脑电图：历史，功能，波动 - 神经心理学 - 2025

在脑电图（EEG）是一种用于记录和评估的大脑生物电活动的测试。通过位于患者头皮上的电极获得电势。

记录可以通过EEG打印在移动纸上，也可以在监视器上查看。可以在休息，清醒或睡眠的基础条件下测量大脑的电活动。

脑电图在儿童中的应用

脑电图可用于诊断癫痫，睡眠障碍，脑病，昏迷和脑死亡等多种用途。它也可以用于研究。

它以前曾用于检测局灶性脑部疾病，例如肿瘤或中风。如今，使用了磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）。

脑电图简史

脑电图的历史始于1870年，当时普鲁士军队的医生Fristsch和Hitzig用士兵的大脑进行了调查。这些是在轿车战役中发现的。他们很快意识到，通过电流对大脑的某些区域进行刺激，就会在体内产生运动。

理查德·比尔米克·卡顿

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但是，直到1875年，医生Richard Birmick Caton证实大脑产生了电流。后来，这使神经科医师Ferrier可以对“法拉第电流”进行实验，从而在大脑中定位运动功能。

弗拉基米尔·普拉迪奇·涅明斯基

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1913年，弗拉基米尔·普拉夫迪希·涅明斯基（Vladimir Pravdich-Neminsky）率先进行了他所谓的“脑电图”检查狗的神经系统。在那一刻之前，所有观察都是在发现的大脑上进行的，因为没有扩大程序到达头骨的内部。

汉斯·伯格

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1920年，汉斯·伯杰（Hans Berger）开始对人体进行实验，9年后，他创造了一种测量大脑电活动的方法。他创造了“脑电图”一词来表征大脑中电波动的记录。

这位德国神经病学家是发现“柏格心律”的人。也就是说，电流“α波”由来自丘脑同步电活动的电磁振荡组成。

伯杰，尽管他有伟大的发现，但由于他的技术知识有限，我无法推进这种方法。

1934年，阿德里安（Adrian）和马修斯（Matthews）在生理学协会（剑桥）的一次示威中，能够验证“柏格节奏”。这些作者采用了更好的技术，表明每秒10点的规律而宽广的节奏并非来自整个大脑，而是来自视觉关联。

弗雷德里克·哥拉

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后来，弗雷德里克·戈拉（Frederic Golla）证实，在某些疾病中，大脑活动的节律性振荡有所改变。这使癫痫研究取得了长足的进步，意识到这一问题的难度以及需要全面研究大脑的必要性。1934年，Fisher和Lowenback能够确定癫痫样峰。

最终，美国精通机器人技术的神经病学家William Gray Walter开发了自己的EEG版本并进行了改进。多亏了它，现在可以检测从阿尔法波到三角波的各种类型的脑电波。

脑电图如何工作？

标准EEG是通过使用导电凝胶将电极连接到头皮上进行的无痛，无创扫描。它具有一个记录通道，可以测量两个电极之间的电压差。通常使用16至24根引线。

电极对被组合在一起，形成所谓的“安装座”，该安装座可以是双极性的（横向和纵向）和单极性的（参考）。双极蒙太奇用于记录大脑活动区域中电压的差异，而单极蒙太奇则比较活跃的大脑区域与另一个没有活动或中性活动的区域。

也可以测量有源区与所有或某些有源电极的平均值之间的差异。

侵入性电子（在大脑内）可用于详细研究难以触及的区域，例如颞叶的中叶表面。

脑电图

有时可能需要将电极插入靠近大脑表面的位置，以检测大脑皮层中的电活动。电极通常通过颅骨上的切口放置在硬脑膜（脑膜的一层）下。

该过程称为脑皮质描记法，用于治疗耐药性癫痫和进行研究。

10-20系统

有一种用于电极放置的标准化系统，称为“ 10-20系统”。这意味着电极之间的距离相对于额轴（从前到后）或横向（从大脑的一侧到另一侧）应为10％或20％。

必须放置21个电极，并且每个电极将连接到差分放大器的一个输入。放大器将有源电极和参比电极之间的电压扩展1000到100,000次。

目前，模拟信号已被废​​弃，而数字放大器已被使用。数字脑电图具有很大的优势。例如，它有助于信号的分析和存储。另外，它允许修改参数，例如滤波器，灵敏度，记录时间和蒙太奇。

可以使用OpenBCI等开源硬件记录EEG信号。另一方面，可以通过免费软件（例如EEGLAB或Neurophysiological Biomarker Toolbox）来处理信号。

脑电图信号由存在于颅骨表面两点之间的电位差（ddp）表示。每个点都是一个电极。

脑电波

我们的大脑通过在神经元中传播的电脉冲起作用。这些冲动可以有节奏也可以没有节奏，被称为脑电波。节奏由规则波组成，规则波具有相同的形态和持续时间，并保持自己的频率。

根据波的频率（即，每秒每秒重复的次数）对波进行分类，并以赫兹（Hz）表示。这些频率具有一定的拓扑分布和反应性。在头皮上观察到的大多数大脑信号在1到30 Hz之间。

