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1、第 一 講 EEG信 號 基 礎(chǔ)主講人：謝宏信息工程學(xué)院 大腦的外部環(huán)境v人的大腦位于顱腔內(nèi)，大腦分為左右兩半球v腦組織外的顱骨、腦膜、血管、腦脊液和血-腦屏障等構(gòu)成了腦的物理、化學(xué)環(huán)境v正是這些理化環(huán)境的相對穩(wěn)定才保證了腦的正常生理功能 1腦膜(meninges)：硬膜(或稱韌膜)、蛛網(wǎng)膜和軟膜3層組成。 2腦脊液 腦脊液是一種比重低而清晰的液體，含有較多的電解質(zhì)(氯化納、氯化鉀、氯化鈣等)，及少量的蛋白質(zhì)和葡萄糖。3腦屏障v血腦屏障(blood brain barrier) v血腦脊液屏障(blood cerebrospinal fluid barrier) v腦脊液腦屏障 (brain
2、cerebrospinal fluid barrier) 大腦的結(jié)構(gòu) v人的大腦(Brain)包括左、右兩個半球及連接兩個半球的部分。v大腦半球被覆灰質(zhì)，稱大腦皮質(zhì)，其深部為白質(zhì)，或稱為髓質(zhì)。大腦兩半球間由巨束纖維（胼胝體，corpus callosum）相連。v 腦主要包括大腦、間腦、小腦、中腦、腦橋及延髓等六個部分。 原始分區(qū) 再分區(qū) 主要部位 功 能 前腦 端腦 嗅腦rhinencephalon 嗅覺中樞 forebrain （大腦） 基底神經(jīng)節(jié)basal ganglia 運(yùn)動控制 cerebrum 大腦皮層cerebrum cortex 高級功能 間腦 diencephalon 丘腦
3、thalamus 感覺傳入沖動傳向大腦皮質(zhì)的中繼站，粗淺感覺分析 下丘腦hypothalamus 調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動 神經(jīng)垂體posterior pituitary 神經(jīng)內(nèi)分泌功能 松果體pineal body 內(nèi)分泌腺，褪黑素 中腦midbrain 中腦 中腦 視覺中樞，網(wǎng)狀激活系統(tǒng)，內(nèi)臟調(diào)節(jié) 菱腦 后腦（小腦） 小腦 調(diào)節(jié)軀體運(yùn)動、隨意運(yùn)動 hindbrain cerebellum 腦橋 pons 網(wǎng)狀激活系統(tǒng)，內(nèi)臟控制 髓腦 myelencephalo n 延髓 medulla oblongata 基本生命中樞，感覺核，網(wǎng)狀激活系統(tǒng) 原始神經(jīng)管 神經(jīng)管 脊髓spinal cord 低位中樞，基
4、本反射活動 神經(jīng)嵴 外周神經(jīng)節(jié) 神經(jīng)通路或換元 1腦的表面結(jié)構(gòu) 2大腦皮層功能分區(qū) 腦電的產(chǎn)生與測量v在大腦活動時，大腦外層皮質(zhì)細(xì)胞所產(chǎn)生的生物電將隨時間和空間出現(xiàn)變化v用置于頭皮表面的電極探測各點(diǎn)的電勢差隨時間的變化（EEG）。v頭皮電極測量的電勢差變化是大量腦細(xì)胞疊加的結(jié)果。 單極腦電記錄+ _ vo+_活動位置參考位置 雙極腦電記錄+ _ vo+_記錄兩個活動位置電位的差 電極的安放：10-20導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng) 更多的導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng) 如何放置電極v皮下針電極：醫(yī)院用于誘發(fā)電位等的檢測v表面濕電極：帶電極帽，電極灌注導(dǎo)電膏v表面干電極：帶電極帽 腦電波的分類v自發(fā)腦電：人的大腦皮層有自發(fā)的電活動，其電位
5、隨時間發(fā)生變化，用電極將這種電位波形提取出來并加以記錄就可以得到腦電圖。v誘發(fā)腦電：如果給機(jī)體以某種刺激后經(jīng)過一定的潛伏期，在腦的特定區(qū)域出現(xiàn)的電位反應(yīng)，其特點(diǎn)是誘發(fā)電位與刺激信號之間有嚴(yán)格的時間關(guān)系。 自 發(fā) 腦 電 波 形v 波：頻率為1-3.5Hz，振幅為20-200V，在睡眠、深度麻醉、缺氧或大腦有器質(zhì)性病變時出現(xiàn)。v 波：頻率為4-7Hz，振幅約為10-50V，在困倦時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)處于抑制狀態(tài)時所記錄的波形。 v 波：頻率8-13Hz，振幅20-100V，可在頭的枕部檢測到，它是節(jié)律性腦電波中最明顯的波。 v 波：波頻率約為1330Hz，振幅約為5-20V,是一種快波，波的出現(xiàn)一般
6、意味著大腦比較興奮。 自發(fā)腦電的時域與頻域波形normal signaltheta bandalpha bandbeta bandgamma band0 1000 Hz4 8 Hz 13 30 Hz8 12 Hz30 100 Hz 誘發(fā)電位+ _ vo+_strobe light flashes, elicits evoked potential +EEG:vo: + EPEEG= “single trial” 常用的誘發(fā)電位v視覺誘發(fā)電位(pattern reversal visual evoked potential，PR-VEP),v腦干聽覺誘發(fā)電位(brain stem auditor
7、y evoked potential，BAEP)v體感誘發(fā)電位(somatosensory evoked potential，SEP)。 v誘發(fā)電位較小，完全淹沒在自發(fā)腦電信號中，一般要采用疊加平均處理提高信噪比。 Event-related potentials (ERPs)The raw signal with stimuli presentationsThe averaging of the raw signal epochsleading to the ERP 腦電信號的特點(diǎn)v幅度：0.1 100 Vv頻帶: 0.5 3000 Hz干擾信號：眼電干擾、肌電干擾、工頻干擾、環(huán)境電磁噪聲干
8、擾等信號源的內(nèi)阻大，且具有時變性 腦電信號放大器v高放大倍數(shù)v高輸入阻抗v低噪聲v適當(dāng)?shù)耐l帶v高共模抑制比v低漂移 腦電信號采集系統(tǒng) 采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)v ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)的轉(zhuǎn)換頻率要高于放大器通帶上限截止頻率的兩倍以上，一般5-10倍。v ADC的精度位數(shù)一般有兩位損失，因此要結(jié)合具體應(yīng)用選擇放大器的倍數(shù)與ADC位數(shù)。ADC位數(shù)+/-100mV +/-10mV +/-1mV +/-100uV +/-10uV12 0.196mV 19.6uV 1.96uV 0.196uV 19.6nV.16 12.2uV 1.22uV 0.122V 12.2nV 1.22nV 24 48nV 4.8nV 0.48nV 0.048nV 0.0048nV在不同輸入電壓范圍和ADC位數(shù)精度組合下采集系統(tǒng)最小識別電位
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