人體生理課程 認識腦波

<本內容參考原廠資源，轉載請註明出處>

頭骨及皮膚保護每個人腦的重要組織。由於它們是極佳的絕緣體，因此要記錄單一神經元的訊號相當具有挑戰性。因此，在進行腦部手術、處理癲癇或腫瘤等病患時，方會考慮穿透頭骨並直接插入電極至大腦內部。但這樣的作法只會在絕對必要的情況下採用。

若要記錄單一神經元的訊號，電極必須直接與神經組織接觸，類似我們曾經透過蟑螂腿來演示神經元的電活動。然而，若想要記錄人體視覺皮質神經元對光的反應…

當大量的神經元同時處理相同任務時，我們可以透過放置在後腦勺頭皮表面的電極來觀察這種「同步」的活動。當你閉上眼睛時，視覺皮質不會接收到來自眼睛的複雜訊息(只有黑暗)，此時視覺皮質會進入一種同步的休閒模式，稱為α波，其訊號強度足以透過非侵入性手段檢測到

大腦的同步性與數據處理之間的關係可能很難理解，但一般來說，大腦的神經元越同步，産生的訊息處理就越少。這導致了一個悖論：我們在頭皮表面記錄的電訊號越强，你的大腦正在進行的活動就越不有趣(例如深層睡眠)，或者我們的大腦可能發生一些異常情况(例如癲癇，當某個區域的所有神經元同時快速射擊時，導致抽搐或更危險的後果)

大多情况下，當你高度集中注意力時，大腦中的許多神經元同時處理著多種訊息。當大腦的訊息量增加時，神經元之間會發生更多不同的交流，這在腦波中表現爲非常微弱的信號，很難從中理解含義。可以想像，在比賽中場休息時，體育場內每個人都在互相交談，如果你站在體育場外，聽到的只是無法辨認的嗡嗡聲，可能有許多有趣的事情正在被討論，但你卻無法察覺

然而，當體育場內的所有參與者都在做相同的事情時，例如跟著歌手唱同一首歌，我們當然可以很容易在體育場外聽到這首歌，儘管無法辨別每個聲音。這種情況類似於你的大腦在深度睡眠時產生的慢波，或者在閉眼時產生的α波

我們在體育場外可以觀察到最響亮的聲音是當選手成功得分時，因為場內的人群在同一時間大聲尖叫。當大腦中的神經元同時產生動作電位時，我們稱之為癲癇，這是非常危險的

無論是齊唱還是成功得分事件，我們可以說體育場的人群非常「同步」且「訊息量低」。在大腦中觀察到類似的同步性，但不需要進入睡眠或經歷癲癇事件。我們可以將電極放置於你的後腦勺上，觀察你睜開或閉上眼睛時視覺皮質的電活動。當你閉上眼睛時，傳送到你視覺皮質的訊息很少(黑暗)，因此視覺皮質進入同步狀態，這稱為「α節律」。這些α波是由德國科學家Hans Berger於1924年首次觀察到的。

那麼，我們在腦波(EEG)中實際記錄了什麼呢？我們正在觀察大腦皮質上層神經元的「振盪慢場」，尤其是「興奮型突觸後電位」。突觸後電位是指由神經元突觸中的神經傳導物質結合而引發的微小電位變化，對於大腦中訊息的編碼至關重要

當許多EPSP在大腦的特定區域同時發生，舉例來說，當你閉上眼睛並且視覺皮質神經元處於相似的「閒置」狀態時，我們能夠觀察到這些EPSP的累積效應，並於腦波(EEG)中呈現出來

實驗設備與材料

人體電訊號盒

搭配平台(手機、電腦或平板，需安裝Spike Recorder軟體)

>>實驗講義下載<<