脑电伪迹全解析：类型、成因与影响

 

 

在脑电信号研究领域，脑电伪迹是影响数据准确性的关键因素。深入了解脑电伪迹，对获取可靠脑电数据、推动脑科学研究意义重大。

 

脑电伪迹的产生根源

脑电信号由大脑神经元电活动产生，极其微弱，通常处于几十微伏的低振幅范围。在记录过程中，各种干扰信号混入其中，形成脑电伪迹。其产生源于记录环境的复杂性以及人体自身生理活动的多样性。脑电伪迹主要分为两类，一是生理伪迹：人体的眼部活动、肌肉收缩、心脏跳动等生理活动产生的电信号；二是技术伪迹：环境中的电子设备、电源线路产生的干扰。

 

 

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不同类型脑电伪迹

生理伪迹

1.眼部活动伪迹：眼睛活动时，角膜和视网膜间的电位差产生眼电（EOG）信号。眨眼时，会在额部通道形成高幅度电压峰值；眼球横向运动则产生盒状电位偏转 。这些伪迹主要集中在 delta 和 theta 频段，易与大脑低频信号混淆，干扰大脑认知活动相关脑电信号的分析。下图是不同眼电信号的波形特征、EOG通道的光谱轮廓和在额叶与顶叶通道的投影、脑电地形图。

眨眼眼电信号伪迹、垂直EOG光谱及脑电地形图

 

 

 

 

眼球运动眼电信号伪迹、水平EOG光谱及脑电地形图

 

 

 

2.肌肉活动伪迹：肌肉收缩产生的肌电图（EMG）信号会干扰脑电信号。头部肌肉活动时，伪迹幅度与肌肉收缩强度相关，频率覆盖 20Hz - 300Hz，涵盖大部分脑电频谱，在 beta 和 gamma 频段尤为明显，影响脑电信号相关研究结果的准确性。

 

叩齿和肩颈紧张肌电伪迹

 

 

 

 

3.心脏活动伪迹：心脏电活动产生的心电图（ECG）信号，即脉搏伪迹，在头皮上幅度较低，但因电极位置和身体形状差异，会在脑电信号中呈现节律性畸变。其频率成分与脑电频段重叠，在癫痫研究中可能被误判为癫痫样活动。

心电伪迹

 

 

 

 

 

4.其他生理伪迹：出汗使皮肤导电性改变，产生影响脑电信号基线的缓慢漂移电压；呼吸时胸部和头部运动，在睡眠记录中会改变电极与头皮接触，这些低频伪迹影响脑电信号的时间和幅度特征。

出汗（左）和身体运动（右图）时脑电信号基线漂移

 

 

 

技术伪迹

1.线路噪声与电磁干扰：交流电在电线中流动产生的线路噪声，频率多为 50Hz 或 60Hz，电子设备也可能成为噪声源。这些干扰叠加在脑电信号上，在频谱图呈现尖峰，降低脑电信号质量。

 

 

2.电极相关伪迹：电极与头皮接触不良，由帽子松动等原因引起，会使信号不稳定，出现缓慢漂移或 “电极跳变”。“电极跳变” 干扰单个通道，接触不良的漂移影响多个通道，严重影响记录准确性。

 

 

3.电缆运动伪迹：脑电图电缆移动改变导电性能，产生瞬态信号变化。电缆摆动引入的振荡若与脑电信号频率重叠，会干扰信号采集分析。

 

线路电磁干扰（左）与电极相关（右）伪迹

 

 

综上所述，脑电伪迹严重阻碍脑电信号分析研究。它降低信号信噪比，掩盖大脑真实电活动信号，使微弱的认知相关脑电信号难以被识别分析。伪迹增加数据变异性，干扰实验观察结果，导致多次实验数据波动大，无法准确反映大脑活动规律。在癫痫诊断等应用场景中，伪迹还可能被误判为大脑异常活动，造成错误诊断，影响患者治疗。

 

 

 

在实际脑电信号研究中，精准可靠的设备对克服这些挑战、获取有效数据至关重要。我司推出的可穿戴情绪识别设备，便是这样一款能够在复杂的脑电信号环境中发挥重要作用的产品。

 

 

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回映产品  

可穿戴情绪识别设备是一个综合情绪识别平台。该平台通过实时采集 EEG 脑电、EDA 皮电、EHOG/EVOG 眼电、心率、血氧、温度、姿态等生理参数进行情绪的效价、唤醒度等分析。

适用范围:认知科学、运动科学、 工效学、 人机交互、虚拟现实研究。

 

基本参数

 

采样率：最高 16KHZ；

共模抑制比：≥ 100dB；

噪声：≤ 5uV；

输入阻抗：≥ 1000MΩ；

脑电EEG：2~100uV；

皮电EDA/GSR：0.5uV~0.2mV，1~100Hz；

血氧SPO2：35-99%；

心率：30-250bpm；

TMEP：-55℃ ~150℃，精度 0.1℃；

眼电EHOG/EVOG：50~3500uV， 0.1~100Hz；

加速度ACC：±2g、±4g、±8g、±16g 范围可调；

陀螺仪GYR：±250° /sec、±500° /sec、±1000° /sec、±2000° /sec 范围可调；

刺激强度：-2mA~2mA 连续可调，调节分辨率0.01mA，输出电流误差 <=±10%；