脑电图应用的研究进展_郭进_h

1、 2007 年 6 月 第 24卷 第 2期陕西师范大学继续教育学报 (西安 )Journal of Further Education of Shaanxi Normal UniversityJun. , 2007Vol. 24 No. 2脑电图应用的研究进展进1卫 晓 妮2郭(陕西师范大学生命科学学院 副教授1 硕士研究生2 西安 710062)摘 要 :脑电图是在头皮表面引导记录到的大脑皮层自发脑电的波形图。分析脑电图的波形、波幅、节律等变化 ,有助于了解大脑皮层的活动和病变情况 ,脑电图被广泛应用于癫痫、精神病、心理疾病、脑部病患等的诊断和治疗。目前 ,对脑电原理的反向应用 跨颅磁刺激

2、 /头皮电刺激有了长足的发展 ,俄罗斯科学家运用头皮直接电刺激治疗帕金森症 ,美国科学家运用头皮直接电刺激观察了语言功能的改善。本文介绍了脑电图的应用进展 ,尤其是反向运用的研究进展。 关键词 :脑电图; 跨颅磁刺激; 头皮电刺激 中图分类号 : Q424 文献标识码 : A 文章编号 : 1009 - 3826 ( 2007) 02 - 0122 - 03收 稿 日 期 : 2006 - 12 - 06大脑皮层存在着自发脑电活动 ,不同脑区 ,不同脑电活动代表大脑皮层处于不同的功能状态 ,用脑电图仪记录的脑电活动的波形 ,就是脑电图。最初 ,脑电图作为一种临床诊断方法 ,用于检查大脑皮层的病

3、理状态。近十几年来 ,脑电图广泛应用于心理学研究 ,观察一些心理学特征 ,心理疾病与脑电图波形的相关性。目前脑电图的应用研究出现1. 2 应用脑电图对疾病的诊断 脑电图技术在临的应用已有 80 多年的历史 ,医生常常以脑电图的变化来判断脑部疾病的发生、发展及其转归。如大脑皮层有肿瘤时 ,由于肿瘤本身不发生电波 , 但脑瘤对周围组织有破坏作用 ,在检查时即可在脑瘤部位记录到周围损伤组织不正常的 波或 波 ,由此可诊断脑瘤的大小与部位。癫痫病人 ,脑电图常出现高振幅的棘波、光波或棘慢综合波等“抽搐放电 ”的波形。通过这些脑电波改变的特点,并结合临床资料 ,对癫痫或肿瘤进行定位 1 。 根据研究结果

4、 ,人们认识到: 正常脑电图分为四型:形脑电图、形脑电图、低电压脑电图、不规则脑电图。异常脑电图可分为轻度、中度及重度异常:轻度异常脑电图 , 节律很不规则或很不稳定 ,睁眼抑制反应消失或不显著。额区或各区出现高幅波。波活动增加 , 某些部位 活动占优势 ,有时各区均有 波 ,过度换气后出现高幅 波 ; 中度异常脑电图 , 节活动频率减慢消失 ,有明显的不对称 ,弥散性 活动占优势 ,出现阵发性 波活动 ,过度换气后 ,成组或成群地出现高波幅 波 ;了新的 ,人们反向应用脑电图原理 ,进行跨颅磁刺激或头皮电刺激 ,改变大脑皮层的功能状态或治疗某些大脑疾病。本文对脑电图的应用进展作简要综述。 1

5、 脑电图的来源及其在临1. 1 脑电图的来源和发展 的应用1924年德国精神病学家 , Hans Berger教授首次发现并记录到人脑规律的自发电活动 ,并通过大量的实验研究确认了脑电活动的存在 ,这一发现奠定了脑电图的基础。二战后 , 电子技术的飞速发展 ,推动了脑电图技术的进步与提高。20 世纪 50 年代电子计算机的出现 ,显著改善了人们从脑电图中采集信息的效率和能力。 122 重度异常脑电图 , 弥散性 及 活动占优势 ,在慢波间为高电压 活动 ,节律消失或变慢 , 出现阵发性 波。自发或诱发地出现高波幅棘波、尖波或棘慢综合波 ,出现爆发性抑制活动或平坦活动 2, 3 。 目前看来 ,

6、脑电图对下列疾病的诊断有一定的帮助:意识障碍性疾病 (嗜睡、昏迷等 ) ; 颅内占位变: 包括脑肿瘤、脑脓肿、脑转移癌和慢性硬膜下血肿等;癫痫; 颅脑外伤: 脑震荡、脑挫伤等 ;查 ,甚至社会调查 ,并将这些调查资料综合起来分析 ,可对患者进行综合判断。 2. 3 教育应用 美国哈佛大学和新罕布什尔大学的学者发现脑电图不仅显示脑电波的性状 ,而且可显示它们变化的方式 , 其模式可随不同的清醒状态而改变。当大脑处于波状态时 ,能促进灵感 ,加快资料收集 , 增强记忆 , 这一状态又被称为“放松性警觉状态 , 是理想的学习状态。处于 波状态时 ,人们容易过分激动或烦躁 ,对不起眼的小事反应过度 ,

