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1、1 / 6 脑电测量及仪器的发展与心理学研究漫谈学号：姓名：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页2 / 6 目前脑电技术的研究与应用大脑皮质由数以亿计的神经元组成。神经元像人体中的其他细胞一样，具有生物电活动。神经细胞的跨膜静息电位大约为70mV，这个静息电位可认为是 K+外流而形成的。这种状态称为极化状态，当神经元接受一个大于一定阈值的刺激时刺激可来自电、热、机械或化学能的扰动），该处极化膜对 Na+通透性突然增大，大量钠离子迅速进入细胞膜内，使膜内电位急速上升，产生膜的除极化，同时产生一个膜电位，即动作电位。脑电波
2、是大脑皮质中无数个神经元同步化的电活动所形成的，波形因不同的脑部位置而异，并于觉醒和睡眠的水平相关，且存在很大的个体差异。通过电极和导线从头皮上或者大脑皮质上直接将大脑产生的节律性电位变化，传送至特殊的纪录装置 脑电图机上记录下来，形成动态曲线，这就是通常称为的脑电图electroencephalogram,EEG）。 波1330 Hz 20uV 波48 Hz 100uV 波0.54 Hz 31 Hz 2uV 波通常在觉醒、精神宽舒和闭眼时出现在枕叶。睁眼时， 活动消失，而出现频率较高、波幅较低的波，假如病人入睡， 活动完全消失。 波在个体之间存在很大的差异，约有10%的正常人中记录不到典型的
3、 活动。 波具有较高的频率： 1330 Hz，出现在顶叶和额叶， 波通常见于紧张的精神活动期间。 波可分为 1波和2 波，1 波的频率约为 波的两倍，它与 波一样受心理活动的影响，2波在中枢神经系统强烈活动或紧张时出现。 波的频率范围是 48 Hz，常见于成人浅睡时，但主要见于儿童，出现在顶部和颞部。 波包含频率为 4Hz以下的全部脑电活动，出现在成人深睡时、早产婴儿和幼儿。 波频率在 31 Hz以上，它是由注意或感觉刺激引起的一种低幅度高频波。脑电图波可以为大脑皮质和脑干中的病理所改变，例如皮质中电活动的消失或阻尼可能是由于肿瘤压迫在神经元上并使之损伤，也可能是由于循环障碍引起缺氧、出血或栓
4、塞。脑电图的波形也受影响意识水平的脑干中的病理过程所影响。所以脑电图是诊断某些精神疾病的重要依据。例如可以在临床上脑电图可应用于检查疑似癫痫和脑肿瘤病人，还可以用于测定意识水平和确定大脑死亡时间。异常脑电图可分为轻度、中度及重度异常。1.轻度异常脑电图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页3 / 6 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。Q波活动增加，某些部位 Q活动占优势，有时各区均见Q波。过度换气后出现高幅 Q波。2.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Q活动
5、占优势。出现阵发性Q波活动。过度换气后，成组或成群地出现高波幅 波。3.重度异常脑电图弥散性 Q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。为了查明脑电图中各类波的比例，一般可用脑电波频率分析装置，脑电信号取自脑电图机，可采用不同的带通滤波器再经过5s或10s的时间积分将结果 各成分与总量的百分比记载于脑电图记录纸上，可与脑电图对比观察，以提高和加快脑电诊断的正确性和速度。由于计算机和信号处理技术的飞速发展，目前脑电图机已能实现自动分析，常见的分析工程有： 、 、 、 波的各时间序列的数据
6、； 、 、 、 波各振幅积分值周期分布，振幅分布，平均振幅，异常节律的检测值等，然后根据这些结果，利用判断准则判断脑电的正常或异常。近年来人工神经网络方法已经引入脑电的自动分析领域，在自发脑电中的睡眠分级、癫痫棘波检测、麻醉深度分析，以及在诱发脑电中的波形提取、波峰识别、听力阈值测试、器官功能检测等方面取得了实际应用。脑电图作为一种帮助诊断疾病的现代辅助检查方法. 它对被检查者没有任何创伤，对脑部疾病有一定的诊断价值，但受到多种条件的限制，故多数情况下不能作为诊断的唯一依据，而需要结合患者的症状、体征、其他实验检查或辅助检查来综合分析。脑电图主要用于颅内器质性病变如癫痫、脑炎、脑血管疾病及颅内
