腦電生物技術應用

創新者：劉 洋 鐘秀宏 田 敏

腦電生物技術應用

創新者：劉 洋 鐘秀宏 田 敏

腦電波技術是由英國人霍普金（Henry Hopking）發明的一種利用計算機跟蹤在不同情緒狀態下腦電波變化的一種訓練方式。腦電生物反饋是一種行為治療，也是一種放松訓練。本文主要就近幾年國內外腦電波生物技術在生活和社會中的各個方面的應用進行闡述。

腦電波技術是由英國人霍普金（Henry Hopking）發明的一種利用計算機跟蹤在不同情緒狀態下腦電波變化的一種訓練方式。腦電生物反饋是一種行為治療，也是一種放松訓練。不論是對疾病的診斷與治療，還是在體育訓練、生活和社會中的應用，都已成為國內外研究的焦點，因此，本文主要就近幾年國內外腦電波生物技術在生活和社會中的各個方面的應用進行闡述。

體育方面的訓練

研究發現，腦電波是神經系統產生的可測電生理信號，人體廣泛的存在著生物形成的電磁場，人在思考的時候，磁場會發生改變，形成一種生物電流通過磁場，而形成的東西，我們把它定位為“腦電波”，腦電波屬于電磁波，在電磁波譜中只有可見光能夠被人的眼睛看到。在英國高水平運動訓練中，已經研制出一種腦電波狀態系統。由于該系統能準確測量射擊運動員在射擊時的心理狀態及腦電波，因此，運動員通過學習控制腦電波，以最有效的方法完成射擊，從而達到顯著提高運動成績的目的，該系統已被證明是非常成功的。

射箭項目的技術特點就是動作穩定、細節精確、完成果斷，這對運動員在完成技術動作過程中的注意力提出了更高的要求。由于合理的注意力分配是影響動作完成質量和環值的重要因素之一，因此，運動員可以把放松、集中、精神演習和身體演習當作賽前準備活動的一部分，教練主要運用腦電波來分析在射箭技術動作整個過程中，運動員的專注度與放松度，根據腦電波測得的數據來加強訓練運動員在賽前和比賽中的專注度與放松度，這樣有助于運動員保證技術線路清楚、動作節奏合理、動作效率提高，從而使他們保持最佳的比賽狀態。

腦電波生物技術除了能在體育競技中訓練運動員的各項指標外，還能夠診斷運動員的中樞疲勞。有研究表明，通過對大腦生物電活動信息和腦內神經化學傳遞物質的測定，可以反映運動員訓練過程中，腦內神經網絡間的信息加工和存貯的過程。以上表明，腦波生物反饋訓練無論在提高運動員注意力集中訓練中，還是在運動員的疲勞診斷中都具有非常重要的現實意義，這也是國際上的發展趨勢。

疾病的診斷與治療

注意缺陷多動障礙兒童的注意力和認知方面的治療

生物反饋是一種將心理和軀干因素整合在一起的治療方案，它以多種游戲的形式來增加患兒的興趣，讓患兒在輕松的氣氛中接受治療，且無不良反應。腦電生物反饋作為一種新的非藥物治療方法主要依據操作性條件反射的原理，將腦電信號通過視覺或聽覺形式來加以顯示，通過訓練患兒強化快波、抑制慢波來改變皮層和皮層下環路的功能，提高大腦皮層的覺醒水平而達到治療目的。有研究證明，ADHD患兒進行反饋訓練后，反映短時記憶能力的視覺再生、聯想記憶、觸覺記憶明顯改善，對ADHD患者進行多次治療后發現短期視覺記憶改善，同時發現反映聽覺記憶的韋氏智力測試中的數字廣度測試也明顯改善，也有研究分析發現，經過多次腦電生物反饋治療后，患兒腦電波有明顯改變，左右腦θ波明顯下降， SMR波明顯提高。因此，EEG反饋治療對短期記憶機制有良好的促進作用，可有效的緩解ADHD患兒的癥狀。

腦電生物反饋治療焦慮性神經癥

焦慮神經癥患者腦電波特點：低波幅，α節律現象減弱或消失，β波增多，θ波增多。因此，通過腦電波技術，對該類患者的β波進行抑制，使8～12Hz的α波及4～8Hz的θ波得到有效強化，可達到治療的目的。有研究表明，經過腦電生物反饋治療后，焦慮性神經癥患者的θ及α波功率值明顯比治療前增多，β波功率值明顯比治療前減少，而且經過腦電波生物反饋治療后，焦慮性神經癥患者的SCL-90量表中的軀體化、敵對、恐懼等指標水平明顯比治療前降低，這充分說明了腦電生物反饋療法治療焦慮性神經癥具有良好的臨床療效。

