEG 是一种非侵入性医学测试,用于直接记录大脑的电信号,以毫秒精度识别功能和时间模式。它用作一种高效的诊断工具,通过头皮传感器测量大脑的“电交流”,提供一种更易获取且时间敏感的替代影像方法。


MEG 与 EEG

虽然脑磁图(MEG)和脑电图都测量大脑活动,但两者的方式截然不同。

EEG 记录由神经元同步活动产生的电场。把它想象成为直接聆听电交流。而 MEG 则测量这些相同电流产生的微量磁场。

这就像是检测那些交流产生的磁涟漪。因为磁场比电场受到颅骨和头皮的干扰更小,因此 MEG 有时能提供关于大脑活动发生位置的更精细空间信息。

然而,EEG 设备通常比 MEG 系统更易获取且花费更低,因此在临床环境中更广泛使用。


EEG 与 EKG

很容易将 EEG 与 EKG(心电图)混淆,但它们测量的是完全不同器官的活动。

就我们所讨论的,EEG 监测大脑的电活动,寻找可能指示大脑功能或功能障碍的模式。而 EKG 记录心脏的电活动。其用于检测心律问题和其他心脏问题。

EEG 的电极放置在头皮上,而 EKG 的电极典型地附在胸、手臂和腿上。两者都是使用电极获取电信号的无创测试,目标器官不同:大脑与心脏。


EEG 与 fMRI

功能性磁共振成像(fMRI)是另一种脑成像技术,但它间接测量脑活动。与 EEG 检测电信号不同,fMRI 跟踪血流和血氧变化。其原理是,当大脑的一部分更活跃时,需要更多的氧气,从而导致该区域的血流增加。

fMRI 提供出色的空间分辨率,这意味着它能高度准确地指明脑活动的位置。然而,相比 EEG,它的时间分辨率较差。

EEG 能在几毫秒内检测到脑活动的变化,提供神经事件时间上极为详细的图像。而 fMRI,因依赖于血流变化,通常较慢,通常测量以秒为单位。因此,虽然 fMRI 非常适合观察活动发生的位置,EEG 则在显示何时发生方面表现优异。


EEG 与 EMG

虽然两种测试都测量身体的电活动,但 EEG 关注大脑而 EMG(肌电图)评估肌肉的健康和控制它们的神经细胞。 EEG 使用放置在头皮上的传感器检测脑波模式,而 EMG 涉及将小传感器放置在皮肤或插入肌肉组织中以记录休息和收缩时的活动。

这些测试用于不同的诊断目的。医生可能会订 EEG 来研究癫痫发作或睡眠问题,但如果患者出现肌肉无力、麻木或痉挛等症状,以示可能的神经或肌肉失调,则会请求 EMG。


为什么进行 EEG 测试?

EEG 是一种诊断工具,可以用于帮助医生和神经科学家了解大脑内部发生的情况。此测试在以下几个关键原因中尤其有用:


EEG 可以诊断哪些神经病症?

EEG 的主要用途之一是帮助诊断各种神经病症 因为当事情不太顺利时大脑活动会显著变化,因此 EEG 可以检测出这些差异。它对于识别与异常电活动相关的问题尤其有价值。

  • 癫痫和癫痫发作: 这也许是 EEG 最广为人知的应用。癫痫发作期间,脑活动常发生巨大变化,EEG 可记录这些变化。在发作之间,异常的电模式,有时称为癫痫性放电,常常也能看到,给医生提供关于发作可能性的线索。

  • 睡眠障碍: EEG 是睡眠研究的重要组成部分(多导睡眠图)。通过观察睡眠中的脑电模式,它们帮助医生区分不同的睡眠阶段并识别如失眠、猝睡症或睡眠呼吸暂停等障碍。

  • 脑损伤和炎症: EEG 可以帮助评估如脑震荡或中风后大脑的整体功能,或在脑肿胀(脑炎)情况下用。脑波的显著变化可能指示问题的严重程度。

  • 脑病: 这是任何脑疾病、损伤或异常的总称。EEG 帮助检测可能不明显的广泛脑功能问题。

  • 脑死亡: 在关键情况下,EEG 可用于帮助判断大脑是否还剩任何电活动,这是宣布脑死亡的一项因素。


EEG 如何用于测量脑活动?

