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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,是一种观察大脑内部电活动的方法。把你的脑细胞想象成不断相互发送微小电信号。这些信号就是大脑进行交流并控制你所做一切的方式。


什么是 EEG 设备?

EEG 设备本质上是用来捕捉这些大脑信号的工具。核心组件包括一组电极和与记录设备相连的放大器。

电极是小型的、通常为金属圆片,贴在头皮上。它们就像微型天线,拾取由脑细胞产生的微弱电活动。然后这些信号通过导线传送到放大器,被放大后就可以记录下来。

记录设备,如今通常是一台电脑,会把这些放大的信号显示为屏幕上的波形线,或将其打印出来。这些波形线就是我们所说的脑波。


EEG 电极有哪些不同类型?

电极有几种放置方式,但它们的目的都一样:采集大脑活动。

常规 EEG 最常见的类型是表面电极。这类电极通常是小型金属圆片,常由银或锡制成,使用特殊导电膏或胶水固定在头皮上。它们是非侵入性的,也就是说不会进入皮肤下面。

对于更专业、侵入性的 EEG,还有颅内电极。它们可以直接放置在大脑表面(硬膜外或硬膜下电极),甚至插入脑组织内部(深部电极)。它们只用于非常特定的情况,通常是当某人已经因为其他原因接受脑外科手术时,因为这需要侵入性操作。

电极类型的选择取决于具体要回答的诊断问题以及所需的细节程度。


EEG 设备如何工作?

一切都始于大脑的电活动。神经元通过电脉冲进行交流。当大量神经元以同步方式一起放电时,它们会产生可在头皮上检测到的电场。

EEG 机器通过使用成对电极测量头皮不同位置之间的电压差来工作。想象在你的头上放两个微型麦克风;每个麦克风会拾取略有不同的声音。同样,每对电极会拾取你大脑特定区域的电信号。

机器会放大这些非常微弱的信号——它们以微伏为单位测量,微伏是伏特的百万分之一——并随时间记录下来。最终得到的记录显示出脑波模式,这些模式会因你是清醒、睡着,还是正在经历某些脑事件而有所不同。

这些脑波的模式和频率为你大脑的整体功能提供了宝贵信息。


是什么导致大脑的电活动?

EEG 记录到的电活动主要源自大量神经元的同步放电,尤其是大脑皮层中的锥体细胞。这些神经元在交流时会产生微小的电位。

当许多神经元同时放电时,它们合并后的电输出就强到足以被放置在头皮上的电极检测到。这种活动并非随机;它通常以节律性模式出现,并按其频率(以赫兹或每秒循环数测量)和幅度(波的高度)进行分类。

不同的意识状态和脑活动会对应不同的脑电波模式。例如,当你清醒而警觉时,通常会有更快、幅度更低的波(β 波);而在深度睡眠中,则会出现更慢、幅度更高的波(δ 波)。

异常电活动,例如癫痫中看到的那种,可能表现为突然、异常的尖波或锋波,叠加在正常背景节律之上。


什么是 EEG 检查

EEG 是一种非侵入性的医学检查,它直接记录大脑的电信号,以毫秒级精度识别功能和时序模式。它是一种高速诊断工具,通过头皮传感器测量大脑的“电活动杂音”,为其他影像学方法提供了更易获取且更注重时效性的替代方案。


MEG 与 EEG

虽然磁脑电图(MEG)和脑电图都用于测量脑活动,但它们的方式根本不同。

EEG 记录由神经元同步活动产生的电场。可以把它想成直接聆听这些电活动的“杂音”。另一方面,MEG 测量的是由这些相同电流产生的微弱磁场。

这就像在检测由那些“杂音”引起的磁性涟漪。由于磁场受颅骨和头皮的扭曲比电场更小,MEG 有时能更准确地提供大脑活动发生位置的空间信息。

不过,与 MEG 系统相比,EEG 设备通常更容易获得且成本更低,因此在临床环境中使用更广泛。


EEG 与 EKG

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

EEG 如前所述监测的是大脑的电活动,寻找能指示大脑功能或功能障碍的模式。而 EKG 则记录心脏的电活动。它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 的电极通常贴在胸部、手臂和腿部。这两种都是使用电极采集电信号的非侵入性检查,但它们的目标不同:一个是大脑,一个是心脏。


