腦電生物技術(shù)應(yīng)用

創(chuàng)新者：劉 洋 鐘秀宏 田 敏

腦電生物技術(shù)應(yīng)用

創(chuàng)新者：劉 洋 鐘秀宏 田 敏

腦電波技術(shù)是由英國(guó)人霍普金（Henry Hopking）發(fā)明的一種利用計(jì)算機(jī)跟蹤在不同情緒狀態(tài)下腦電波變化的一種訓(xùn)練方式。腦電生物反饋是一種行為治療，也是一種放松訓(xùn)練。本文主要就近幾年國(guó)內(nèi)外腦電波生物技術(shù)在生活和社會(huì)中的各個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

腦電波技術(shù)是由英國(guó)人霍普金（Henry Hopking）發(fā)明的一種利用計(jì)算機(jī)跟蹤在不同情緒狀態(tài)下腦電波變化的一種訓(xùn)練方式。腦電生物反饋是一種行為治療，也是一種放松訓(xùn)練。不論是對(duì)疾病的診斷與治療，還是在體育訓(xùn)練、生活和社會(huì)中的應(yīng)用，都已成為國(guó)內(nèi)外研究的焦點(diǎn)，因此，本文主要就近幾年國(guó)內(nèi)外腦電波生物技術(shù)在生活和社會(huì)中的各個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

體育方面的訓(xùn)練

研究發(fā)現(xiàn)，腦電波是神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的可測(cè)電生理信號(hào)，人體廣泛的存在著生物形成的電磁場(chǎng)，人在思考的時(shí)候，磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生改變，形成一種生物電流通過(guò)磁場(chǎng)，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(jiàn)光能夠被人的眼睛看到。在英國(guó)高水平運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，已經(jīng)研制出一種腦電波狀態(tài)系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)能準(zhǔn)確測(cè)量射擊運(yùn)動(dòng)員在射擊時(shí)的心理狀態(tài)及腦電波，因此，運(yùn)動(dòng)員通過(guò)學(xué)習(xí)控制腦電波，以最有效的方法完成射擊，從而達(dá)到顯著提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)的目的，該系統(tǒng)已被證明是非常成功的。

射箭項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)就是動(dòng)作穩(wěn)定、細(xì)節(jié)精確、完成果斷，這對(duì)運(yùn)動(dòng)員在完成技術(shù)動(dòng)作過(guò)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(dòng)作完成質(zhì)量和環(huán)值的重要因素之一，因此，運(yùn)動(dòng)員可以把放松、集中、精神演習(xí)和身體演習(xí)當(dāng)作賽前準(zhǔn)備活動(dòng)的一部分，教練主要運(yùn)用腦電波來(lái)分析在射箭技術(shù)動(dòng)作整個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的專(zhuān)注度與放松度，根據(jù)腦電波測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)加強(qiáng)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員在賽前和比賽中的專(zhuān)注度與放松度，這樣有助于運(yùn)動(dòng)員保證技術(shù)線路清楚、動(dòng)作節(jié)奏合理、動(dòng)作效率提高，從而使他們保持最佳的比賽狀態(tài)。

腦電波生物技術(shù)除了能在體育競(jìng)技中訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員的各項(xiàng)指標(biāo)外，還能夠診斷運(yùn)動(dòng)員的中樞疲勞。有研究表明，通過(guò)對(duì)大腦生物電活動(dòng)信息和腦內(nèi)神經(jīng)化學(xué)傳遞物質(zhì)的測(cè)定，可以反映運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練過(guò)程中，腦內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間的信息加工和存貯的過(guò)程。以上表明，腦波生物反饋訓(xùn)練無(wú)論在提高運(yùn)動(dòng)員注意力集中訓(xùn)練中，還是在運(yùn)動(dòng)員的疲勞診斷中都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，這也是國(guó)際上的發(fā)展趨勢(shì)。

