創(chuàng)新者：劉 洋 鐘秀宏 田 敏

腦電生物技術應用

創(chuàng)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(fā)明的一種利用計算機跟蹤在不同情緒狀態(tài)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(nèi)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(fā)明的一種利用計算機跟蹤在不同情緒狀態(tài)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(nèi)外研究的焦點，因此，本文主要就近幾年國內(nèi)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(fā)現(xiàn)，腦電波是神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)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(fā)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(jīng)研制出一種腦電波狀態(tài)系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)能準確測量射擊運動員在射擊時的心理狀態(tài)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(tǒng)已被證明是非常成功的。

射箭項目的技術特點就是動作穩(wěn)定、細節(jié)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(huán)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(jù)腦電波測得的數(shù)據(jù)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(jié)奏合理、動作效率提高，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(nèi)神經(jīng)化學傳遞物質的測定，可以反映運動員訓練過程中，腦內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)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(xiàn)實意義，這也是國際上的發(fā)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(jù)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(huán)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(lián)想記憶、觸覺記憶明顯改善，對ADHD患者進行多次治療后發(fā)現(xiàn)短期視覺記憶改善，同時發(fā)現(xiàn)反映聽覺記憶的韋氏智力測試中的數(shù)字廣度測試也明顯改善，也有研究分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)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(jīng)癥

焦慮神經(jīng)癥患者腦電波特點：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(jīng)過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、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(jīng)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(jù)統(tǒng)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(shù)十萬人傷亡。研究發(fā)現(xiàn)，利用腦電圖分析技術可檢測與判定酒后駕駛，經(jīng)過實驗記錄得到的腦電數(shù)據(jù)，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(fā)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(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，在酒后駕駛過程中，腦電波的變化是飲酒對駕駛員神經(jīng)系統(tǒng)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(fā)生的主要原因之一。眨眼、心跳、血壓、腦電波等醫(yī)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(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）對瞌睡初期時睜眼較為困難的疲勞狀態(tài)敏感。事實上這種疲勞狀態(tài)是駕駛員疲勞駕駛時的常見表現(xiàn)特征，具有潛在的危險；而θ波對入睡狀態(tài)敏感，進入這種階段是極度疲勞的表現(xiàn)，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(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(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(chǎn)生的腦電波進行檢測，確定嫌疑人是否熟悉案情及現(xiàn)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(tǒng)等區(qū)域恢復起來，浮現(xiàn)起作案人經(jīng)歷過的相關的形象記憶、情緒記憶、動作記憶等，從而產(chǎn)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(xiàn)的“正相誘發(fā)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(tài)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(tài)，從而獲得人體對外界的感覺信息。腦電波指標實現(xiàn)的是人神經(jīng)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(fā)現(xiàn)，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(lián)系。關聯(lián)性負變（Contingent negative variation， CNV）又稱條件負變化、伴隨負變化、偶發(fā)負變化或期待波，它是一種刺激誘發(fā)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(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)量指標進行觀測和分析。已有研究表明，穿著較強壓力的調(diào)整型內(nèi)衣對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(jīng)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