EEG 与 fMRI

功能性磁共振成像(fMRI)是另一种脑成像技术,但它是间接测量脑活动的。与 EEG 直接检测电信号不同,fMRI 追踪的是血流和血氧水平的变化。其原理是:当大脑某个区域更活跃时,它需要更多氧气,从而导致该区域血流增加。

fMRI 具有很好的空间分辨率,也就是说它能非常准确地定位脑活动的位置。不过,与 EEG 相比,它的时间分辨率较差。

EEG 能在毫秒内检测到脑活动变化,提供关于神经事件时序的非常详细的图景。fMRI 因为依赖血流变化,所以速度要慢得多,通常是在数秒范围内测量活动。因此,fMRI 非常适合查看活动发生在哪里,而 EEG 则擅长展示何时发生。


EEG 与 EMG

虽然这两项检查都测量身体中的电活动,但 EEG 关注的是大脑,而 EMG(肌电图)则评估肌肉以及控制它们的神经细胞的健康状况。 EEG 使用头皮上的传感器检测脑波模式,而 EMG 则是在皮肤上放置小型传感器,或将细针插入肌肉组织,以记录静息和收缩时的活动。

这些检查用于不同的诊断目的。如果患者出现肌无力、麻木或痉挛等提示神经或肌肉疾病的症状,医生可能会要求做 EMG;但如果要检查癫痫发作或睡眠问题,则可能会安排 EEG。


为什么要做 EEG 检查?

EEG 是一种诊断工具,可帮助医生和神经科学家了解你大脑内部正在发生什么。这项检查尤其适用于以下几个关键原因:


EEG 可以诊断哪些神经系统疾病?

EEG 的主要用途之一是帮助诊断多种 神经系统疾病因为当某些情况不对劲时,大脑活动会明显变化,EEG 可以捕捉到这些差异。它尤其有助于识别与异常电活动相关的问题。

  • 癫痫和发作: 这或许是 EEG 最广为人知的用途。在发作期间,大脑活动常会发生剧烈变化,而 EEG 能记录这些变化。即使在发作之间,也常能看到异常电模式,有时称为癫痫样放电,这能为医生提供有关发作可能性的线索。

  • 睡眠障碍: EEG 是睡眠研究(多导睡眠图检查)的关键组成部分。它通过观察睡眠中的大脑电模式,帮助医生区分不同睡眠阶段,并识别失眠、发作性嗜睡症或睡眠呼吸暂停等疾病。

  • 脑损伤和炎症: EEG 可帮助评估脑震荡或中风等损伤之后,或在脑肿胀(脑炎)情况下的大脑整体功能。脑波的显著变化可提示问题的严重程度。

  • 脑病: 这是对任何脑部疾病、损伤或异常的总称。EEG 可帮助发现那些否则可能不明显的大范围脑功能问题。

  • 脑死亡: 在危急情况下,EEG 可用于帮助确定大脑中是否还存在任何电活动,这是判定脑死亡的一个因素。



EEG 如何用于测量脑活动?

除了诊断问题之外,EEG 也用于在各种情况下监测脑功能:

  • 麻醉监测: 在手术期间,EEG 可帮助麻醉医生评估麻醉深度。它可以显示大脑是否按预期作出反应,或者是否需要调整。

  • 昏迷评估: 对于昏迷患者,EEG 可提供有关脑活动水平的信息,并帮助预测结局。

  • 研究: EEG 被广泛用于研究,以了解大脑在不同认知任务、学习过程或对刺激作出反应时是如何工作的。这有助于科学家更多地了解正常脑功能以及各种神经系统疾病背后的机制。



EEG 检查时我会经历什么?

准备脑电图检查需要几个关键步骤,以确保结果尽可能准确。提前了解流程可以帮助减轻任何担忧。



我该如何为 EEG 检查做准备?

