美科學(xué)家有望實(shí)現(xiàn)人類大腦電波精細(xì)解碼

1、.美科學(xué)家有望實(shí)現(xiàn)人類大腦電波精細(xì)解碼大腦承受外界信息的刺激，如視聽信號(hào)以物理、化學(xué)形式存在，而神經(jīng)系統(tǒng)只能以神經(jīng)脈沖的形式傳遞信息，因此必須把各種物理、化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率、節(jié)奏、波長(zhǎng)等神經(jīng)脈沖來(lái)表示不同的信息，這一過(guò)程稱為編碼。就像人們調(diào)節(jié)收音機(jī)的頻率，科學(xué)家目前已在利用一種腦皮層電流描記的方法，準(zhǔn)確描記大腦活動(dòng)時(shí)的頻率、波長(zhǎng)等神經(jīng)脈沖并對(duì)其進(jìn)展分析，以獲得有關(guān)大腦意識(shí)的更多詳情，幫助人們從一個(gè)全新角度理解大腦的工作機(jī)制。腦生理學(xué)的三種工具多年來(lái)，神經(jīng)科學(xué)家一直在分析大腦在何時(shí)何地會(huì)活潑。最近，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員使用了腦皮層電流描記法，這是一種用臨時(shí)放置于大腦皮層外表的電極陣列來(lái)監(jiān)測(cè)大

2、腦的技術(shù)?！胺治龃竽X功能，通常集中于大腦的哪個(gè)部位、什么時(shí)候產(chǎn)生活潑。醫(yī)學(xué)院的埃里克·里奧薩德說(shuō)，而分析大腦活動(dòng)的頻率、波長(zhǎng)為研究腦生理學(xué)提供了除腦電圖EEG、功能性核磁共振成像fMRI以外的第三種主要手段。功能性核磁共振成像技術(shù)主要是利用磁振造影來(lái)測(cè)量神經(jīng)元活動(dòng)所引發(fā)的血液動(dòng)力的改變，在大腦中定位某個(gè)功能區(qū)。腦電圖那么是將電極放在頭皮上，許多神經(jīng)元同時(shí)放電就產(chǎn)生了腦電波，經(jīng)腦電圖機(jī)放大后記錄在專門的紙上，得出一定波形、波幅、頻率和位相的曲線即為腦電圖。放電頻率決定了大腦活潑頻率或波長(zhǎng)，這是可以用赫茲或秒周期來(lái)計(jì)量的。腦電圖對(duì)癲癇診斷價(jià)值最大，用腦電圖監(jiān)控外傷或癲癇病人的意識(shí)，可以幫

3、助確定診斷和分型，對(duì)診斷腦腫瘤或損傷有一定幫助，也可用來(lái)研究睡眠。相比于腦電圖，腦皮層電流描記法能直接記錄來(lái)自大腦皮層的腦波數(shù)據(jù)。在臨床上，里奧薩德和其他神經(jīng)外科醫(yī)生用這種方法來(lái)鑒別抗癲癇藥物作用源區(qū)，繪制出這些區(qū)域以便通過(guò)外科手術(shù)去除病灶。得到病人允許后，他們將電極陣列放在癲癇病人顱骨以下的大腦皮層外表，監(jiān)控大腦活動(dòng)波譜，以找到抗癲癇藥物在大腦中的作用源區(qū)，與傳統(tǒng)的腦電波監(jiān)控手段相比，這種方法獲得的結(jié)果要更加詳細(xì)。精細(xì)解碼腦電波利用電極陣列搜集大腦活潑性頻率的數(shù)據(jù)，可以獲得更多重要的內(nèi)部觀察資料。里奧薩德既是神經(jīng)外科教授，也是神經(jīng)生物學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程教授。他說(shuō)：“EEG只能監(jiān)控40赫茲及以下

4、的頻率，但是腦皮層電流描記讓我們能對(duì)500赫茲以下頻率的腦電波活動(dòng)進(jìn)展監(jiān)控，從而能完好地研究大腦活動(dòng)的生理機(jī)制，得到更好的信號(hào)，并能更準(zhǔn)確地定位信號(hào)的來(lái)源去向。里奧薩德和同事通過(guò)電極陣列來(lái)觀察外科麻醉后的意識(shí)減弱和恢復(fù)過(guò)程，研究結(jié)果發(fā)表在去年12月出版的美國(guó)?國(guó)家科學(xué)院院刊?上。他們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)頻率都產(chǎn)生了不同的信息，這顯示出不同的神經(jīng)回路會(huì)如何隨著意識(shí)的減弱而變化。在失去意識(shí)過(guò)程中，按某種順序發(fā)生了一系列變化，在恢復(fù)意識(shí)的過(guò)程中以相反的順序重復(fù)。某個(gè)頻率區(qū)的活動(dòng)性稱為伽瑪帶，被認(rèn)為是神經(jīng)元與其附近神經(jīng)元之間交流傳輸信息的表現(xiàn)，隨著伽瑪帶頻率的下降或回歸，病人失去或恢復(fù)意識(shí)?！安还懿∪寺樽淼糜卸嗌?，某個(gè)大腦網(wǎng)絡(luò)總是以很低的頻率保持活潑性不變，里奧薩德說(shuō)，“大腦活潑性頻率上下頻之間有著某種關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)也不會(huì)變，我們推測(cè)這可能與某些記憶回路有關(guān)。在另一篇發(fā)表于2月9日?神經(jīng)科學(xué)雜志?上的研究論文中，里奧薩德和同事證明了，大腦特定區(qū)域的波長(zhǎng)可以用來(lái)測(cè)定該區(qū)域在當(dāng)時(shí)執(zhí)行的功能。他們將一個(gè)電極放在多個(gè)不同的腦區(qū)，包括語(yǔ)言中樞測(cè)量腦活性數(shù)據(jù)，集中分析這些數(shù)據(jù)顯示，病人的許多信息可通過(guò)腦區(qū)中的活性高頻帶獲得。比方：是否聽到了一個(gè)單詞？是否準(zhǔn)備說(shuō)出一個(gè)他聽到或看到的單詞？是否正在說(shuō)一個(gè)他聽到或看到的單詞？“一直以來(lái)，我們把大腦活動(dòng)頻率作為一個(gè)整體，用來(lái)研究一個(gè)現(xiàn)象，但我們發(fā)現(xiàn)這些頻率并非毫無(wú)差