疾病的診斷與治療

注意缺陷多動(dòng)障礙兒童的注意力和認(rèn)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(lái)增加患兒的興趣，讓患兒在輕松的氣氛中接受治療，且無(wú)不良反應(yīng)。腦電生物反饋?zhàn)鳛橐环N新的非藥物治療方法主要依據(jù)操作性條件反射的原理，將腦電信號(hào)通過(guò)視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)形式來(lái)加以顯示，通過(guò)訓(xùn)練患兒強(qiáng)化快波、抑制慢波來(lái)改變皮層和皮層下環(huán)路的功能，提高大腦皮層的覺(jué)醒水平而達(dá)到治療目的。有研究證明，ADHD患兒進(jìn)行反饋訓(xùn)練后，反映短時(shí)記憶能力的視覺(jué)再生、聯(lián)想記憶、觸覺(jué)記憶明顯改善，對(duì)ADHD患者進(jìn)行多次治療后發(fā)現(xiàn)短期視覺(jué)記憶改善，同時(shí)發(fā)現(xiàn)反映聽(tīng)覺(jué)記憶的韋氏智力測(cè)試中的數(shù)字廣度測(cè)試也明顯改善，也有研究分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)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(duì)短期記憶機(jī)制有良好的促進(jìn)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(jīng)癥

焦慮神經(jīng)癥患者腦電波特點(diǎn)：低波幅，α節(jié)律現(xiàn)象減弱或消失，β波增多，θ波增多。因此，通過(guò)腦電波技術(shù)，對(duì)該類(lèi)患者的β波進(jìn)行抑制，使8～12Hz的α波及4～8Hz的θ波得到有效強(qiáng)化，可達(dá)到治療的目的。有研究表明，經(jīng)過(guò)腦電生物反饋治療后，焦慮性神經(jīng)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(jīng)過(guò)腦電波生物反饋治療后，焦慮性神經(jīng)癥患者的SCL-90量表中的軀體化、敵對(duì)、恐懼等指標(biāo)水平明顯比治療前降低，這充分說(shuō)明了腦電生物反饋療法治療焦慮性神經(jīng)癥具有良好的臨床療效。

安全駕駛的測(cè)定

酒后駕駛的檢測(cè)與判定

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年由于車(chē)輛駕駛?cè)藛T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(shù)十萬(wàn)人傷亡。研究發(fā)現(xiàn)，利用腦電圖分析技術(shù)可檢測(cè)與判定酒后駕駛，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄得到的腦電數(shù)據(jù)，可反映腦電活動(dòng)隨時(shí)間變化的實(shí)驗(yàn)時(shí)間序列。研究表明，在酒后駕駛過(guò)程中，駕駛員的腦電波發(fā)生了顯著變化。對(duì)酒精濃度下降過(guò)程中各腦電指標(biāo)的變化過(guò)程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)飲酒后只有γ波的差值呈現(xiàn)規(guī)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(guò)程中，腦電波的變化是飲酒對(duì)駕駛員神經(jīng)系統(tǒng)危害的直接反應(yīng)，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(cè)與判定

駕駛疲勞是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的主要原因之一。眨眼、心跳、血壓、腦電波等醫(yī)學(xué)指標(biāo)在很大程度上可以反映人的疲勞瞌睡程度，尤其是被譽(yù)為疲勞瞌睡“金標(biāo)準(zhǔn)”的腦電波可以很好的反映人是否處于疲勞瞌睡狀態(tài)。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(xiàn)。已有研究發(fā)現(xiàn)：慢α波（7-8Hz）對(duì)瞌睡初期時(shí)睜眼較為困難的疲勞狀態(tài)敏感。事實(shí)上這種疲勞狀態(tài)是駕駛員疲勞駕駛時(shí)的常見(jiàn)表現(xiàn)特征，具有潛在的危險(xiǎn)；而θ波對(duì)入睡狀態(tài)敏感，進(jìn)入這種階段是極度疲勞的表現(xiàn)，易導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。因此，利用腦電儀器和視頻設(shè)備測(cè)量人在駕駛環(huán)境下的腦電波值，可得到代表典型疲勞狀態(tài)下的腦電波特征值。

