大脑的脑电图 - 作用原理和应用方法

如果一个人在精神和身体处于休息状态时，将电极放在头部并通过放大器将它们连接到录音设备，那么你可以捕捉到 电振动……这些振动起源于大脑皮层，与特殊的神经活动有关。在手术过程中打开颅骨时，它们也会直接从大脑中记录下来。

1875 年，俄罗斯生理学家 V. Ya. Danilevsky 和英国科学家 Richard Cato 各自独立地在头骨开放的动物身上进行了实验，证实了大脑中存在有节奏、自发发生的电振荡。

随后表明，可以通过完整颅骨的皮肤和骨骼记录大脑的电流。这为过渡到对人类这些现象的研究奠定了基础。

人脑电振动最有趣的特征是它们特有的、几乎有规律的节奏，频率约为 10 赫兹——这些就是所谓的阿尔法波。在它们的背景中，可以看到更频繁的振荡 - 13 - 30 Hz 的 β 波和 60 - 150 Hz 及以上的伽马波。还观察到较慢的振荡 - 1 - 3 - 7 赫兹的波。

大脑的电波形称为脑电图，研究大脑电活动模式的电生理学分支称为脑电图 (EEG)。脑电图有助于进行傅立叶数学分析。

脑电图对于大脑活动的理论研究以及诊断脑部疾病的实际目的都非常重要。

为了保护物体免受外部电磁场的影响，它被放置在屏蔽室中。脑电图采集的误差来源：皮肤和肌肉电位、心电图、动脉搏动、电极运动、眼睑和眼球运动以及放大器噪声。

最好的脑电图是从完全休息的人身上获得的：一个人在屏蔽隔音的黑暗房间里以舒适的姿势坐着或躺着（但不是睡觉），与外界刺激隔绝，处于完全休息状态。

这种情况非常重要。通常在第一次来研究的人中，由于他们的警惕和对异常环境的恐惧，很难记录脑电图。

人们的内在脑电图特征各不相同。在某些情况下，很容易检测到 alpha 波的正确节奏，而在其他情况下则根本没有记录下来。

脑电图在 alpha 波的形状、振幅、持续时间、规律性以及其他波（beta、delta 和 gamma）的位置、数量和强度方面也不同。

有趣的是，人类脑电图的基本特征令人惊讶地保持不变，这是通过数月的反复研究确定的。

通常可以提前知道在一个经过充分研究的受试者中多久会建立正常的脑电图以及他的特征是什么。然而，除了健康人的个体脑电图的显着特征具有很大的稳定性外，它还存在很大的生理变异性，即使在同一天也是如此。

获得一个人的正常脑电图的一个必不可少的条件是清醒时大脑的特殊休息。在精力充沛的状态下关闭大脑活动是多么困难，这是可以理解的。

通过连续数小时、日复一日地观察一个人大脑皮层中发生的电振动，可以看出大脑通常就像一面镜子，反映出一个人此刻正在做的事情。

有时大脑规律的节律突然自行消失，或出现高频振荡，或出现特殊的肌肉电流。这意味着这个人想了一些事情，做了一些动作，想象了一些事情。脑电图的变异性反映了中枢神经系统兴奋性的波动。

如果你让一个人做一些脑力劳动，例如，解决一个代表困难情况的问题，那么你可以观察到阿尔法波的规则节奏消失和高频振荡的出现。在高强度的脑力劳动中，阿尔法波被 500-1000 赫兹的高频放电所取代，在整个脑力活动期间持续存在，阿尔法波终止后又恢复。

与心理活动相关的高频振荡可以持续很长时间。在通常建立正常脑节律的学生中，记录脑电图变得困难——只能观察到高频振荡。原来，在没有实验的日子里，他正忙着准备考试。

在另一位脑电图正常且异常轻松的受试者中，仅观察到一次高频振荡。原来他在实验前已经画了两个小时了。

一般来说，α波的正常节律是人脑处于平静状态的特征，而高频振荡、β波和伽马波则与其活动有关。

除了运动区之外，大脑的节律活动在出生后仅一个月的人身上就开始了；显然，当孩子开始识别和掌握物体时，它与皮层活动同时发展。

由于在这个年龄段与成人不同，脑电图逐渐发生变化，只有到 11-12 岁才接近成人的标准。大脑的节奏活动在睡眠中继续进行，但会发生变化，变得更加简单和平滑，出现缓慢的振动。

有趣的是，睡眠者大脑的节奏并没有受到干扰，例如，隔壁房间的汽车噪音或街上的喇叭声，但如果在房间里听到声音，因为例如，纸的沙沙声与房间里有人有关。睡眠者的大脑发生了变化。这是由于存在“大脑观察点”，这些观察点在人的睡眠中是清醒的。

借助脑电图方法，可以客观地观察和记录与某种主观感觉相关的大脑活动的这些复杂变化。

在脑部疾病中，会出现特殊形状和持续时间的波。在脑肿瘤中，出现频率为 1-3 Hz 的慢波，他称之为 delta 波。当从肿瘤正上方的头骨上的点拾取时记录 Delta 波，而当从未被肿瘤拾取的大脑其他区域拾取时，记录正常波。受肿瘤影响的大脑部分出现δ波是由这个地方的皮质退化决定的。

通过这种方式，脑电图有助于识别肿瘤的存在及其确切位置。脑电图中的 Delta 波也存在于大脑的其他病理状况中。

在某些外伤中：头部受伤多年后在脑电图中观察到病理性δ波。

人脑的节律随着各种原因引起的意识丧失而改变或完全消失，它们随着氧气的缺乏而改变。因此，在实验中研究在氧气含量降低的混合空气中呼吸的影响，这导致意识丧失，记录了电压异常的尖峰状波组，好像大脑失去了某种刹车。

在头部受伤后立即因脑震荡而失去知觉的人身上也记录到了同样的痉挛性慢波。在一些脑部疾病中，高频电位被记录（例如，在精神分裂症中）或在慢波和波的交替中（在癫痫中）。

脑电图的方法对于脑部疾病的诊断和研究是必不可少的。至于理论重要性，脑电图可以记录大脑皮层的兴奋状态，可以直接研究人脑兴奋和抑制过程，其比例被认为是神经活动的主要机制.