大腦的腦電圖 - 作用原理和應用方法

如果一個人在精神和身體處於休息狀態時，將電極放在頭部並通過放大器將它們連接到錄音設備，那麼你可以捕捉到 電振動……這些振動起源於大腦皮層，與特殊的神經活動有關。在手術過程中打開顱骨時，它們也會直接從大腦中記錄下來。

1875 年，俄羅斯生理學家 V. Ya. Danilevsky 和英國科學家 Richard Cato 各自獨立地在頭骨開放的動物身上進行了實驗，證實了大腦中存在有節奏、自發發生的電振盪。

隨後表明，可以通過完整顱骨的皮膚和骨骼記錄大腦的電流。這為過渡到對人類這些現象的研究奠定了基礎。

人腦電振動最有趣的特徵是它們特有的、幾乎有規律的節奏，頻率約為 10 赫茲——這些就是所謂的阿爾法波。在它們的背景中，可以看到更頻繁的振盪 - 13 - 30 Hz 的 β 波和 60 - 150 Hz 及以上的伽馬波。還觀察到較慢的振盪 - 1 - 3 - 7 赫茲的波。

大腦的電波形稱為腦電圖，研究大腦電活動模式的電生理學分支稱為腦電圖 (EEG)。腦電圖有助於進行傅立葉數學分析。

腦電圖對於大腦活動的理論研究以及診斷腦部疾病的實際目的都非常重要。

為了保護物體免受外部電磁場的影響，它被放置在屏蔽室中。腦電圖採集的誤差來源：皮膚和肌肉電位、心電圖、動脈搏動、電極運動、眼瞼和眼睛運動以及放大器噪聲。

最好的腦電圖是從完全休息的人身上獲得的：一個人在屏蔽隔音的黑暗房間里以舒適的姿勢坐著或躺著（但不是睡覺），與外界刺激隔絕，處於完全休息狀態。

這種情況非常重要。通常在第一次來研究的人中，由於他們的警惕和對異常環境的恐懼，很難記錄腦電圖。

人們的內在腦電圖特徵各不相同。在某些情況下，很容易檢測到 alpha 波的正確節奏，而在其他情況下則根本沒有記錄下來。

腦電圖在 alpha 波的形狀、振幅、持續時間、規律性以及其他波（beta、delta 和 gamma）的位置、數量和強度方面也不同。

有趣的是，人類腦電圖的基本特徵令人驚訝地保持不變，這是通過數月的反复研究確定的。

通常可以提前知道在一個經過充分研究的受試者中多久會建立正常的腦電圖以及他的特徵是什麼。然而，除了健康人的個體腦電圖的顯著特徵具有很大的穩定性外，它還存在很大的生理變異性，即使在同一天也是如此。

獲得一個人的正常腦電圖的一個必不可少的條件是清醒時大腦的特殊休息。在精力充沛的狀態下關閉大腦活動是多麼困難，這是可以理解的。

通過連續數小時、日復一日地觀察一個人大腦皮層中發生的電振動，可以看出大腦通常就像一面鏡子，反映出一個人此刻正在做的事情。

有時大腦規律的節律突然自行消失，或出現高頻振盪，或出現特殊的肌肉電流。這意味著這個人想了一些事情，做了一些動作，想像了一些事情。腦電圖的變異性反映了中樞神經系統興奮性的波動。

如果你讓一個人做一些腦力勞動，例如，解決一個代表困難情況的問題，那麼你可以觀察到阿爾法波的規則節奏消失和高頻振蕩的出現。在高強度的腦力勞動中，阿爾法波被 500-1000 赫茲的高頻放電所取代，在整個腦力活動期間持續存在，阿爾法波終止後又恢復。

與心理活動相關的高頻振盪可以持續很長時間。在通常建立正常腦節律的學生中，記錄腦電圖變得困難——只能觀察到高頻振盪。原來，在沒有實驗的日子裡，他正忙著準備考試。

在另一位腦電圖正常且異常輕鬆的受試者中，僅觀察到一次高頻振盪。原來他在實驗前畫了兩個小時。

一般來說，α波的正常節律是人腦處於平靜狀態的特徵，而高頻振盪、β波和伽馬波則與其活動有關。

除了運動區之外，大腦的節律活動在一個人出生後僅一個月就開始了；顯然，當孩子開始識別和掌握物體時，它與皮層活動同時發展。

由於在這個年齡段與成人不同，腦電圖逐漸發生變化，只有到 11-12 歲才接近成人的標準。大腦的節奏活動在睡眠中繼續進行，但會發生變化，變得更加簡單和平滑，出現緩慢的振動。

有趣的是，睡眠者大腦的節奏並沒有受到干擾，例如，隔壁房間的汽車噪音或街上的喇叭聲，但如果在房間裡聽到聲音，因為例如，紙的沙沙聲與房間裡有人有關。睡眠者的大腦發生了變化。這是由於存在“大腦觀察點”，這些觀察點在人的睡眠中是清醒的。

借助腦電圖方法，可以客觀地觀察和記錄與某種主觀感覺相關的大腦活動的這些複雜變化。

在腦部疾病中，會出現特殊形狀和持續時間的波。在腦腫瘤中，出現頻率為 1-3 Hz 的慢波，他稱之為 delta 波。當從腫瘤正上方的頭骨上的點拾取時記錄 Delta 波，而當從未被腫瘤拾取的大腦其他區域拾取時，記錄正常波。受腫瘤影響的大腦部分出現δ波是由這個地方的皮質退化決定的。

通過這種方式，腦電圖有助於識別腫瘤的存在及其確切位置。腦電圖中的 Delta 波也存在於大腦的其他病理狀況中。

在某些外傷中：頭部受傷多年後，在腦電圖中觀察到病理性δ波。

人腦的節律隨著各種原因引起的意識喪失而改變或完全消失，它們隨著氧氣的缺乏而改變。因此，在實驗中研究在氧氣含量降低的混合空氣中呼吸的影響，這導致意識喪失，記錄了電壓異常的尖峰狀波組，好像大腦失去了某種剎車。

在頭部受傷後立即因腦震盪而失去知覺的人身上也記錄到了同樣的痙攣性慢波。在一些腦部疾病中，高頻電位被記錄（例如，在精神分裂症中）或在慢波和波的交替中（在癲癇中）。

腦電圖的方法對於腦部疾病的診斷和研究是必不可少的。至於理論重要性，腦電圖可以記錄大腦皮層的興奮狀態，可以直接研究人腦興奮和抑製過程，其比例被認為是神經活動的主要機制.