腦電波心理測(cè)試技術(shù)應(yīng)用

人在說(shuō)謊時(shí)的心理變化必然引起一些生理參數(shù)（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(jīng)系統(tǒng)的制約而不受大腦意識(shí)的控制，而腦電波技術(shù)可通過(guò)對(duì)犯罪嫌疑人大腦記憶的信息及其產(chǎn)生的腦電波進(jìn)行檢測(cè)，確定嫌疑人是否熟悉案情及現(xiàn)場(chǎng)，從而有助于判斷嫌疑人是否有罪。在犯罪心理測(cè)試中，通過(guò)提問(wèn)與案情相關(guān)的問(wèn)題，可喚起作案人保存在大腦中的真實(shí)記憶，其關(guān)于犯罪過(guò)程的記憶會(huì)立刻被激活，在大腦的邊緣系統(tǒng)等區(qū)域恢復(fù)起來(lái)，浮現(xiàn)起作案人經(jīng)歷過(guò)的相關(guān)的形象記憶、情緒記憶、動(dòng)作記憶等，從而產(chǎn)生異于常人的腦電波：P300，P300是事件相關(guān)電位（Event Related Potential，ERP）中潛伏期在300ms左右出現(xiàn)的“正相誘發(fā)電位”，其潛伏期取決于刺激辨認(rèn)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(guò)對(duì)采集到的腦電信號(hào)進(jìn)行分析，可在靶刺激對(duì)應(yīng)的信號(hào)中成功觀察到P300，從而證明了在理論上，通過(guò)P300進(jìn)行腦電測(cè)謊是可行的。

腦電波技術(shù)對(duì)著裝壓力舒適性的研究

腦電波能夠反映人體精神狀態(tài)的變化。所以，通過(guò)腦電波可確定一個(gè)人的意識(shí)處于什么樣的狀態(tài)，從而獲得人體對(duì)外界的感覺(jué)信息。腦電波指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的是人神經(jīng)生理反應(yīng)的實(shí)時(shí)記錄，因此利用腦波指標(biāo)，可以將感覺(jué)的程度和過(guò)程進(jìn)行跟蹤和記錄，來(lái)研究大腦感覺(jué)分析的高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)及評(píng)價(jià)腦力負(fù)荷。有研究發(fā)現(xiàn)，著裝舒適感與腦電波的特征指標(biāo)ERP中的CNV成分存在著必然的聯(lián)系。關(guān)聯(lián)性負(fù)變（Contingent negative variation， CNV）又稱(chēng)條件負(fù)變化、伴隨負(fù)變化、偶發(fā)負(fù)變化或期待波，它是一種刺激誘發(fā)的慢電位。每個(gè)人都有自己固有的CNV，并且在大約17， 18歲以后波形趨于穩(wěn)定。因此，把CNV電位看作是一種具有連續(xù)性和穩(wěn)定性的數(shù)量指標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)和分析。已有研究表明，穿著較強(qiáng)壓力的調(diào)整型內(nèi)衣對(duì)CNV的波幅產(chǎn)生了明顯的影響，其波幅明顯低于放松狀態(tài)下的波幅，突出表現(xiàn)在CNV的晚期成分上。因此可以通過(guò)研究得出，ERP是評(píng)價(jià)服裝壓力舒適性的有效手段。

展望

有關(guān)腦電波技術(shù)在體育訓(xùn)練，疾病的診斷與治療、安全駕駛、破案、對(duì)著裝舒適性的判斷等方面的大量報(bào)道，顯示出腦電波技術(shù)在我們的生活、社會(huì)以及臨床應(yīng)用中的作用。腦電波技術(shù)作為一種新型的訓(xùn)練手段，其應(yīng)用已逐漸被人們認(rèn)識(shí)，腦電活動(dòng)來(lái)源于大腦皮層神經(jīng)元，與血管和結(jié)締組織無(wú)關(guān)，但與年齡、感覺(jué)性刺激和機(jī)體的生理化學(xué)有關(guān)。我們可以設(shè)想，將來(lái)的研究重點(diǎn)可集中在足球運(yùn)動(dòng)員射門(mén)技能的訓(xùn)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(xùn)練等。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.025