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1、第一讲 EEG信号基础,主讲人：谢宏 信息工程学院,大脑的外部环境,人的大脑位于颅腔内，大脑分为左右两半球 脑组织外的颅骨、脑膜、血管、脑脊液和血-脑屏障等构成了脑的物理、化学环境 正是这些理化环境的相对稳定才保证了脑的正常生理功能,1脑膜(meninges)：硬膜(或称韧膜)、蛛网膜和软膜3层组成。,2脑脊液 脑脊液是一种比重低而清晰的液体，含有较多的电解质(氯化纳、氯化钾、氯化钙等)，及少量的蛋白质和葡萄糖。,3脑屏障 血脑屏障(blood brain barrier) 血脑脊液屏障(blood cerebrospinal fluid barrier) 脑脊液脑屏障 (brain cere
2、brospinal fluid barrier),大脑的结构,人的大脑(Brain)包括左、右两个半球及连接两个半球的部分。 大脑半球被覆灰质，称大脑皮质，其深部为白质，或称为髓质。大脑两半球间由巨束纤维（胼胝体，corpus callosum）相连。 脑主要包括大脑、间脑、小脑、中脑、脑桥及延髓等六个部分。,1脑的表面结构,2大脑皮层功能分区,脑电的产生与测量,在大脑活动时，大脑外层皮质细胞所产生的生物电将随时间和空间出现变化 用置于头皮表面的电极探测各点的电势差随时间的变化（EEG）。 头皮电极测量的电势差变化是大量脑细胞叠加的结果。,单极脑电记录,活动位置,参考位置,双极脑电记录,记录两
3、个活动位置电位的差,电极的安放：10-20导联系统,更多的导联系统,如何放置电极,皮下针电极：医院用于诱发电位等的检测 表面湿电极：带电极帽，电极灌注导电膏 表面干电极：带电极帽,脑电波的分类,自发脑电：人的大脑皮层有自发的电活动，其电位随时间发生变化，用电极将这种电位波形提取出来并加以记录就可以得到脑电图。 诱发脑电：如果给机体以某种刺激后经过一定的潜伏期，在脑的特定区域出现的电位反应，其特点是诱发电位与刺激信号之间有严格的时间关系。,自发脑电波形,波：频率为1-3.5Hz，振幅为20-200V，在睡眠、深度麻醉、缺氧或大脑有器质性病变时出现。 波：频率为4-7Hz，振幅约为10-50V，在
4、困倦时，中枢神经系统处于抑制状态时所记录的波形。 波：频率8-13Hz，振幅20-100V，可在头的枕部检测到，它是节律性脑电波中最明显的波。 波：波频率约为1330Hz，振幅约为5-20V,是一种快波，波的出现一般意味着大脑比较兴奋。,自发脑电的时域与频域波形,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,诱发电位,+,_,strobe light flashes, elicits evoked potential +EEG:,+,EP,
5、EEG,=,“single trial”,常用的诱发电位,视觉诱发电位(pattern reversal visual evoked potential，PR-VEP), 脑干听觉诱发电位(brain stem auditory evoked potential，BAEP) 体感诱发电位(somatosensory evoked potential，SEP)。 诱发电位较小，完全淹没在自发脑电信号中，一般要采用叠加平均处理提高信噪比。,Event-related potentials (ERPs),The raw signal with stimuli presentations,The av
6、eraging of the raw signal epochs leading to the ERP,脑电信号的特点,幅度：0.1 100 V 频带: 0.5 3000 Hz 干扰信号：眼电干扰、肌电干扰、工频干扰、环境电磁噪声干扰等 信号源的内阻大，且具有时变性,脑电信号放大器,高放大倍数 高输入阻抗 低噪声 适当的同频带 高共模抑制比 低漂移,脑电信号采集系统,采集系统设计注意事项,ADC(模数转换模块)的转换频率要高于放大器通带上限截止频率的两倍以上，一般5-10倍。 ADC的精度位数一般有两位损失，因此要结合具体应用选择放大器的倍数与ADC位数。,在不同输入电压范围和ADC位数精度组合下采集系统最小识别电位,
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