另一方面，振幅也被测量。这是通过比较基线和波峰之间的距离确定的。波浪形态在尖波波群和/或尖波慢波中可以是尖锐的，尖锐的。

在EEG中，可以看到4个主要带宽，分别为alpha，beta，theta和delta。

Beta波

Beta波。资料来源：雨果甘博亚

它们由频率在14至35 Hz之间的宽波组成，当我们醒着做一些需要大量脑力劳动的活动时会出现，例如考试或学习。

阿尔法波

Beta波。资料来源：雨果甘博亚

它们的振幅比以前的振幅大，并且频率在8到13 Hz之间振荡，出现在人放松而无需花费大量精力的情况下。当我们闭上眼睛，做白日梦或进行高度自动化的活动时，它们也会出现。

θ波

Beta波。资料来源：雨果甘博亚

它们具有较大的幅度但较低的频率（4至8 Hz之间）。在睡眠开始之前，它们反映出极大的放松状态。具体来说，它与睡眠的早期阶段有关。

三角洲波

三角洲波浪。资料来源：雨果甘博亚

这些波是所有频率中最低的（介于1到3 Hz之间）。它们与更深的睡眠阶段（阶段3和4，通常不做梦）相关。

处理

为了进行脑电图检查，患者需要在黑暗的环境中放松并闭上眼睛。通常持续约30分钟。

最初，进行激活测试，例如间歇性光刺激（施加不同频率的光刺激）或过度换气（定期并深呼吸3分钟）。

它也可能导致睡眠，或者相反，使患者保持清醒状态。这取决于研究人员打算观察或验证的内容。该视频显示了成人的应用程序：

解释

为了解释脑电图，有必要根据患者的年龄和状况了解大脑的正常活动。还必须检查工件和可能的技术问题，以最大程度地减少误解。

如果存在癫痫样活动，则脑电图可能异常（提示癫痫发作过程）。这可以是局部的，概括的或具有特定且不寻常的模式。

当在特定区域中看到慢波或发现普遍的异步时，它也可能是异常的。振幅也可能存在异常，或者有一条线偏离正常值。

目前，除了皮层脑电图之外，还开发了其他更先进的技术，例如视频脑电图监测，动态脑电图，遥测，脑图绘制。

脑电图的类型

以下列出了不同类型的EEG：

基线脑电图

这是在患者处于清醒状态时执行的操作，因此不需要任何准备。为避免使用可能影响检查的产品，请对头皮进行良好的清洁。

睡眠剥夺期的脑电图

事先准备是必要的。患者必须在醒来24小时后醒来。这样做是为了能够对睡眠阶段进行生理跟踪，以便检测无法通过基线EEG获得的异常。

电视脑电图

这是一种正常的脑电图，但其独特之处在于在此过程中对患者进行了录像。其目的是获得视觉和电子记录，以观察是否出现危机或伪危机。

脑死亡的脑电图

观察大脑皮层活动或其不存在是一项必要的技术。这是所谓的“脑死亡协议”的第一步。必须启动用于提取和/或移植器官的设备。

临床应用

脑电图可用于多种临床和神经心理学疾病。这是它的一些用途：

检测癫痫病

癫痫的脑电图对于诊断必不可少，因为它可以将其与其他疾病（如精神性癫痫，晕厥，运动障碍或偏头痛）区分开来。

它也可用于对癫痫综合征进行分类，并控制其发展和治疗效果。

检测脑病

脑病涉及大脑的损伤或功能障碍。由于脑电图，有可能知道某些症状是由于“器官”性脑部问题还是其他精神疾病引起的。

控制麻醉

脑电图可用于控制麻醉深度，防止患者进入昏迷或醒来。

监控大脑功能

脑电图在重症监护病房中对监测脑功能至关重要。特别是癫痫发作，镇静剂和麻醉剂在昏迷患者中的作用以及检查继发性脑损伤。例如，可以发生在蛛网膜下腔出血中的一种。

异常操作检测

它用于诊断可能影响大脑的人体异常变化。通常，这是诊断或监视脑部疾病（例如老年痴呆症，头部受伤，感染或肿瘤）的必要程序。

某些脑电图模式可能对某些病理学的诊断感兴趣。例如，疱疹性脑炎，脑缺氧，巴比妥酸盐中毒，肝性脑病或Creutzfeldt-Jakob病。

检查大脑是否正常发育

在新生儿中，脑电图可以提供有关大脑的信息，以根据其寿命来识别可能的异常。

识别昏迷或脑死亡

脑电图对于评估患者的意识状态是必要的。它提供了有关脑活动减慢的预后和程度的数据，因此较低的频率将表明意识水平下降。

它还使我们能够观察大脑活动是连续的还是不连续的，癫痫样活动的存在（表明预后较差）和对刺激的反应性（表明昏迷的深度）。

另外，通过它，可以验证睡眠模式的存在（当昏迷加深时，这种情况很少见）。

睡眠中的病理

脑电图对于多种睡眠病理的诊断和治疗非常重要。可以在患者入睡时对其进行检查，并观察其脑电波特征。

用于土壤研究的最广泛使用的测试是多导睡眠图。除了包括脑电图之外，这还可以同时在视频中记录患者。此外，它还可以分析肌肉活动，呼吸运动，气流，氧饱和度等。

调查中

脑电图用于研究，尤其是在神经科学，认知心理学，神经语言学和心理生理学中。实际上，我们今天对大脑了解的许多事情都归因于脑电图的研究。

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