脑电的简介

1 脑电的简介

脑部神经活动是在胎儿时期的第17-23周开始的，据说自始至终的由大脑整合的电信号展示的不仅仅是大脑的功能而且还有身体的信息。这一设想推动我们把高级数字信号处理器方法应用到脑电上，因此，也为后面的章节奠定了基础。

尽管这本书到处都表达了作者企图评论脑部活动的生理学方面，有好几个争议不得不强调一下，那就是起源的本质，实际模型和媒介特性。这个媒介明确了神经元（即所谓的信号源）到电极（传感器所在的位置）的路径。

如果理解了脑神经元功能和脑神经生理学性能，以及构成生成信号的机制，那么就很容易的理解他们的记录是至关重要的，这是针对于使用这些信号来检测，诊断和至于脑混乱和相关疾病的人来说。那么一篇简介的脑电史首先被介绍。

1.1发展史

Carlo Matteucci(1811–1868)和Emil Du Bois-Reymond(1818–1896)是第一批注册电信号的学者，使用检流计检测肌肉神经紧张发出的电信号，定义了神经生理学的概念。然而，由Hermann Von Helmholz提出的动作流已经阐明，也证实了肌肉收缩所产生的负面变化。

Richard Caton (1842–1926),来自英国利物浦的一位科学家，使用一个检流计把两个电极放到一个受试者的头皮上，由此在1875年首次以电信号的形式记录了大脑的活动。从那以后，电子-脑-图的概念就被结合在一起，以至于EEG自此以后往往用来表示大脑的电子神经活动。

Fritsch(1838–1927)和Hitzig(1838–1907)发现人类大脑可以接受电刺激。Vasili Yakovlevich Danilevsky(1852–1939)跟随Caton的工作，通过对大脑生理学的研究，在1877年完成了他的一篇博士生论文。在这次工作中，他通过电刺激研究了大脑活动以及动物自发的脑电活动。

把癫痫发作和异常放电联想到一起的观点由Kaufman提出的。Pravidch-Neminsky (1879–1952),一位俄罗斯生理学家，在1912年记录了一只狗完整头骨的硬脑壳脑电。他发现正常情况下每秒12-14周期的节奏，处于窒息情况下时就会变慢，后来他把这一规律叫做脑电。

人类脑电信号的发现者是Hans Berger (1873–1941)，在1920年，开始了人类脑电信号的研究。在几乎所有脑电图技师中，Berger是众所周知的。在1910年，开始致力于用一个弦线检流计，之后转移到一个较小的Edelmann模型里，1924年之后，又转移到一个较大的Edelmann模型里。1926年的时候，Berger开始使用更强大的西门子双线圈检流计（达到每秒130uV的敏感度）。1929年，首次做出了人类脑电的报告，在相纸上记载了持续1-3分钟的记录。在这次记录中，仅使用的是单通道双极额枕引线的方法。1924年脑电方面的记录

非常受欢迎。Berger 在1929年发布的第一篇报道中包含了阿尔法节律作为脑电信号的重要部分，在本章后面将会阐述到，以及阿尔法阻塞响应。

20世纪30年代，Berger开始从事第一篇睡眠纺锤波的脑电记录。之后报道了人类大脑缺氧的影响，几个分散局部的大脑紊乱的本质，给出了癫痫样放电的模糊概念。在此期间由Kornm¨uller领导的在德国柏林创办的另一组提供了更为精密的脑电报告。Berger也对大脑定位感兴趣，尤其是对大脑肿瘤的定位。同时也发现了精神活动与脑电信号变化的相关性。

来自柏林这组的Toennies (1902–1970),研究出第一套针对于脑电位报告的生物放大器。1932年，Rockefeller基金会后来研究出一个差分放大器，用来记录脑电信号。多通道记录的重要性和使用大量电极覆盖更广泛的大脑区域得到Kornm¨uller的认可。Fischer 和L¨owenbach提出了第一个专注于癫痫表现的EEG工作和第一个癫痫峰值的演示。

在英国，W. Gray Walter成了临床脑电图学的先锋者，发现了缓慢的大脑活动(三角波)的焦点。这个三角波在大脑异常的诊断上发起了巨大的临床兴趣。在布鲁塞尔，Fredric Bremer (1892–1982)发现处于警戒状态时传入信号的影响。

在大约1934年的时候，北美洲开始了关于脑电信号的研究活动。在这一年里，Hallowell Davis阐明了一个好的阿尔法节律，对他自己来说。在这个日期左右，对于外围神经电位的研究中，美国圣路易斯大学的研究组使用了一个负极射线示波器。20世纪30年代脑电信号的研究工作开始在波士顿的哈佛大学和爱荷华大学进行。在这些年里，由Fredric Gibbs进行的癫痫发作的研究是脑电信号的主要工作，因为癫痫发作疾病领域是他们最大效益的领域。从历史观点来说，癫痫学被划分为两个时期：脑电出现的前期和后期。Gibbs 和Lennox采纳了Fischer的观点，基于他对苦味毒以及从动物到人类癫痫学方面其对皮质脑电的影响的这两方面研究。在假定癫痫小发作的一个案例中以及一个具有普遍轻度瘫痪的病人处于重点运动性癫痫发作期间，Berger说明了几个突发性脑电疾病的例子。作为北美洲的另一些脑电图的伟大先驱，Hallowel和Pauline Davis是最早的一批研究者，研究人类睡眠期间脑电的性质。A. L. Loomis, E. N. Harvey和G. A. Hobart是第一批研究人类睡眠脑电模式和睡眠阶段的人。在麦吉尔大学期间，H. Jasper在发现自己的合适职业是基础临床癫痫学以前，研究了相关行为障碍。

1947年，美国成立了脑电图社会。在此期间第一届国际脑电图大会在英国伦敦举办。尽管在德国的脑电研究仍然受限于柏林，但是日本因为Motokawa在脑电节律方面的研究工作而获得关注。在这些年里，神经生理学家通过解剖学方法演示了丘脑皮质层的关系。这也导致了脑中心癫痫学概念的发展。

贯穿20世纪50年代，脑电工作已经延伸进很多领域。在这段时间里，一处癫痫灶的外科手术变得很流行，同时这本书——Epilepsy and the Functional Anatomy of the Human Brain (Penfiled and Jasper)也出版了。此间，微电极诞生了，组成部分是金属(例如钨)或者玻璃，装满电解质例如氯化钾，其直径小于3μm。