电生理脑电的学习资料

电生理脑电的学习资料第1页/共74页三种生物电现象：神经细胞细胞本身固有的电活动如膜电位及其波动，动作电位在突触传递过程中所产生的突触后电位容积導体第2页/共74页概括这些电活动，大体上分为二类：

一类称之自发电位，系指在没有特定的外界刺激时脑组织本身自发产生的电活动(节律性，非节律性)

另一类电活动称之诱发电位，诱发电位是指当外界刺激施加于皮肤感受野内神经或感觉器官时，经特异性传导道上传，在脑的特定部位所产生的与刺激呈锁时关系的电位变化，第3页/共74页诱发电位

---特异性非特异性非特异性诱发反应是指不同的刺激均能产生相同的反应，特异性诱发反应是指必须具有诱发电位基本特点者

第4页/共74页一、脑电图

在无明显刺激情况下，大脑皮层经常性地自发产生节律性的电位变化，称为自发脑电活动（spontaneouselectricactivityofthebrain）。分类:脑电图(electroencephalogram,EEG)，

皮质电图(electrocorticogram,ECoG)

第5页/共74页2023/4/194:216

在头皮用双极或单极记录法来观察皮层的电位变化，记录到的自发脑电活动称为脑电图（electroencephalogram，EEG）。在动物将颅骨打开或在病人进行脑外科手术时，直接在皮层表面引导的电位变化，称为皮层电图（electrocorticogram，ECoG）。第6页/共74页一、脑电图的基本波形：

根据其频率进行分类

α波：频率为每秒8～13次，波幅为20～100μV，在清醒、安静并闭目时出现，波幅常呈由小变大再由大变小的反复过程，形成梭形，睁眼视物，α波即消失。β波：频率为每秒14～30次，波幅为5～20μV，在清醒并睁开眼睛时出现，

θ波：频率为每秒4～7次，波幅为100～150μV，在慢波睡眠时出现，δ波：频率为每秒0.5～3次，波幅为20～200μV，在慢波睡眠的深睡阶段出现，但正常婴儿清醒时可见δ波，在全身麻醉时也可出现δ波。第7页/共74页2023/4/194:218α波8～13次／秒，清醒、安静并闭眼时即出现；β波

14～30次/秒，新皮层处在紧张活动状态时出现；θ波

4～7次／秒，困倦时出现；δ波

0.5～3次／秒，睡眠、极度疲劳时或在麻醉状态下出现。脑电图的波形

第8页/共74页在皮层有占位性病变（肿瘤）时，病人即使处于清醒时，亦有可能引导出θ波或δ波。癫痫患者的脑电图可见棘波(spikewave)、尖波(sharpwave)和棘慢波综合(spikeandwavecomplex)等，

图2癫痫脑电图的波形第9页/共74页二、脑电图的产生机制

皮层表面的电位变化主要是由突触后电位变化形成的，也就是说由细胞体和树突的电位变化形成的。单一神经元的突触后电位变化不足以引起皮层表面的电位改变，必须有大量的神经元同时发生突触后电位变化，才能同步起来引起皮层表面出现电位改变。锥体细胞分布特点-----电场形成第10页/共74页2023/4/194:2111脑电波形成的机制？

细胞内记录到的突触后电位变化与皮层的电位节律变化相一致：认为皮层表面的电位变化是由突触后电位变化形成的。大量神经元同步发生突触后电位总和引起皮层表面的电位改变。锥体细胞【Ⅲ（小中）、Ⅴ层（中大）】在皮层排列整齐，其顶树突相互平行并垂直伸入皮层表层（轴突伸入皮层深层），其同步电活动易于发生总和而形成电场，从而改变皮层表面的电位。第11页/共74页大量皮层神经元的同步电活动须依赖丘脑的功能

