脑电时域分析系列之脑电节律概述

 

 

EEG信号特征

 

波形：EEG 信号波形多样，常见形态包括正弦波（如α波）尖波（如癫痫放电）和棘波（如局灶性异常）。根据脑电波沿基线偏转的次数分为：单相波、双相波和三相波；根据波形分为：正弦样波、多形性波、弓形波（梳状波）、棘波、尖波；由2个或2个以上相连续的波组成复合波：棘慢复合波、尖慢复合波、多棘波、多棘慢复合波等。

 

 

 

电压：范围通常为10-100μV，振幅受神经元排列方向（如锥体细胞垂直皮层表面）及同步化程度影响，大小反映了信号的强度。

 

 

 

重复频率：由神经元集群振荡的周期性决定，不同频率的信号与大脑的不同状态和功能相关，例如α波的8-13 Hz频率与丘脑-皮层回路的节律性活动相关。

 

 

空间分布：不同频段节律具有脑区特异性，如α波在枕叶优势分布，β波在感觉运动区活跃。

 

 

 

出现方式（节律性、连续性、同步性、对称性）：正常的 α 节律具有明显的节律性呈现规则的正弦波形态；而异常脑电图可能会出现节律紊乱的情况。连续性方面，正常脑电图的背景活动一般具有一定的连续性，若出现中断或异常的间歇，则可能是异常表现。同步性指不同脑区的EEG信号在时间上的一致性，如 α 节律在双侧半球通常具有较好的同步性；对称性则是指 EEG 信号在双侧大脑半球对应区域的相似程度，正常情况下，双侧半球的 EEG 信号在频率、振幅和波形等方面应基本对称，若出现不对称，可能提示存在神经系统疾病 。

频率分类

 

频段名称	频率范围（Hz）	主要出现状态	生理/病理意义
δ波	0.1 - 4	深度睡眠（N3期）、婴儿清醒状态	成人清醒状态出现提示严重脑损伤（如脑肿瘤、脑炎）或代谢异常（如肝性脑病）
θ波	4 - 8	浅睡眠（N1期）、儿童清醒状态	成人弥漫性θ波与注意力缺陷、轻度认知障碍或创伤性脑损伤相关
α波	8 - 13	闭眼放松状态、枕叶优势分布	睁眼抑制（α阻断现象）；局灶性α节律异常提示枕叶缺血或占位性病变
β波	13 - 30	认知任务、感觉运动区活跃	过度β活动与焦虑症、苯二氮䓬类药物作用相关；局灶性β抑制提示运动障碍
γ波	30 - 80	多感官整合、高级认知活动	静息态γ波异常增强与精神分裂症相关；任务态γ同步化缺陷见于自闭症
HFOs	>80	癫痫发作期、致痫灶区域	高频振荡（HFOs, 80-500 Hz）是致痫灶定位标志，与癫痫手术预后密切相关

 

 

 

 

 

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脑电节律的时域特征

 

 

δ（0.1 - 4Hz）：高振幅（>100 μV），宽基底正弦波，周期长达250-2000 ms

 

 

 

θ（4 - 8Hz）:中等振幅（20-100 μV），规则正弦波，常以短程爆发形式出现

 

 

 

α（8 - 13Hz）:纺锤形调幅正弦波，振幅10-50 μV，闭眼时枕区显著增强

 

 

 

β（13 - 30Hz）:低振幅（<20 μV），快速振荡，常叠加于慢波之上

 

 

以及γ（30 - 80Hz）：极低振幅（<10μV），高频振荡，需高采样率设备捕捉及癫痫研究中的高频振荡（HFOs，>80Hz）:极短时程（<10 ms），低振幅振荡，常与癫痫样放电共存。

 

 

 

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时域分析的关键参数

振幅

 

 

振幅是波形的高度，本质上是电压的代表量，在头皮上以微伏为单位进行测量。正常成人的大脑在头皮上的振幅为 10 到 100 微伏，主要在 10 - 50 微伏范围内。对于癫痫样放电和其他活动，明确放电或模式（低、中或高）的振幅是描述符的重要组成部分。

 

 

峰值振幅：波形在某一时间点的最大正向或负向偏移值，反映瞬时神经活动的强度。

 

 

平均振幅：信号在时间窗口内的平均电压水平，常用于评估基线活动或整体激活水平。

 

 

峰-峰值：相邻波峰与波谷之间的最大差值，反映信号的动态范围。

 

 

均方根振幅：信号能量的综合度量，计算为时间窗口内电压值的均方根。

 

 

α波振幅在闭眼放松时可达50 μV，睁眼后降至10 μV以下

 

波形对称性

 

 

定义：波形上升沿与下降沿的时间对称性。

 

 

脑电图波形的对称性是指左右大脑半球之间的电活动是否对称。通过观察波形的对称性来判断大脑半球之间的功能是否平衡。

 

 

局灶性尖波（如颞叶癫痫）常表现为不对称的陡峭上升支

 

 

节律稳定性

 

 

定义：波形周期和振幅在时间维度上的变化程度。

 

 

脑电波节律稳定性是指大脑电活动在特定频率（如 α、β、θ、δ 波）上的持续性、规律性及抗干扰能力，反映神经元网络的动态平衡与功能整合。其核心表现为频率带宽的窄化（如 α 波集中于 8-12Hz）、振幅波动的可控性（如睡眠慢波的周期性）及跨状态的适应性（如认知任务中 β 波的稳定增强）。

 

 

示例：稳定α节律（振幅变异<10%）提示正常觉醒状态；片段化β节律（周期不规则）常见于焦虑症或注意力缺陷多动障碍（ADHD）。

稳定α节律

 

 

其他关键参数

 

 

波形持续时间：棘波（<70 ms）与尖波（70-200 ms）的区分对癫痫诊断至关重要；睡眠纺锤波持续0.5-2秒，是N2期睡眠的标志。

 

 

相位同步性：跨脑区相位同步（如θ-γ跨频耦合）与记忆巩固相关；病理状态下（如癫痫发作）可能出现全脑相位同步异常。

 

 

波形复杂度：通过熵值量化波形不规则性，阿尔茨海默病患者EEG复杂度降低.

 

 

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回映产品:可穿戴32通道脑电采集仪

 

 

 

这款便携脑电采集设备创新性地采用Type-C接口直接连接电极，以非常便捷精简的方式实现了32通道脑电信号的同步采集。该设备特别加强了对高原环境的适应性，即使在空气稀薄的高海拔地区也能稳定工作。配套的脑电帽采用新型盐水电极，相比传统需要涂导电膏的湿电极，省去了复杂的准备步骤，佩戴时间从原来1-2小时缩短到约15分钟（使用前只需简单地浸泡在盐水中即可）。整套设备操作简单，开机即用，从实验室到户外场景都能快速完成脑电检测。 

 

 

 

适用范围:多通道生理参数采集

 

 

 

基本参数

 

采样率：≤ 16KSPS，每个通道独立可控制；

共模抑制比：≥ 120dB； 

 

 

系统噪声：≤ 5uVrms； 

 

 

模数转换率：24 位； 

 

 

输入信号范围：±375mVpp； 

 

 

通频带：直流耦合放大，保留全部低频信号； 

 

 

事件同步输入：无线同步，时间精度＜ 1ms； 

 

 

供电方式：可充电锂电池； 

 

 

工作时间：单电池供电不低于 4 小时； 

 

 

优势：可支持高原环境采集。