脑电生物技术应用

创新者：刘 洋 钟秀宏 田 敏

脑电生物技术应用

创新者：刘 洋 钟秀宏 田 敏

脑电波技术是由英国人霍普金（Henry Hopking）发明的一种利用计算机跟踪在不同情绪状态下脑电波变化的一种训练方式。脑电生物反馈是一种行为治疗，也是一种放松训练。本文主要就近几年国内外脑电波生物技术在生活和社会中的各个方面的应用进行阐述。

脑电波技术是由英国人霍普金（Henry Hopking）发明的一种利用计算机跟踪在不同情绪状态下脑电波变化的一种训练方式。脑电生物反馈是一种行为治疗，也是一种放松训练。不论是对疾病的诊断与治疗，还是在体育训练、生活和社会中的应用，都已成为国内外研究的焦点，因此，本文主要就近几年国内外脑电波生物技术在生活和社会中的各个方面的应用进行阐述。

体育方面的训练

研究发现，脑电波是神经系统产生的可测电生理信号，人体广泛的存在着生物形成的电磁场，人在思考的时候，磁场会发生改变，形成一种生物电流通过磁场，而形成的东西，我们把它定位为“脑电波”，脑电波属于电磁波，在电磁波谱中只有可见光能够被人的眼睛看到。在英国高水平运动训练中，已经研制出一种脑电波状态系统。由于该系统能准确测量射击运动员在射击时的心理状态及脑电波，因此，运动员通过学习控制脑电波，以最有效的方法完成射击，从而达到显著提高运动成绩的目的，该系统已被证明是非常成功的。

射箭项目的技术特点就是动作稳定、细节精确、完成果断，这对运动员在完成技术动作过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响动作完成质量和环值的重要因素之一，因此，运动员可以把放松、集中、精神演习和身体演习当作赛前准备活动的一部分，教练主要运用脑电波来分析在射箭技术动作整个过程中，运动员的专注度与放松度，根据脑电波测得的数据来加强训练运动员在赛前和比赛中的专注度与放松度，这样有助于运动员保证技术线路清楚、动作节奏合理、动作效率提高，从而使他们保持最佳的比赛状态。

脑电波生物技术除了能在体育竞技中训练运动员的各项指标外，还能够诊断运动员的中枢疲劳。有研究表明，通过对大脑生物电活动信息和脑内神经化学传递物质的测定，可以反映运动员训练过程中，脑内神经网络间的信息加工和存贮的过程。以上表明，脑波生物反馈训练无论在提高运动员注意力集中训练中，还是在运动员的疲劳诊断中都具有非常重要的现实意义，这也是国际上的发展趋势。

疾病的诊断与治疗

注意缺陷多动障碍儿童的注意力和认知方面的治疗

生物反馈是一种将心理和躯干因素整合在一起的治疗方案，它以多种游戏的形式来增加患儿的兴趣，让患儿在轻松的气氛中接受治疗，且无不良反应。脑电生物反馈作为一种新的非药物治疗方法主要依据操作性条件反射的原理，将脑电信号通过视觉或听觉形式来加以显示，通过训练患儿强化快波、抑制慢波来改变皮层和皮层下环路的功能，提高大脑皮层的觉醒水平而达到治疗目的。有研究证明，ADHD患儿进行反馈训练后，反映短时记忆能力的视觉再生、联想记忆、触觉记忆明显改善，对ADHD患者进行多次治疗后发现短期视觉记忆改善，同时发现反映听觉记忆的韦氏智力测试中的数字广度测试也明显改善，也有研究分析发现，经过多次脑电生物反馈治疗后，患儿脑电波有明显改变，左右脑θ波明显下降， SMR波明显提高。因此，EEG反馈治疗对短期记忆机制有良好的促进作用，可有效的缓解ADHD患儿的症状。

脑电生物反馈治疗焦虑性神经症

焦虑神经症患者脑电波特点：低波幅，α节律现象减弱或消失，β波增多，θ波增多。因此，通过脑电波技术，对该类患者的β波进行抑制，使8～12Hz的α波及4～8Hz的θ波得到有效强化，可达到治疗的目的。有研究表明，经过脑电生物反馈治疗后，焦虑性神经症患者的θ及α波功率值明显比治疗前增多，β波功率值明显比治疗前减少，而且经过脑电波生物反馈治疗后，焦虑性神经症患者的SCL-90量表中的躯体化、敌对、恐惧等指标水平明显比治疗前降低，这充分说明了脑电生物反馈疗法治疗焦虑性神经症具有良好的临床疗效。