某些自发脑电形成，就是皮层与丘脑非特异投射系统之间的交互作用。一定的同步节律的丘脑非特异投射系统的活动，促进了皮层电活动的同步化。

第12页/共74页大量皮层神经元的电活动同步总和必须依赖丘脑的功能----α波，

将对丘脑非特异投射系统的电刺激频率改为每秒60次，则皮层上类似α波的自发脑电活动立即消失而转成快波，这是由于高频刺激扰乱了神经元的同步化活动，脑电出现去同步化现象---β波，第13页/共74页三、人脑电图的记录方法

（一）记录电极通常采用银电极，以表面镀有氯化银的银电极最好。1.头皮电极：（1）银管电极（2）金属盘状电极或杯状电极（3）针状电极

2.特殊电极：颞叶内侧及颅底的电活动需用特殊电极

描记出来，如耳鼓电极、鼻咽电极和蝶骨电极等。

第14页/共74页2023/4/194:2115第15页/共74页（二）头皮电极的安放部位

电极安放部位可参考国际脑电图学会建议的10/20系统电极安放法(图3)和Gibbs电极安放法(图4)。少者8个电极，多者l9个电极。图310/20系统电极安放法

图4Gibbs电极安放法

第16页/共74页(三)导联的选择

1．双极导联法：把头皮上两个活动电极分别连接到放大器的两侧，叫双极导联法(图4)，记录到的是两个活动电极间的电位差。一般，两个活动电极的适当距离为3～6cm。双极导联法不适合于记录准确的波形或电位变动的绝对值，但适合于记录局限性异常波，并可排除无关电极活动化所引起的误差。双极导联法示意图2．单极导联法：第17页/共74页2．单极导联法：将一个放在头皮表面的电极与一个距离所要检查的脑组织区域越远越好的无关电极相联，这种导联方式，通常被看做是只描记来自一个头皮电极的电位改变。单极导联的优点在于可记录到活动电极下的脑电位变动值，相当于电极下直径3—4cm范围电活动的总和，但产生于较小的局限性部位的微小电位变动则往往被周围脑组织的电活动所掩盖而不能发现。单极导联法示意图第18页/共74页无关电极部位

一般选两侧耳垂，它和头皮电极的联系有三种：①左侧头皮上的活动电极与左耳垂无关电极，右侧头皮上活动电极与右耳垂无关电极相联结；②两侧耳垂的电极联结在一起作为无关电极使用，③先把一侧耳垂电极作为无关电极使用，

第19页/共74页(四)脑电图的记录

1.受试者静坐椅上，姿势自如。2.将电极与记录仪器相连，3.记录脑电图：记录清醒闭目状态下各导联的脑电图，通常在记录过程中进行睁眼闭眼试验和过度换气试验。由于过度的深呼吸，大量的C02排出体外，造成呼吸性碱中毒，此时能引起一过性的脑血管收缩及脑血流量减少，如有持续性或阵发性的异常脑电波出现时，则有诊断价值。第20页/共74页4.注意事项

（1）所用仪器需符合人体安全标准，（2）接好地线是保护仪器、保障人身安全和抗干扰的主要措施，（3）检查前嘱患者洗头，禁用发油，化纤衣物可造成静电干扰，（4）电极间阻抗在记录前必须作常规测量，一般不超过5KΩ。第21页/共74页（5）受试者一定要安静，全身肌肉要放松。（6）很多作用于中枢神经系统的药物对脑电图有影响，如镇静安眠药及兴奋药物，分析结果时需充分考虑药物对脑电波的影响。（7）注意排除干扰和伪差。第22页/共74页

①电极接触不良或接触电阻大；②交流电干扰和周围电器产生的干扰；③受试者本身产生的干扰或伪差，如咬牙、皱眉、吞咽、面部肌肉痉挛;④记录系统本身产生的干扰，主要是仪器性能不稳定导致干扰和伪差的常见原因有以下几个方面：第23页/共74页四、清醒大鼠脑电图的记录