7、占位性病变等的检查。脑电图极易受各种因素干扰，应注意识别和排除。脑电技术与心理学研究的结合随着现代科技的进步人类生活水平的提高，人们对“健康”二字的定义不断延伸，其中心理健康受到越来越广泛的关注和重视，尤其是青年人，心智不成熟，社会压力大，如果缺乏必要的心理辅导和挫折教育，很容易患上相关的精神疾病，甚至自杀。医学心理学是研究心理活动与病理过程是如何相互影响的心理学分支，它是在心理学和医学相互结合、有关课题的共同研究过程中形成和发展起来的边缘学科。包括基本理论、实际应用技术和客观实验研究等内容。医学心理学兼有心理学和医学的特点，它研究和解决人类在健康或患病，以及二者相互转化过程中的一切心理问题。
8、其任务是将心理学的知识和方法应用于医疗实践，探讨和解决医学领域中的各种心理学问题，并通过对医疗实际课题的探讨推动心理学基础理论研究。医学心理学也是医学基础理论的重要组成部分，为医学的理论研究、临床实践、人材培训以及卫生保健事业的发展，提示有关心身密切相关的观点，提供合理的治疗方法和保健措施。医学心理学的历史可以溯源于古代心身关系的辩证认识。在中国古代的医学和哲学论著中，包含着许多如“心主神明”、“形神相印”等思想。在秦汉之际的中国古代医学经典黄帝内经中早已阐明了外感于“六淫”和内动于“七情”的相精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页
9、，共 6 页4 / 6 辅相成与协同作用的思想，在治疗和预防上主张“治神入手”、“治神为本”、“主明则下安，以此养生则寿”等观点。在古希腊的柏拉图、亚里士多德、希波克拉底等人的著作中，也有不少有关精神与躯体相互作用以及强调心理治疗和医患关系等问题的论述。众所周知，心理并非心的机能，而是脑的机能，心理是客观事实通过大脑的主观反映。因此，通过对大脑机制的精确研究可以未心理学问题的解决提供有力支持。 2005年，俄罗斯化学与生活杂志报道，心理学家依据掌握的电生理学研究成果，将脑电图的波形、波幅、节律的绝对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。为
10、了检验这种“关联”的实际意义，科研人员进行了两项实验。在第一项实验中，专家分析了54 名 18 至 20 岁的大学生的脑电图，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学生们进行了心理问卷测试。在第二项实验中，专家根据 160 名大学生的脑电图指数，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学生提出了550 道心理问答题。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，心理失常越严重的学生，脑电图预测的结果越准确。专家还发
11、现，在各项检测内容中，忧虑心理对脑部生物电的影响最明显。脑电波的低频阿尔法节律强度大、同时高频贝塔节律波动频繁，则说明某人的忧虑程度深。俄罗斯心理学研究所的列别杰夫博士认为，上述研究可以帮助专家更准确地揭示人的心理特点，发掘人的创造力。关于脑电图与心理学的结合，在刑事侦破中也得到了最神奇的应用：脑电心理测谎仪的测试机理是应用事件相关电位测谎，不受被测试对象主观意志的影响，应用图像刺激技术，能给被测试人提供一个相对客观的视觉空间，再次勾起被测试人对当时情景的回忆和认知，重现历史，准确检测。容易实现对各种作案场景的检测，尤其是对有生理缺陷的被测试对象，如聋哑人，同样可以进行测试。脑电心理测试仪由脑
12、电极、信号采集与转换电路、计算机、耳机和投影仪等部分组成，放置在头皮上的脑电极通过屏蔽线与脑电信号采集与转换电路连接，再与计算机相连；投影仪和耳机同计算机输出相连。通过对被试者施加一定方式的刺激 如视觉、听觉），并从放置在头皮上的脑电极实时采集到的脑电波信号中，提取相应的事件相关电位进行分析，从而对被试者的身心状态做出评判。脑电心理测谎仪的基本原理是利用了诱发脑电技术。除记录和测量脑的自发活动外，脑电图机还能测量由于脑受到外部刺激，例如闪光灯和声震动等引起的信号，这类信号称为诱发反应。诱发脑电的幅值通常很小一般为 0.51uV），并常淹没在幅值比它高的自发脑电之中，而且诱发电位与自发电活动的频
13、谱又是相互重叠，不可能用通常的限带滤波技术将它们分离后来提取诱发电位。考虑到诱发脑电是与刺激相关的，而作为诱发脑电背景的自发脑电，其出现于刺激无关，或者说自发脑电是一种独立的、随机的电活动，根据这一特点，就可以采用以刺激为起点的平均叠加处理技术精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页5 / 6 来提取诱发脑电。在测量诱发脑电时，从头皮电极引出的信号X(t通常可看作是诱发脑电 S(t与噪声 N(t组成，其中噪声主要是由自发脑电造成X(t=S(t+N(t 上述信号 X(t在送入计算机处理时，经采样后成为离散的时间序列，经M次叠