7、并不停地、无目的地走来走去。睡眠的初期阶段 ,大脑在48Hz波段上处理白天的信息 ,叫做 波状态。深度睡眠时 ,大脑在 0. 5 4Hz波段 ,叫 波状态 。这对于教育具有重要的意义。心理学家发现 ,当人们处在中等清醒状态时 ,最能有效地完成任务。当脑获得适宜的挑战时 ,它能以最优的方式学习。但是 , 当警觉状态下 ,人们可以进入潜意识 , 非凡的记忆力、高度专注和不同寻常的创造力都可以取得。因 此 ,教师和管理人员必须努力在学生中创造一种放松的警觉状态 ,给学生提供一种低威胁和高挑战的氛围。 3脑电原理的反向应用大脑皮层是生命活动的最高级中枢 , 人们设想 ,直接或间接对给予刺激,人为改变皮

8、层的电活动 ,应该能达到改变皮层功能 ,治疗大脑某些疾病的作用。基于这种考虑 ,现在已经出现了多种刺激大脑皮层的方法。 3. 1 皮层电刺激 皮层电刺激 , 是将刺激电极埋于颅内大脑皮层 ,参考电极安放于头部表面皮肤 ,通电刺激改变病人的大脑皮层活动 ,使其功能得到改变 5 。重庆医科大学在“电刺激对意识障碍的改善情况 ”研究中 ,采用该方法经电刺激患者后颅窝 ,同时进行脑电监控 ,并评价患者意识的清晰程度。结果显示 , 治疗后患者的脑电图及意识状况有了明显改善 ,说明本治疗方法在患者神经功能的恢复治疗中疗效显著 5 。 3. 2 跨颅磁刺激 ( transcranial magnetic s

9、tim ulate ,TMS)皮层电刺激需要打开颅骨 ,将电极直接放置于皮层表面 ,人们一直思考能否无创伤地刺激皮层 , 改变大脑皮层的功能。1985 年 Barker等人首先设计了跨颅磁刺激 ( TMS) 。TMS装置包括 ,作为能源 123脑血管病: 脑毒性脑炎。 、脑血栓 ; 颅内炎症和脑病:病2 脑电图在心理学方面的应用心理活动是大脑皮层活动的表现形式 ,近十几年来 ,心理工作者通过记录脑电图 ,判断大脑的智力特征、情绪特征、个性特征、思维品质特征 ,诊断脑部疾病、心理性疾病以及应用于教育心理学。 2. 1 心理特征测定 心理学家依据电生理学研究成果 ,将脑电图的波形、波幅、节律的绝对

10、值和相对值与人的多种心理特点进行对照后发现 ,脑电图指数与人的心理特点在理论上具有某种相互联系。科研人员进行了两项实验。在第一项实验中 ,专家分析了实验对象的脑电图 ,并预测出了他们在人际交往、理解领悟能力、决策速度、适应单调环境方面的心理特点。之后 ,专家又围绕这些心理特点对他们进行了心理问卷测 试。在第二项实验中 ,专家根据被测者的脑电图指数 ,预测了他们在机智、信心、自立、真诚、勇敢、忍耐、急躁、忧虑、自私等方面的心理特点。尔后 ,研究人员针对上述方面向每名被测者提出心理问答题。两项实验的结果显示 , 70%至 80%的脑电图心理预测结果与心理问卷结果相符合 ,心理失常越严重的对象 ,脑

11、电图预测的结果越准确。专家还发现 ,在各项检测内容中 ,忧虑心理对脑电图的影响最明显 , 脑电波的节律强度大、同时高频 节律波动频繁 ,则说明某人的忧虑程度深 4 。 2. 2 心理疾病诊断 脑电图对精神病的检查结果视其种类而定。有人认为对于像精神分裂症、情感性精神病等功能性精神病来讲 ,由于无明显的脑部器质变 ,脑电图的参考价值不大。如果是以躯体疾病引起的精神障碍 ,脑电图检查有一定的参考价值。对于脑部有器质变 (如脑炎、脑肿瘤、癫痫等 )引起的脑器质性精神病 ,脑电图检查的参考价值比较大。同时结合病史、史、体格检查、必要的辅助检 储存电荷的电容器和用于传递能量的刺激线圈中的感应器。电容器可

