腦電圖（Electroencephalography, EEG）是一種非侵入式記錄大腦電活動的技術(shù)，通過放置在頭皮表面的電極檢測神經(jīng)元群同步放電產(chǎn)生的微弱電位變化。EEG具有毫秒級時間分辨率，但空間分辨率較低（約1-2 cm）。以下是EEG技術(shù)的核心要點：
神經(jīng)元電活動：主要由大腦皮層錐體細(xì)胞的突觸后電位（PSPs）同步產(chǎn)生，需數(shù)千個神經(jīng)元同步放電才能被頭皮電極檢測到。
信號強(qiáng)度：頭皮記錄的電位幅度約為10–100 μV，比單個神經(jīng)元動作電位（~1 mV）小得多。
EEG信號按頻率分為多個節(jié)律，與不同認(rèn)知狀態(tài)相關(guān)：
| 頻段 | 頻率范圍 | 相關(guān)狀態(tài) |
|---|---|---|
| δ波 (Delta) | 0.5–4 Hz | 深度睡眠、昏迷 |
| θ波 (Theta) | 4–8 Hz | 困倦、冥想、記憶編碼 |
| α波 (Alpha) | 8–13 Hz | 閉眼放松、枕葉主導(dǎo) |
| β波 (Beta) | 14–30 Hz | 專注、運(yùn)動規(guī)劃、焦慮 |
| γ波 (Gamma) | >30 Hz | 高階認(rèn)知（如注意、感知綁定） |
電極：
材料：Ag/AgCl（氯化銀）電極最常用，導(dǎo)電膏降低阻抗。
布局：按國際10-20系統(tǒng)（或更高密度如10-5系統(tǒng)）放置，覆蓋全腦區(qū)域（如Fp1、Cz、O2等）。
放大器：放大微弱信號（增益約1000–10000倍），抑制共模噪聲。
模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）：采樣率通常≥250 Hz（避免高頻信號混疊）。
預(yù)處理：
濾波：帶通濾波（0.5–40 Hz）去除直流漂移和高頻噪聲。
去噪：獨立成分分析（ICA）消除眼動（EOG）、肌電（EMG）干擾。
特征提取：
時域分析：事件相關(guān)電位（ERP，如P300）、峰值檢測。
頻域分析：快速傅里葉變換（FFT）計算功率譜密度。
分類/解碼：
常用算法：LDA、SVM、CNN（深度學(xué)習(xí)需大量數(shù)據(jù)）。
癲癇診斷：檢測異常放電（如棘波、尖慢波）。
睡眠研究：分期（NREM/REM）及睡眠障礙（如失眠、呼吸暫停）。
腦死亡判定：確認(rèn)腦電靜息（flat EEG）。
控制類：
運(yùn)動想象（MI-BCI）：想象左手/右手運(yùn)動控制光標(biāo)。
穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（SSVEP）：注視閃爍目標(biāo)產(chǎn)生特定頻率響應(yīng)。
通信類：
P300拼寫器：通過矩陣閃爍選擇字符（如ALS患者交流）。
認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)：研究注意力、決策、情緒等腦機(jī)制。
神經(jīng)反饋訓(xùn)練：通過實時EEG反饋調(diào)節(jié)大腦狀態(tài)（如提升專注力）。
消費(fèi)設(shè)備：
低成本頭戴設(shè)備（如NeuroSky、Muse頭環(huán)）用于冥想監(jiān)測或游戲控制。
高時間分辨率：可捕捉毫秒級腦活動變化。
便攜性與低成本：相比fMRI、MEG更易普及。
無創(chuàng)安全：適合長期監(jiān)測（如重癥監(jiān)護(hù)）。
低空間分辨率：無法精確定位深部腦區(qū)（需結(jié)合fMRI或源定位算法）。
信號易受干擾：肌電、眼動、環(huán)境噪聲（如50Hz工頻）影響顯著。
個體差異大：需用戶特異性校準(zhǔn)。
干電極技術(shù)：無需導(dǎo)電膏（如EEG耳機(jī)），但信噪比低。
移動EEG：無線便攜設(shè)備（如OpenBCI）用于日常監(jiān)測。
混合BCI：結(jié)合EEG與fNIRS、眼動追蹤提升性能。
深度學(xué)習(xí)：端到端模型（如EEGNet）自動提取特征。
α波阻斷：閉眼時枕葉α波增強(qiáng)，睜眼后減弱。
P300波形：靶刺激后300 ms出現(xiàn)的正波（用于BCI拼寫）。
EEG技術(shù)因其實時性和易用性，在醫(yī)療、科研和消費(fèi)領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)展，但需進(jìn)一步解決噪聲抑制和信號解碼精度問題。
冠隆醫(yī)療專注生物電傳感技術(shù)，為生物醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、運(yùn)動科學(xué)、心理學(xué)、人機(jī)互聯(lián)、感知和意識等領(lǐng)域提供可靠的產(chǎn)品與解決方案。