安全駕駛的測定

酒后駕駛的檢測與判定

據統計，我國每年由于車輛駕駛人員醉酒駕駛，帶病駕駛，疲勞駕駛而引起的交通安全事故造成數十萬人傷亡。研究發現，利用腦電圖分析技術可檢測與判定酒后駕駛，經過實驗記錄得到的腦電數據，可反映腦電活動隨時間變化的實驗時間序列。研究表明，在酒后駕駛過程中，駕駛員的腦電波發生了顯著變化。對酒精濃度下降過程中各腦電指標的變化過程進行分析，發現飲酒后只有γ波的差值呈現規律性變化，即隨著酒精濃度的下降，飲酒前后γ波的差值逐漸減小，因此，在酒后駕駛過程中，腦電波的變化是飲酒對駕駛員神經系統危害的直接反應，利用飲酒后γ波的變化判定酒后駕駛是可行的。

疲勞駕駛的檢測與判定

駕駛疲勞是導致交通事故發生的主要原因之一。眨眼、心跳、血壓、腦電波等醫學指標在很大程度上可以反映人的疲勞瞌睡程度，尤其是被譽為疲勞瞌睡“金標準”的腦電波可以很好的反映人是否處于疲勞瞌睡狀態。瞌睡在腦電圖譜中的反映，典型的就是α波乃至θ波的出現。已有研究發現：慢α波（7-8Hz）對瞌睡初期時睜眼較為困難的疲勞狀態敏感。事實上這種疲勞狀態是駕駛員疲勞駕駛時的常見表現特征，具有潛在的危險；而θ波對入睡狀態敏感，進入這種階段是極度疲勞的表現，易導致嚴重的交通事故。因此，利用腦電儀器和視頻設備測量人在駕駛環境下的腦電波值，可得到代表典型疲勞狀態下的腦電波特征值。

腦電波心理測試技術應用

人在說謊時的心理變化必然引起一些生理參數（如肌電、脈搏、血壓、呼吸、心跳、腦電波、聲音、瞳孔等）的變化，它們一般只受自主神經系統的制約而不受大腦意識的控制，而腦電波技術可通過對犯罪嫌疑人大腦記憶的信息及其產生的腦電波進行檢測，確定嫌疑人是否熟悉案情及現場，從而有助于判斷嫌疑人是否有罪。在犯罪心理測試中，通過提問與案情相關的問題，可喚起作案人保存在大腦中的真實記憶，其關于犯罪過程的記憶會立刻被激活，在大腦的邊緣系統等區域恢復起來，浮現起作案人經歷過的相關的形象記憶、情緒記憶、動作記憶等，從而產生異于常人的腦電波：P300，P300是事件相關電位（Event Related Potential，ERP）中潛伏期在300ms左右出現的“正相誘發電位”，其潛伏期取決于刺激辨認速度，波幅則與受試者的注意程度和刺激的信息量成正比，已有研究表明，通過對采集到的腦電信號進行分析，可在靶刺激對應的信號中成功觀察到P300，從而證明了在理論上，通過P300進行腦電測謊是可行的。

腦電波技術對著裝壓力舒適性的研究

腦電波能夠反映人體精神狀態的變化。所以，通過腦電波可確定一個人的意識處于什么樣的狀態，從而獲得人體對外界的感覺信息。腦電波指標實現的是人神經生理反應的實時記錄，因此利用腦波指標，可以將感覺的程度和過程進行跟蹤和記錄，來研究大腦感覺分析的高級認知活動及評價腦力負荷。有研究發現，著裝舒適感與腦電波的特征指標ERP中的CNV成分存在著必然的聯系。關聯性負變（Contingent negative variation， CNV）又稱條件負變化、伴隨負變化、偶發負變化或期待波，它是一種刺激誘發的慢電位。每個人都有自己固有的CNV，并且在大約17， 18歲以后波形趨于穩定。因此，把CNV電位看作是一種具有連續性和穩定性的數量指標進行觀測和分析。已有研究表明，穿著較強壓力的調整型內衣對CNV的波幅產生了明顯的影響，其波幅明顯低于放松狀態下的波幅，突出表現在CNV的晚期成分上。因此可以通過研究得出，ERP是評價服裝壓力舒適性的有效手段。

展望

有關腦電波技術在體育訓練，疾病的診斷與治療、安全駕駛、破案、對著裝舒適性的判斷等方面的大量報道，顯示出腦電波技術在我們的生活、社會以及臨床應用中的作用。腦電波技術作為一種新型的訓練手段，其應用已逐漸被人們認識，腦電活動來源于大腦皮層神經元，與血管和結締組織無關，但與年齡、感覺性刺激和機體的生理化學有關。我們可以設想，將來的研究重點可集中在足球運動員射門技能的訓練、其他一些精神性疾病的診斷、失眠的治療、注意力集中的訓練等。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.025