12、以储存高电流的电荷 ,在极短时间内感应线圈可以释放大量电荷产生磁场 ,磁力线可以以非侵入的方式以很小的阻力穿过头皮、颅骨和脑组织 ,并在脑内产生反向感应电流 ,可以无痛的产生感应电流来刺激皮层 ,从而改变大脑内的生理过验使用抑制性头皮直流电刺激治疗偏头痛和与之相关的闪光 ,颜色异常和视线模糊 ,研究者认为 ,许多接受头皮直流电刺激的病人疼痛减轻了 ,先兆也消失了。研究组的其他成员在中风病人身上也实验了这项技术 ,结果表明 ,通过头皮电刺激 ,再加上康复治疗 ,一些病人能够恢动能力 ,从而有助程。该方法在临的作用包括提高帕金森病患于他们做一些如吃饭和抓小物件这些活动。目前人们认为 ,头皮微弱电刺

13、激能够提高患者的语言和动作能力 ,改善健康者的学习和记忆力 ,加快中风患者的康复。 头皮电刺激是探索脑功能的一种新方法 ,头皮的微弱电流可能会对大脑皮层的工作方式产生深刻的影响。当然这种技术还存在一些问题 ,如短时间有效 ,长时间适应等。进一步的工作应该是 ,将头皮电刺激和脑电图记录 , 大脑皮层神经元的组构 ,大脑皮层的神经化学以及神经系统其他研究方法结合起来 , 阐明大脑皮层的工作原理和患病机制 ,进一步保护大脑和开发大脑。 参 考 文 献 1 周昌贵. 颅内脑电图的临床应用 J . 现代电生理学杂志 , 2006, 13 ( 1) : 45 - 56. 2 A rthur Schultz

14、, Barbara Schultz, U lrich Grouven, FrankA. Beger and Gunter Ko rsch. Sharp transients in the EEGs of non - ep ilep tic adult patients receiving sevoflurane J .Pharm World Science, 2001, 23 ( 2) : 82 - 85.者的反应能力以及认知障碍的评价等。TMS研究中最为关注的脑区是运动皮层、视皮层、躯体感觉皮层和前额叶皮层 ,也可用该方法刺激不同的大脑皮层 ,引起局部的兴奋或抑制效应 ,用以探测系统的功能

15、, 因此 TMS被应用于心理学 (学 习 ,语言 ,情绪等 ) 、神经病理学 (帕金森病 , 中风,癫痫等 ) 以及精神病理学等 )的研究 6, 7 。 3. 3 头皮电刺激 (抑郁 , 狂躁 , 精神分裂脑电图记录的是皮层神经元活动时的综合突触后电位变化 ,这种电位很小 ,能在头皮表面记录出来 ,这说明颅骨在一定程度上是导电的 ,能否直接在头皮上反向施加电流刺激 ,改变皮层神经元的活动方式 ,达到改善脑功能的作用 ,最近美国和俄罗斯科学家对此开始了探索。 俄罗斯“科学信息 ”杂志报道 , 俄罗斯科学家在帕金森症患者头部皮肤上直接连接电极 ,施加微弱电流刺激 ,对 110 名帕金森患者进行了试

16、验 ,其中 80人作为实验组同时接受电极和药物治疗 ,另外30人作为对照组只接受药物治疗。实验组患者隔天接受电击治疗 ,每次时间为 15 分钟 ,电流强度为 2 毫安。在电刺激前后分别对患者的运动速度、肌肉紧张度和肢体抖动幅度三项指标进行评估。实验结果显示 ,接受电极治疗的患者的运动速度和肌肉紧张度两项指标大有好转 ,但肢体抖动症状没有缓解。在实验组的 80 名患者中 ,这种疗法的有效率达到了 60%以上。这表明微弱的头皮电刺激 ,可以成功降低患者的肌肉紧张 ,并部分恢复其运动功能。 3 Karl W illm ann, , Scott Sp ringm an, Deborah Rusy an

17、d Elaine Daily. A p relim inary evalution of a new derived EEG index monitor in anestheticzed patients J . Journal of Clinica Monito ring and Computing, 2002, 17 ( 6 ) : 345- 35. 4 冯涛 ,张进辅. 认知心理生理学与无创性脑功能成像技术 J . 心理科学 , 2006, 29 ( 1) : 151 - 153. 5 Eleni nanou , Vassalis tsiafakis , E. kapparelio ti

18、s . Influ2 ence of the Interaction of a 900 MHz Signal with Genderon EEG Energy: Experim ental Study on the Influence of 900 MHzRadiation on EEG J . The Environm entalist, 2005, 11 ( 25) : 313 - 316. 6 W ang xiaom ing, Long cunguo, W u bihua. Experim ental safety studies of repetitive transcranial magnetic stim ula2 teon J . Chinese journal of clinical rehabiliti