大鼠称重后，用4％戊巴比妥钠40mg/kg腹腔注射麻醉，俯卧位固定，遵循无菌操作要求，颅顶正中纵行切口暴露颅骨，根据实验要求在需记录脑电图的皮层部位安装记录电极，电极通常采用小的镀金的铜或不锈钢螺丝钉（长约4mm，尖端直径小于0.2mm）制成，通过绝缘导线焊接到微型插座上，将螺丝钉固定在颅骨的相应位置，深度以穿透颅骨接触到硬脑膜为度。第24页/共74页睡眠研究

通常在冠状缝前1mm及人字缝前1mm与颅骨中线两侧旁开1mm交叉点处共安装四个电极记录额－顶叶脑电活动，并在两侧颈肌内插入银丝电极用于记录肌电，用牙科水泥将螺丝钉电极与微型插座一起固定于颅骨上，术后一周即可进行实验。第25页/共74页

睡眠－觉醒周期分为：

（1）觉醒期：低幅快波脑电（2）慢波睡眠：睡眠梭形波、高幅慢波（3）快波睡眠：以低幅快波为特征第26页/共74页

TheEEGofSleep第27页/共74页Sleepcycle第28页/共74页Sleepcycle第29页/共74页Children;youngadulte:Elderlysleepstage第30页/共74页五、记录脑电图的意义

脑电图是临床常用的检查方法，对中枢某些神经系统疾病的诊断具有重要意义。癫痫颅内占位性病变脑电图还可协助诊断颅脑外伤和颅内炎症性疾病精神疾病

第31页/共74页在动物实验中，常应用脑电图记录技术研究癫痫的发病机制和防治方法，尤其是用于抗癫痫药物的研究。现代研究睡眠的重要方法在睡眠生理机制和睡眠障碍的研究中占有重要地位。精神药物研究第32页/共74页二．诱发电位（一）诱发电位的基本特征

1.诱发电位与刺激之间有明显的锁时关系，

具有一定的潜伏期，潜伏期的长短取决于：①刺激引起的冲动沿神经传导的速度；②刺激点与记录点之间距离；③传导路经中所经历的突触数目多少；④突触延搁的时间。第33页/共74页

2.诱发电位具有一定的空间分布。

核心部位大，中心向四周呈指数曲线规律

逐渐衰减。

第34页/共74页3.诱发电位具有固定的反应形式和可重复性。对某种特定刺激所引起的诱发电位具有一定的

反应形式，且具有重复性。

诱发电位的反应形式一般分为主反应和后发放两

部分，主反应潜伏期较短，幅度较大，后发放是在主反应之后出现的一个潜伏期较长、

波幅较小的周期性活动。

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4.诱发电位受非特异性因素影响较小。

如情绪、心理活动、环境、睡眠等因素对诱发电位的影响要比对自发电位影响小得多。第36页/共74页（二）诱发电位类型

根据刺激方式和记录部位不同，诱发电位可分为以下几种主要类型。1.躯体感觉诱发电位：2.视觉诱发电位3.听觉诱发电位

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1.躯体感觉诱发电位：即电刺激一侧肢体从对侧相应的大脑皮层感觉投射区记录到的诱发电位，（1）皮层诱发电位：（2）脊髓诱发电位：是指刺激躯体传入神经，在相应脊髓节段上所记录的诱发电位，称为脊髓诱发电位或脊电图（SpinalElectrogramsSEG），

第38页/共74页（1）皮层诱发电位：特征，发生机制，用途

皮层诱发电位:是指在外周神经遭受刺激时，其感觉传入经特异性传导道在皮层某一特定区域记录到局部电位变化，称为皮层诱发电位。皮层诱发电位各组成部分:通常有各自的特征，可分为主反应（PrimaryResponse）和后放电（Afterdischarge）两部分主反应常为双相电位，先正后负，通常包括突触前成份和突触后成份，可用加快刺激频率的方法来鉴别后放电是主应应后的一系列电活动，常呈周期性（8-12次/秒）。

