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各位观众大家晚上好，我是中科院心理研究所胡理。非常感谢《脑客中国》平台和中国心理学会脑电相关技术专委会的邀请，能成为《脑客中国》平台第6位分享心得体会的报告人，我深感荣幸。
今天我的报告题目是：脑神经振荡信号特征的挖掘与应用。主要从神经振荡信号特征挖掘的方法和应用价值两个方面呈现。
人类脑电信号的发展
人类脑电信号的发现者是德国科学家Hans Berger (1873–1941)。1920年，Berger开始从事人类脑电信号的研究。1910年，Berger开始致力于用弦线检流计检测脑电波。1926年，Berger将弦线检流计替换成更强大的西门子双线圈检流计（达到每秒130uV的敏感度），以期得到更为清晰的脑电波图像。
Berger 在1929年发布的第一篇报道中包含了α节律作为脑电信号的重要部分,在该实验中，Berger发现，人类在睁眼和闭眼时，枕叶区α波出现明显变化：睁眼时α波幅变大，闭眼时α波幅变小。这是记录到的最原始的脑电信号。
脑电记录仪的产生
随着科学的发展的人类文明的进步，越来越多关于脑电记录的先进设备进入公众视野，比如多导联脑电设备的产生。多导联脑电监测搭配信号放大器可以通过检测人类脑电波，得到较为准确清晰的脑电信号。
每一个脑电信号，都是时间序列信号。从图中我们可以明显的看到脑电图的特点：高时间分辨率和低空间分辨率。当然，如果我们只观察复杂的脑电原始信号，是很难得到较为准确的大脑信息的。因此我们需要将原始的脑电信号进一步的处理和挖掘，以便于更为直观的获取有价值的脑电信息。
脑电的时间序列
最开始，人类使用重复刺激大脑的方式检测脑电的变化规律。如在不同的时间给予相同的刺激，如S1、S2、S3…Sn。通过N个刺激响应信号的平均叠加，就可以得到一个较为稳定的ERP波形。
这种技术的好处在于：重复刺激后能诱发较为稳定的波形，而通过多个信号叠加，可以一定程度上消除背景噪音带来的影响。技术原理虽然比较简单，但目前应用已经较为广泛了。
脑电图谱的类型
上述提到的脑电信号是一种神经振荡信号，而这种神经振荡信号可以简单的按照频率的不同分为以下几种。一般其频率变动范围在每秒1-100次之间，即δ波（1－3Hz）、θ波（4－7Hz）、α波（8－13Hz）、β波（14－30Hz）、γ（30-100Hz）。
不同频带的信号具有着不同的功能和意义，一般也具有不同的地形图分布。
在神经振荡信号上，有一位国际知名大牛叫Buzsaki。这位大牛写了一本书，书中提到，神经Oscillation（振荡）信号时间尺度上可以达到微秒级，也可以扩展到以小时计算。并且除了常见的α、β、θ、γ、δ频段波形以外，实际上人类还存在极低频和极高频的脑电波段。而目前人类对脑电的认识，也只是管中窥豹，更多的脑信号类型需要我们去挖掘和深究。
总之，神经振荡信号的应用价值像是一个金矿，而我们只开采到了冰山一角。
神经振荡信号的调节
那么ERP和神经振荡信号在生理上有什么区别呢？
理想情况下，ERP刺激后，会出现一个有规律的、固定的波形。这种波形是在固定的时间节点上，出现固定的相位波，如高相位90°，低相位就是-90°，这种锁时和锁相的波形，称为ERP。通过多个ERP相叠加和平均化，就可得到平均后的ERP波形。
但实际上，ERP波形在不同的试次并不完全一致，存在潜伏期的差异。而这种若干个潜伏期存在差异的ERP波形叠加，得到的总幅值要小一些。
除了ERP以外，脑电的变化还可能出现在神经振荡信号中。神经振荡信号是不规律的幅度大小不一的波形。当我们闭上眼睛时，枕叶区α波幅值是上升的，我们称之为事件相关同步化（ERS）。当睁开眼睛时，α频带神经振动信号幅值下降，称之为事件相关去同步化（ERD）。
ERS、ERD与ERP最大的不同在于相位的不定性，这种紊乱的相位导致叠加后出现的平均波形几乎成为一条直线。因此神经振荡信号是无法通过叠加的方法来获取有价值的信息的，它是一种独立在ERP特征之外的波形。神经振荡信号需要通过频谱分析和时频分析来优化提取。
注：上述内容在征得胡理老师同意后，在不改变原意的情况下进行的部分文字整理。观看完整视频内容请扫描下方二维码。
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