检查前,遵循医疗服务提供者给出的具体说明很重要。通常包括:

  • 头发护理: 在检查前一晚洗头。避免使用护发素、造型产品或发胶,因为这些会影响电极附着。确保头发干燥且无打结。应避免编辫子或接发。

  • 饮食限制: 检查前的一段时间内,可能会被要求避免咖啡因以及高糖食物或饮料。这有助于确保你能够放松,并且大脑活动不会被人为刺激。

  • 睡眠安排: 医生可能会要求你调整睡眠时间,例如在检查前一晚更晚睡。这通常是为了在检查方案需要时,更容易捕捉睡眠中的脑活动。

  • 药物: 除非医生特别指示,否则请照常继续服用处方药。务必告知医生你正在服用的所有药物和补充剂。



常规 EEG 的流程是什么?

在常规 EEG 检查中,你通常会坐在舒适的椅子上或躺在床上。技术人员会将称为电极的小型金属圆片放到你的头皮上。这些电极有时会用特殊凝胶固定,并连接到通往记录设备的导线。随后,技术人员会确保它们牢固附着,以便捕捉你大脑的电信号。

当电极放好后,你会被要求放松。可能会指示你闭上眼睛、睁开眼睛,或者看闪烁的灯光。你也可能被要求进行某些动作,例如深呼吸(过度换气)。

这些活动有助于技术人员观察你的大脑对不同刺激和条件的反应。整个过程是非侵入性的,不涉及对大脑的任何电刺激。



EEG 需要多长时间

EEG 检查的时长会因所需记录类型不同而异。标准 EEG 通常持续 20 到 60 分钟。

不过,如果检查需要在睡眠中监测或涉及更长时间的记录,则可能需要几个小时,甚至整夜进行(可穿戴 EEG)。



EEG 检查结束后会发生什么?

记录完成后,会轻轻地从你的头皮上取下电极。如果使用了胶水或膏体,通常可以回家后彻底洗头去除残留物。

大多数人在检查后可以立即恢复正常活动。如果出现任何异常感觉或副作用,例如因过度换气而头晕,应及时告知技术人员或医疗服务提供者。



如何阅读 EEG

解释脑电图(EEG)需要分析从大脑记录下来的电活动模式。主要目标是识别与正常脑波模式的偏差,这些偏差可能提示神经系统问题。

EEG 记录会将脑活动显示为波形,时间在横轴,电压在纵轴。在查看过程中,可以调整几个因素以更好地观察这些波形:

  • 灵敏度(增益): 该设置控制波形的高度。提高灵敏度会让较小的电压变化更明显,而降低灵敏度则有助于处理过大的信号。

  • 时间尺度(Epoch): 这决定了屏幕上显示多少时间。较短的时间尺度便于详细检查短暂事件,如尖波;而较长的时间尺度适合观察数分钟内较缓慢的变化。

  • 滤波器: 可以应用数字滤波器来减少不需要的电噪声(伪迹)。不过,使用时必须谨慎,因为它们也可能改变或掩盖真实的脑活动。



在查看 EEG 模式时会考虑哪些因素?

  • 正常节律: 不同的意识状态,如清醒、困倦和睡眠,会对应不同的脑波频率和幅度。例如,α 波通常出现在闭眼放松清醒时。

  • 癫痫样放电: 这些是异常模式,常表现为尖波或锋波,可提示癫痫发作倾向。它们的持续时间和形态是关键特征。

  • 伪迹: 并非来自大脑的电信号,如肌肉运动、眨眼或电干扰,都可能污染 EEG。



EEG 阅读中的极性约定是什么?

EEG 解释依赖于对极性的理解,极性指的是电极之间电位差的方向。按惯例:

  • 向上的偏转通常表示相对于参考电极,活动电极处为负电位。

  • 向下的偏转通常表示正电位。

这一惯例有助于定位电活动的来源。



临床应用

解释 EEG 是一项由训练有素的专业人员执行的专门工作。检查结果会结合患者的临床病史和其他诊断检查一起考虑,以得出诊断并指导治疗。

例如,不同类型的癫痫具有特征性的特定 EEG 模式,而在手术或重症监护环境中也可以监测脑活动变化。



我如何找到合格的 EEG 技师?