除了仅仅诊断问题外,EEG 还用于在各种情况下监测脑功能:

  • 监测麻醉: 在手术过程中,EEG 可以帮助麻醉师评价麻醉的深度。它能够显示大脑是否如预期反应或是否需要调整。

  • 评估昏迷: 对于昏迷患者,EEG 能提供有关脑活动水平的信息并帮助预测结果。

  • 研究: EEG 广泛用于研究大脑在不同认知任务、学习或对刺激的反应时如何工作。这有助于科学家更多了解正常的脑功能和各种神经病症背后的机制。


在 EEG 测试期间我应该期待什么?

为了最准确的结果,准备脑电图涉及几个关键步骤。提前了解这一过程有助于缓解任何顾虑。


我如何准备 EEG 测试?

测试之前,重要的是要遵循您的医疗提供者给予的具体指示。一般来说,这包括:

  • 头发护理: 测试前夜清洗头发。避免使用护发素、造型产品或发胶,因为这些会干扰电极的附着。确保头发干燥无结。应避免辫子或编织。

  • 饮食限制: 可能会要求您在测试前一段时间避免咖啡因和高糖食物或饮料。这有助于确保您能放松并且脑活动不被人为刺激。

  • 睡眠计划: 您的提供者可能会要求您改变您的睡眠计划,例如测试前夜保持清醒更长时间。这通常用于如果测试协议包括睡眠时捕获脑活动,以便更容易。

  • 药物: 除非医生特别指示,否则按惯例继续服用您所开的药物。告知您的提供者您所服用的一切药物和补品是重要的。


常规 EEG 的程序是什么?

在常规 EEG 中,您通常会坐在一张舒适的椅子上或者躺在床上。技师会将小的金属圆盘称作电极放在您的头皮上。这些电极有时会用特定的胶粘合,并连接到导线通往记录器。技师会确保它们被牢固附着到以捕获大脑的电信号。

电极到位的同时,您会被要求放松。可能会指导您闭上、睁开眼睛或看着闪烁的灯光。也可能被要求执行某些动作,比如深呼吸(打鼾)。

这些活动帮助技师观察您的大脑对不同刺激和条件的反应。整个过程是非侵入性的,并不涉及大脑的任何电刺激。


EEG 需要多长时间

EEG 测试的时间可以根据具体录音类型而有所不同。标准 EEG 通常持续 20 到 60 分钟。

然而,如果测试需要睡眠期间监测或涉及长时间录音,可能需要数小时甚至隔夜进行(便携式 EEG)。


EEG 测试完成后会发生什么?

录制完成后,电极将被轻轻移除。如果使用了胶,可以通常在家彻底洗头以去掉任何残留物。

大多数人测试后可以立即恢复正常活动。如果出现任何不寻常的感觉或副作用,如因打鼾产生的头晕,重要的是告知技师或您的医疗提供者。


如何读取 EEG

解释脑电图(EEG)涉及分析从大脑记录的电活动模式。主要目标是识别可能指示神经问题的正常脑波模式的偏差。

EEG 记录以波形显示脑活动,时间横向标示,电压纵向标示。复查过程中可以调整多个因素以更好地可视化这些波形:

  • 灵敏度(增益): 此设置控制波形的高度。增加灵敏度使更小的电压变化更显著,而减少它有助于管理过大的信号。

  • 时间范围(纪元): 决定屏幕上所代表的时间长短。较短的时间范围允许详细检查短事件,如尖刺,而较长的范围则用于观察几分钟的较慢变化。

  • 滤波器: 数码滤波器可以被应用于减少不想要的电噪声(干扰)。然而,必须谨慎使用这些,因为它们也可能会改变或掩盖实际脑活动。


复查 EEG 模式时考虑哪些因素?

  • 正常节律: 不同的意识状态,如清醒、困倦和睡眠,与不同的脑波频率和幅度有关。例如,α波通常在放松的觉醒状态下闭眼时可见。

  • 癫癎样放电: 这些是异常模式,通常表现在尖刺或尖波,能表明癫痫倾向。其持续时间和形态是关键特征。

  • 伪影: 并非源自大脑的电信号,如肌肉运动、眨眼或者电干扰,可能会污染 EEG。


EEG 阅读中的极性惯例是什么?