14、加平均后，信噪比原来提高了倍，只要 M足够大，诱发脑电就能从其背景自发脑电中提取出来。脑电信号的获取可采用八道脑电图机取得，也可用8路脑电放大器获得。经A/D变换后送至微处理器进行数字处理，微处理器用来作为平均叠加器及系统控制器，诱发脑电平均叠加的起始点与刺激同步，在发生声刺激的同时整形器能给CTC一个幅度为标准 TTL电平的 1ms脉冲作为同步起始时刻。USB接口全数字化双通道脑电采集器，将脑电信号数字化处理后输入计算机；具有超强的抗干扰能力，确保采集的脑电波形不失真；同时，1000点/秒的采样率，是人类主观意志所无法控制的，故没有假阳性。刺激图像的间期、起点可以随意选择，可以保证不同检测方
15、式的需求。脑电记录采用特殊的平均技术，可以任意选择平均方式，能够将被测试对象不合作造成的干扰完全剔除。同步监控系统，将监控图像和脑电信号同步记录和回放。能够监控被测试对象的配合程度；有利于观察体态，防止反测试、翻供及诬告等现象的发生，最大限度的提高了抗反测谎功能。靶与非靶平均结果波形图：可放大、缩小波幅和灵敏度，使波形对比更加清晰明了；波面积填充以及潜伏期、波幅、反应时的放大器整形器受试者刺激器示波器X-Y 记录仪D/A 滤波器八道脑电图机A/D 微处理机微型计算机）CTC 诱发脑电平均叠加器原理框图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
16、5 页，共 6 页6 / 6 标记、测量和计算自动实现；刺激图形和脑电波形对应显示，结果容易判读。专家自动分析系统使各种功能清晰、易懂，一目了然。强大的数据库管理系统，将刺激图像和检测结果同步化存储，使案件管理、测试结果的查询、检索和统计极为方便。但是，脑电所测量的是电位电压）的变化，电位的变化指的是电压的升高, 如果一个部位的电压的升高了，只能说明那个部位的化学变化更剧烈，不一定是心理变化更细微，正如声音的振幅增大，但不一定频率升高一样。也就是说，复杂的心理变不一定与电压升高密切联系在一起。人们希望通过自发脑电，解释人的心理活动，但用自发脑电活动来衡量人的心理活动内容，也是失之于量程太大，因
17、为人的心理活动反映在脑电上太微弱了，换句话说，用大脑中电压变化测量心理活动，需要剧烈的、非常的心理活动，才能在自发脑点上观测量一点点变化，比如一个人休克了，熟睡了，或者在闭目、安静的条件下，此时的脑电可以较好地被识别出来，但是一个人在思考问题时，所测量出来的是波，至于思考什么问题统统表现为波，不能区分思维的内容。要想了解某一种思维内容，就需要把这种内容重复呈现30-50 次，把每次测量到的电位叠加起来，才能进行观察，这就是所说的诱发电位技术，通常叫做事件相关电位Event-related potential,简称 ERP ）。诱发电位仪这种设备，它的优点在于它能把微弱的信号通过叠加使之从无序的
18、自发电位中突出出来，因而人们能够识别它，但是它的优点同时也就是它的缺点，须知，人的心理是一种活动过程，而活动过程是不能静止的，静止了就不是心理活动了，把一个静止的状态连续叠加30-50次，它从自发电位中确实突出出来了，但可惜的是，它不是我们所希望看到的那种连贯的心理活动了。比如说，我们令一个被试观看一张恐惧的图片，被试产生了恐惧反应，这种恐惧信号太弱，不足以被识别出来，为了使它从自发电位中突出出来，就需要叠加，可是当第二次看到它是，被试的恐惧感还是第一次那样吗？第三、第四更不是，最后会不会对连续观察恐惧图片产生厌恶感。而且，引起诱发电位的那种刺激呈现之后，一般是观察300毫秒以内的变化，研究者们观察最多的是P300 ，须知， 300毫也就是不到一秒钟的三分之一的时间，只相当于选择反应时的时间长度，如此短暂的时间，能够允许复杂的心理活动在人们的意识里明明白白地产生并保留一会儿吗？300毫秒里能完成的心理活动，只是复杂心理活动链条中的一刹那的片断，不是通常一以上的心理活动，因此，用这种方法研究复杂的心理现象，犹如用照片来反映一个人对事物的态度一样，只能是管中窥豹，只见一斑。脑电技术与心理学研究的结合还有很长一段路要走。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页