要找到合格的 EEG 技师,你可以寻找获得认可机构认证的专业人员,例如 ABRET(美国脑电图与诱发电位技师注册委员会)。这些人接受过专门培训,能够正确放置电极、准确读取记录,并在过程中识别各种脑波模式和伪迹。



EEG 技师通常在哪里工作?

大多数 EEG 技师在医院神经科、癫痫监测单元(EMU)和睡眠研究中心等专门环境中工作。

你通常可以通过初级保健医生或神经科医生的转诊找到他们,因为医生已经判断 EEG 是你诊断路径中必要的一项检查。



EEG 技师应具备哪些资格?

可靠的技师应具备神经诊断技术背景,并且在很多情况下还应拥有正式认证,例如注册 EEG 技师(R. EEG T.)资格。

这可确保他们具备操作敏感设备、遵守严格安全规程——尤其是在过度换气等刺激活动期间——并为神经科医生提供高质量数据以供解读的专业能力。



为什么 EEG 是脑健康的重要工具?

从 Berger 的早期工作到今天的先进技术,EEG 确实帮助医生和研究人员弄清楚了正在发生什么,尤其是在癫痫发作和睡眠问题等方面。

虽然它并不完美,有时其他信号也会干扰,但经过训练的专业人员可以把它分辨出来。它是一项安全的检查,虽然可能需要做一些准备,比如洗头,或者前一晚晚些时候保持清醒,但它会给医生提供重要线索。

它就像一个通向大脑功能的窗口,已经存在了很久,并且仍然是理解脑健康的关键部分。

哪些 EEG 传感器最好:凝胶、盐水、半干式还是干式?

常见问题



EEG 到底是什么?

脑电图,或 EEG,是一种特殊的检查,它可以“倾听”大脑内部正在发生的电活动。把你的脑细胞想象成微小的交流者,用电信号发送信息。EEG 就像这些对话的记录,以屏幕上的波形线呈现。



医生如何记录脑活动?

医生使用称为电极的小型金属圆片。这些电极通常用粘性膏体或胶水贴在头皮上。它们像微型天线一样,接收脑细胞发出的微弱电信号,并把它们发送到记录设备。



EEG 上的波形线是什么意思?

那些波形线叫做脑波。它们显示你的大脑有多活跃,以及不同区域如何相互交流。模式会因你是清醒、睡着,还是大脑中发生了异常情况而改变。



为什么医生会开 EEG 检查?

医生使用 EEG 来帮助找出大脑问题可能的原因。它对诊断癫痫等会引起发作的疾病,以及影响脑功能的其他问题(包括睡眠障碍)特别有帮助。



我该如何为 EEG 做准备?

通常会要求你在前一晚洗头,但不要使用护发素或造型产品。遵循关于前一晚睡眠的任何指示也很重要,因为有时医生希望你稍微疲劳一些,以获得更好的结果。他们也可能要求你避免咖啡因。



EEG 检查本身会发生什么?

你通常会坐在椅子上或躺下。技术人员会把电极放到你的头皮上。然后会要求你放松,可能闭上或睁着眼睛。有时,他们会让你做一些事情,比如深呼吸或看闪烁的灯光,以观察大脑如何反应。



EEG 检查通常要多久?

标准 EEG 检查通常大约需要 20 到 30 分钟。不过,某些类型的 EEG 可能会稍微久一些,技术人员会提前告诉你关于时长的预期。



EEG 有副作用吗?

副作用非常罕见。有些人在被要求深呼吸时可能会感到有点头晕。在非常特殊的情况下,闪烁的灯光或深呼吸可能会诱发癫痫患者的发作,但这种情况并不常见,而且技术人员已准备好处理。



EEG 检查结束后会发生什么?

记录完成后,技术人员会小心地取下电极。你可能会注意到电极贴附处的头皮有轻微发红,但这只是暂时的。你通常可以马上恢复正常活动,并且可以洗头去除残留的膏体。

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