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1、第一講 EEG信號基礎(chǔ),主講人：謝宏 信息工程學(xué)院,大腦的外部環(huán)境,人的大腦位于顱腔內(nèi)，大腦分為左右兩半球 腦組織外的顱骨、腦膜、血管、腦脊液和血-腦屏障等構(gòu)成了腦的物理、化學(xué)環(huán)境 正是這些理化環(huán)境的相對穩(wěn)定才保證了腦的正常生理功能,1腦膜(meninges)：硬膜(或稱韌膜)、蛛網(wǎng)膜和軟膜3層組成。,2腦脊液 腦脊液是一種比重低而清晰的液體，含有較多的電解質(zhì)(氯化納、氯化鉀、氯化鈣等)，及少量的蛋白質(zhì)和葡萄糖。,3腦屏障 血腦屏障(blood brain barrier) 血腦脊液屏障(blood cerebrospinal fluid barrier) 腦脊液腦屏障 (brain cere

2、brospinal fluid barrier),大腦的結(jié)構(gòu),人的大腦(Brain)包括左、右兩個半球及連接兩個半球的部分。 大腦半球被覆灰質(zhì)，稱大腦皮質(zhì)，其深部為白質(zhì)，或稱為髓質(zhì)。大腦兩半球間由巨束纖維（胼胝體，corpus callosum）相連。 腦主要包括大腦、間腦、小腦、中腦、腦橋及延髓等六個部分。,1腦的表面結(jié)構(gòu),2大腦皮層功能分區(qū),腦電的產(chǎn)生與測量,在大腦活動時，大腦外層皮質(zhì)細(xì)胞所產(chǎn)生的生物電將隨時間和空間出現(xiàn)變化 用置于頭皮表面的電極探測各點的電勢差隨時間的變化（EEG）。 頭皮電極測量的電勢差變化是大量腦細(xì)胞疊加的結(jié)果。,單極腦電記錄,活動位置,參考位置,雙極腦電記錄,記錄兩

3、個活動位置電位的差,電極的安放：10-20導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng),更多的導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng),如何放置電極,皮下針電極：醫(yī)院用于誘發(fā)電位等的檢測 表面濕電極：帶電極帽，電極灌注導(dǎo)電膏 表面干電極：帶電極帽,腦電波的分類,自發(fā)腦電：人的大腦皮層有自發(fā)的電活動，其電位隨時間發(fā)生變化，用電極將這種電位波形提取出來并加以記錄就可以得到腦電圖。 誘發(fā)腦電：如果給機體以某種刺激后經(jīng)過一定的潛伏期，在腦的特定區(qū)域出現(xiàn)的電位反應(yīng)，其特點是誘發(fā)電位與刺激信號之間有嚴(yán)格的時間關(guān)系。,自發(fā)腦電波形,波：頻率為1-3.5Hz，振幅為20-200V，在睡眠、深度麻醉、缺氧或大腦有器質(zhì)性病變時出現(xiàn)。 波：頻率為4-7Hz，振幅約為10-50V，在

4、困倦時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)處于抑制狀態(tài)時所記錄的波形。 波：頻率8-13Hz，振幅20-100V，可在頭的枕部檢測到，它是節(jié)律性腦電波中最明顯的波。 波：波頻率約為1330Hz，振幅約為5-20V,是一種快波，波的出現(xiàn)一般意味著大腦比較興奮。,自發(fā)腦電的時域與頻域波形,normal signal,theta band,alpha band,beta band,gamma band,0 1000 Hz,4 8 Hz,13 30 Hz,8 12 Hz,30 100 Hz,誘發(fā)電位,+,_,strobe light flashes, elicits evoked potential +EEG:,+,EP,

5、EEG,=,“single trial”,常用的誘發(fā)電位,視覺誘發(fā)電位(pattern reversal visual evoked potential，PR-VEP), 腦干聽覺誘發(fā)電位(brain stem auditory evoked potential，BAEP) 體感誘發(fā)電位(somatosensory evoked potential，SEP)。 誘發(fā)電位較小，完全淹沒在自發(fā)腦電信號中，一般要采用疊加平均處理提高信噪比。,Event-related potentials (ERPs),The raw signal with stimuli presentations,The av

6、eraging of the raw signal epochs leading to the ERP,腦電信號的特點,幅度：0.1 100 V 頻帶: 0.5 3000 Hz 干擾信號：眼電干擾、肌電干擾、工頻干擾、環(huán)境電磁噪聲干擾等 信號源的內(nèi)阻大，且具有時變性,腦電信號放大器,高放大倍數(shù) 高輸入阻抗 低噪聲 適當(dāng)?shù)耐l帶 高共模抑制比 低漂移,腦電信號采集系統(tǒng),采集系統(tǒng)設(shè)計注意事項,ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)的轉(zhuǎn)換頻率要高于放大器通帶上限截止頻率的兩倍以上，一般5-10倍。 ADC的精度位數(shù)一般有兩位損失，因此要結(jié)合具體應(yīng)用選擇放大器的倍數(shù)與ADC位數(shù)。,在不同輸入電壓范圍和ADC位數(shù)精度組合下采集系統(tǒng)最小識別電位,