生物感測器原理與應用 腦波圖之分析及應用
Biosignal 人體上有 Action Potential 的地方, 即有電流,接上 Transducer 後,可 測得生理訊號。
Nerve and Muscle Potential 肌肉傳導: 心電圖 ECG 肌電圖 EMG 神經傳導: 視網膜電圖 ERG 腦波圖 EEG
Brain Waves 大量的神經纖維同時放射,產生強力電流。 大量的神經元部分放射,產生長期的電流。 -- 不會產生動作電位 -- 通常腦波由其引起 **腦波的強度與腦幹 (Brain Stem) 或網狀活 化系統 (Reticular Activating Sys.) 的丘腦部位 (Thalamus) 之活性大小有密切的關係
Reticular Formation
Thalamus
Cerebral Cortex
Anatomy of Cerebral Cortex 500 ~ 1000 億神經元
Electroencephalogram a graphic tool for evaluating the electrical events within the brain.
Brain Waves and EEG 1929 Hans Berger (德國精神科醫生) 做出兒子的腦波 而頻率範圍由數秒一次到每秒 50 次以上 腦波的特性主要決定於大腦皮質活性的程度 在醒覺、睡眠和昏迷之間,腦波有明顯的變化 大多數時間,EEG 的腦波都不規則,且無一般式可循 有時會出現特殊的型式:正常人的 α,β,θ,δ 波 或是腦異常如癲癇病人會出現特殊的型式
Normal EEG
Wave 8 ~ 12 Hz 所有正常人清醒在安靜、休息的大腦活動狀態下皆會出現 在頭皮的枕區 (Occipital) 最強烈,在頂區 (Parietal) 也可記錄到 具節律性 (Rhythm),約 50 μV 睡眠時,會完全消失;皮質與視丘沒有連結就不能發生 注意力集中於某種精神活動,會由一種不一致、高頻率但 低電位的腦波所取代
β Wave ≧ 13 Hz 大部分出現於中樞神經系統被活化或有壓力時 在頭皮的額區 (Frontal) 最強烈,在頂區 (Parietal) 也可記錄到 具節律性,低振幅 在睡眠之淺睡期,第一及第二期會增加
θ Wave 4 ~ 7 Hz 主要出現在小孩的頂區 (Parietal) 和顳區 (Temporal)。 但有些成人在情緒受到壓力時,尤其失望和挫折, 也可記錄到 在許多腦疾患者可記錄到 不具節律性
δ Wave ≦ 3 Hz 出現在深度睡眠、嬰兒和嚴重器官性腦疾病。 將動物作皮質 (Cortex) 下橫切,使視丘 (Thalamus) 與皮質分開 結果皮質也會出現 δ 波;因此它是發生於皮質的活性 在很深的慢波 (Slow Wave) 睡眠中也會發生,可能此時皮質已 從網狀活化系統的影響中脫逃出來了 不具節律性
Localization of Brain Tumors
Epilepsy
Sleep Slow Wave Sleep 慢波睡眠 睡眠的第一小時為慢波睡眠 無夢睡眠:偶仍有夢魘,但不會記得 REM Sleep (Rapid Eye Movement) 迅速動眼睡眠 REM 週期性出現,佔約 25 %,約 90 分鐘出現一次 持續約 5 ~ 30 分鐘,經常與作夢有關 此其腦部活動與醒覺狀態下很類似,但不容易喚醒 一般都在此期醒覺 睡眠的生理意義?
Brain Waves in Sleep