EEG 解读依赖于理解极性,极性指代电极之间电势差的方向。根据惯例:

  • 向上偏转通常代表相对于参考电极的活动电极上负电势。

  • 向下偏转典型地表示正电势。

这一定律有助于定位电活动的来源。


临床应用

解释 EEG 是训练专门人员所做的任务。其结果与患者的临床历史和其他诊断测试一起被考虑,以获得诊断和指导治疗。

例如,不同类型癫痫的特定 EEG 模式,以及可在手术或危重护理环境中监测脑活动的变化。


如何找到合格的 EEG 技术员?

想找一位合格的脑电图技术员,您可以寻找诸如 ABRET(美国脑电图及诱发电势注册技师委员会)认可的专业资格。这类专业人士经过特别培训,能正确放置电极,检查录音的准确性,并在过程中识别各种脑电波模式和伪影。


EEG 技术员通常在哪里工作?

大多数 EEG 技术员工作在专门环境中,如医院神经病学部、癫痫监测单位(EMU)以及睡眠研究中心。

您可以通过从您的初级看护医生或已确定 EEG 对您的诊断路径必要的神经科医生那里获得介绍,找到他们。


EEG 技术员需要具备哪些资格?

可靠的技术员应具备神经诊断技术背景,很多情况下,还需正式认证,如已注册 EEG 技术员(R. EEG T.)称号。

这确保他们有能力处理敏感设备,遵循严格的安全协议——尤其是像过度通气的刺激活动期间,并为神经科医生提供高质量的数据用于解读。


为什么 EEG 是大脑健康的关键工具?

从早期的伯杰到如今的先进技术,EEG 真正帮助医生和研究人员弄清楚发生了什么,尤其是在癫痫发作和睡眠问题方面。

虽然它并不完美且有时其他信号可能会干扰,训练有素的眼睛仍能厘清。它是一种安全的测试,虽然可能需要一点准备,比如洗头或可能提前一晚保持清醒,但它为医生提供了重要线索。

这是一个窥视脑功能的窗口,已存在一段时间并继续是理解脑健康的关键部分。


常见问题解答


到底什么是 EEG?

电脑电图,或 EEG,是一种特别的测试,可以倾听你大脑内部发生的电交流。可以把你的脑细胞想象成小通讯器,用电信号发送消息。EEG 就像这些对话的录音,在屏幕上显示为波线。


医生如何记录大脑活动?

医生使用小金属圆盘称作电极。这些电极通常使用粘性糊或胶粘在你的头皮上。这些电极像小天线,拾取你脑细胞中的微弱电信号并将其发送到记录它们的设备。


EEG 上的波线是什么意思?

那些波线称为脑波。它们显示你的大脑有多活跃以及不同部分如何交流。模式可能会随着你是否清醒、睡着或脑中发生异常而改变。


医生为什么会开 EEG 测试?

医生使用 EEG 帮助弄清楚可能导致大脑问题的原因。对于如癫痫(引起癫痫发作)和影响脑功能的其他问题(如睡眠障碍),它尤其有用。


我要如何为 EEG 做准备?

通常情况下,会被要求前夜洗发,但避免使用护发素或造型产品。遵循任何关于前夜睡眠的指示也很重要,因为有时候医生希望你有些疲倦以得到更好的读数。还可能会要求你避免咖啡因。


EEG 测试过程中会发生什么?

您通常会坐在椅子上或躺下。技师会将电极放在你的头皮上。然后,你会被要求放松,也许保持闭着或睁开眼睛。有时,他们会请你做一些事情,比如深呼吸或看着闪光灯,看您脑如何反应。


EEG 测试通常需要多长时间?

标准 EEG 测试通常需要约 20 到 30 分钟。然而,有些类型可能会需要更长些,技师会提前告知你关于持续时间的期望。


EEG 有任何副作用吗?

副作用非常少见。要求进行深呼吸时,某些人可能会感到轻微头晕。在非常特定的情况下,闪光灯或深呼吸可能会在某些癫痫患者身上触发癫痫发作,但这种情况不常见,技师已做好准备来处理。


EEG 测试完成后会怎样?

录音完成后,技师会小心地移除电极。你可能会注意到头皮上附着处有些许发红,但这是临时的。你通常可以立即恢复常规活动,也可以洗头以去除任何剩余糊。

Emotiv 是神经技术的领导者,通过便捷的 EEG 和脑数据工具推动神经科学研究的发展。

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