安全驾驶的测定

酒后驾驶的检测与判定

据统计，我国每年由于车辆驾驶人员醉酒驾驶，带病驾驶，疲劳驾驶而引起的交通安全事故造成数十万人伤亡。研究发现，利用脑电图分析技术可检测与判定酒后驾驶，经过实验记录得到的脑电数据，可反映脑电活动随时间变化的实验时间序列。研究表明，在酒后驾驶过程中，驾驶员的脑电波发生了显著变化。对酒精浓度下降过程中各脑电指标的变化过程进行分析，发现饮酒后只有γ波的差值呈现规律性变化，即随着酒精浓度的下降，饮酒前后γ波的差值逐渐减小，因此，在酒后驾驶过程中，脑电波的变化是饮酒对驾驶员神经系统危害的直接反应，利用饮酒后γ波的变化判定酒后驾驶是可行的。

疲劳驾驶的检测与判定

驾驶疲劳是导致交通事故发生的主要原因之一。眨眼、心跳、血压、脑电波等医学指标在很大程度上可以反映人的疲劳瞌睡程度，尤其是被誉为疲劳瞌睡“金标准”的脑电波可以很好的反映人是否处于疲劳瞌睡状态。瞌睡在脑电图谱中的反映，典型的就是α波乃至θ波的出现。已有研究发现：慢α波（7-8Hz）对瞌睡初期时睁眼较为困难的疲劳状态敏感。事实上这种疲劳状态是驾驶员疲劳驾驶时的常见表现特征，具有潜在的危险；而θ波对入睡状态敏感，进入这种阶段是极度疲劳的表现，易导致严重的交通事故。因此，利用脑电仪器和视频设备测量人在驾驶环境下的脑电波值，可得到代表典型疲劳状态下的脑电波特征值。

脑电波心理测试技术应用

人在说谎时的心理变化必然引起一些生理参数（如肌电、脉搏、血压、呼吸、心跳、脑电波、声音、瞳孔等）的变化，它们一般只受自主神经系统的制约而不受大脑意识的控制，而脑电波技术可通过对犯罪嫌疑人大脑记忆的信息及其产生的脑电波进行检测，确定嫌疑人是否熟悉案情及现场，从而有助于判断嫌疑人是否有罪。在犯罪心理测试中，通过提问与案情相关的问题，可唤起作案人保存在大脑中的真实记忆，其关于犯罪过程的记忆会立刻被激活，在大脑的边缘系统等区域恢复起来，浮现起作案人经历过的相关的形象记忆、情绪记忆、动作记忆等，从而产生异于常人的脑电波：P300，P300是事件相关电位（Event Related Potential，ERP）中潜伏期在300ms左右出现的“正相诱发电位”，其潜伏期取决于刺激辨认速度，波幅则与受试者的注意程度和刺激的信息量成正比，已有研究表明，通过对采集到的脑电信号进行分析，可在靶刺激对应的信号中成功观察到P300，从而证明了在理论上，通过P300进行脑电测谎是可行的。

脑电波技术对着装压力舒适性的研究

脑电波能够反映人体精神状态的变化。所以，通过脑电波可确定一个人的意识处于什么样的状态，从而获得人体对外界的感觉信息。脑电波指标实现的是人神经生理反应的实时记录，因此利用脑波指标，可以将感觉的程度和过程进行跟踪和记录，来研究大脑感觉分析的高级认知活动及评价脑力负荷。有研究发现，着装舒适感与脑电波的特征指标ERP中的CNV成分存在着必然的联系。关联性负变（Contingent negative variation， CNV）又称条件负变化、伴随负变化、偶发负变化或期待波，它是一种刺激诱发的慢电位。每个人都有自己固有的CNV，并且在大约17， 18岁以后波形趋于稳定。因此，把CNV电位看作是一种具有连续性和稳定性的数量指标进行观测和分析。已有研究表明，穿着较强压力的调整型内衣对CNV的波幅产生了明显的影响，其波幅明显低于放松状态下的波幅，突出表现在CNV的晚期成分上。因此可以通过研究得出，ERP是评价服装压力舒适性的有效手段。

展望

有关脑电波技术在体育训练，疾病的诊断与治疗、安全驾驶、破案、对着装舒适性的判断等方面的大量报道，显示出脑电波技术在我们的生活、社会以及临床应用中的作用。脑电波技术作为一种新型的训练手段，其应用已逐渐被人们认识，脑电活动来源于大脑皮层神经元，与血管和结缔组织无关，但与年龄、感觉性刺激和机体的生理化学有关。我们可以设想，将来的研究重点可集中在足球运动员射门技能的训练、其他一些精神性疾病的诊断、失眠的治疗、注意力集中的训练等。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.025