第39页/共74页皮层诱发电位产生机制大脑皮层神经细胞，按其形态结构不同可分为锥体细胞、星形细胞和梭形细胞，后两种细胞因其部位太深且纵横交错不能形成有效电场，而锥体细胞，尤其是第五层大锥体细胞不仅分布于同一层，而且排列整齐，每一个锥体细胞都有一伸向皮层表面，并垂直皮层的顶树突，许多顶树突排列方向一致，相互平行，这样的结构有种于电活动总和并形成电场。第40页/共74页皮层诱发电位产生机制主反应：在传入冲动的激发下，首先大锥体细胞发生兴奋，在胞体兴奋初期皮层深层细胞体部位的电位首先变为负，成为电流汇集之点（电穴），而皮层浅层的树突末梢部位尚未去极化，其电位相对为正（电源）此时，在皮层表面可引导到正相电位，然后，兴奋传至皮层浅层，顶树突上部皮层表面去极化，成为电流汇集之点（电穴），而皮层深部复极化，其电位相对为正（电源），此时皮层表面可记录到负相电位，两者就构成皮层诱发电位的双相（先正后负）主反应。后放电：后放电主要是由于外界刺激的轰击，使神经原发生重复放电，或者回返在短神经元链或长神经元之间的环路活动，另外，皮层一丘脑接替核（后腹核等）之间的环路活动，也是其产生原因之一。

第41页/共74页皮层诱发电位用途皮层诱发电位记录技术是中枢神经系统电生理研究中采用最广的一种研究手段，可以有单细胞诱发电位，也可以是在某个神经核内诱发的场电位（Fieldpotenial）。在生理学领域内可用其来研究感觉的投射和功能定位，探讨神经传入的中枢传导，研究神经细胞的功能状态和递质特性。在临床应用方面可对神经系统各部位进行功能检查，测定神经传导速度；指导脑外科手术定位，用于神经系统肿瘤的诊断等。第42页/共74页2.脊髓诱发电位：脊髓诱发电位：是指刺激躯体传入神经，在相应脊髓节段上所记录的诱发电位，称为脊髓诱发电位或脊电图（SpinalElectrogramsSEG），

第43页/共74页①脊电图的特征及生理学意义，节段性脊电图主要由正、负、正三相早反应和随之是一个持续时间较长的迟反应组成，传导脊电图

②脊电图的记录方法，③脊电图的临床应用:对确定脊髓通路功能性阻塞性，对估价外周传导及背根进入脊髓区域的传入传导方面具一定的临床价值，特别是可用其来研究婴儿和儿童脊髓神经系统发育过程，脊髓的代谢性或变性疾患或传导功能降低均在脊电图上有一定反映。第44页/共74页2.视觉诱发电位（1）视网膜电位：从视网膜的光感受器上记录的视网膜电活动称为视网膜电位或称视网膜电位（Electroretinogram,ERG）,早期感受器电位（ERP）a波

b波c波振荡电位（2）视觉诱发电位（VisualEvokedPotential,VEP）视觉诱发电位则主要反映视神经及视觉信息向中枢传导的功能。

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闪光ERG

图形ERG

暗适应ERG

明适应ERG

颜色ERG根据刺激光的不同形式ERG分为视网膜电位根据适应状态分为第46页/共74页暗视视网膜电图(DarkadaptationERG/ScotopicERG)

在无背的应(20min)下,由激诱发产生的ERG，称暗视视暗视网膜电流图。主要反应视杆细胞(视杆系统)的功能，但在一定的条件下也掺有视锥细胞的反应。2)明视视网膜电图(LightadaptationERG/photopicERG

在一定背底亮度光照下(明适应10min)由光刺激诱发产生的视网膜电流图，称为明视视网膜电图。主要反映视锥细胞(视锥系统)的功能。

1.闪光ERG(flashERG)第47页/共74页ScotopicERGPhotopicERG第48页/共74页

局部视网膜电图(LocalERG/focalERG)

例如，中央凹和黄斑有病变的病人出现局部方位ERG改变。给予视网膜局部区域光刺激诱发的视网膜反应称为局部视网膜图

多焦视网膜电图（MultifovalERG）在临床上，某些眼病常常有特征性的视野局部功能异常，这些局部功能异常在全视野视网膜电图中往往不能反映出来，因此，临床上需要发展能够同时记录许多局部ERG的技术。第49页/共74页Walsh变换,把对应于各部位的波形分离提取出来--------波描记阵列波描记阵列表达的三维图六边形以双m序列的假随机顺序控制刺激图形的黑白翻转，混合反应信号第50页/共74页正常Multifoval

ERG异常Multifoval

ERG:中央凹反应密度降低(中心降低,低反应区

)第51页/共74页中央凹反应密度降低

(异常Multifoval

ERG)

第52页/共74页(1)视网膜遗传和变性疾病(2)屈光间浑浊时视网膜功能(3)视网膜药物中毒性反应(4)视网膜铁锈症的损害程度(5)视网膜血管性,炎症性和外伤性等疾患ERG临床应用ERG用于判断:第53页/共74页视觉诱发电位可根据记录部位不同分为：

①皮层下视诱发电位，②特异皮层视诱发电位，③非特异皮层视觉诱发电位。第54页/共74页

视觉上行通路中的皮层下结构包括视神经,视交叉,外侧视觉诱发电位。从这些结构记录出的电位称为皮层下视觉诱发电位或短潜伏期视觉诱发电位.这些短潜伏期VEP波幅低下,难以记录。其各波成分起源的解剖结构尚不能肯定,所以目前还不能用于临床1.皮层下视诱发电位:

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2.特异皮层诱发电位:

枕叶皮层对视觉刺激产生的电活动可从头皮电极检出,或称皮层视诱发电位.皮层VEP是长潜伏期的近场皮层电位,波幅较大，易记录,但它的波形,潜伏期,波幅容易受刺激参数,受试者的生理状态的影响,因而其正常变异及个体间差异都较大.但Cobb等(1967年)用模式翻转刺激技术诱发PRVEP,大大提高了皮层VEP在评价视觉通路疾患的可靠性和敏感性。自halliday等(1972,1973)首先将PRVEP广泛用于临床,成为眼/神经科重要的辅助诊断手段..

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用光刺激诱发的瞬态VEP中长潜伏期的波形成分,在头皮分布广泛，例如P130可能是肌源性和神经源性的混合电位,而P300代表高级活动的电位改变.

3.非特异皮层视觉诱发电位:第57页/共74页（3）PVEP的刺激方式和刺激参数较常使用的刺激参数；对比度需在50%以上（一般用80%-90%），照度一般在4-100cd/m2。用棋盘格模式刺激时，方格大小常为30’视角，空间频率一般为2-2.5周期/度，刺激重复率2HZ。全视野模式刺激时，整个模式图案的大小必须大于8°视角，方格越小检出异常的敏感性也越高。第58页/共74页

电极：Ag-Agcl、乏极化电极，刺激器：图形刺激器放大器和计算机：

（4）记录PVEP的主要设备第59页/共74页电极按放方法第60页/共74页

①年龄②性别③视敏度④精神因素⑤优势眼⑥眼球运动⑦药物（5）影响PVEP记录的主要因素第61页/共74页（6）视觉诱发电位的临床应用①视神经炎和球后视神经炎②前视路的压迫病变③后视路病变④弥散性神经系统疾病第62页/共74页眼外伤第63页/共74页图5弱视(器质性)第64页/共74页

Ⅰ患者男性，45岁，垂体瘤Ⅱ患者女性，28岁，垂体瘤）图3颅内占位时PVEP、PERG特征ⅠⅡ第65页/共74页3．听觉诱发电位

由声音刺激引起的听觉诱发电位包括耳蜗电位和听觉中枢诱发电位两部分。（1）耳蜗电位

①耳蜗微器电位,是一种交流性质的电变化，是毛细胞产生的感受器电位，②耳蜗神经动作电位，是耳蜗对声音刺激进行换能、编码作用后产生一系反应中最后出现的电变化，它是一个复合动作电位，通常由N1N2N3三个负波和一个正波（AP）组成，③总和电位,是较强的声