從診斷大腦疾病到增強認知能力
“百歲”腦電圖為人類帶來巨大福祉
劉 霞
腦電圖于百年前面世。百年來，它對科學家研究人腦的方式產生了深刻影響。
美國鮑登學院神經科學與心理學副教授埃里卡·尼胡斯在澳大利亞新聞網“對話”上撰文指出，自首次使用以來，腦電圖塑造了研究人員對包括感知和記憶在內的多種認知功能的理解，對診斷和治療包括癲癇在內的多種腦部疾病發揮了重要作用。
大腦的鏡子
1924年7月6日，德國精神病學家漢斯·伯杰首次記錄到人腦的能量活動，這種能量活動后來被命名為腦電波。當時的那張腦電波記錄圖也成為人類歷史上第一張腦電圖。
1929年5月，腦電圖領域首期出版物《人類腦電圖的使用》在《精神病學檔案》雜志發表。
伯杰的第一張腦電圖是在一次神經外科手術中記錄的，患者是一位17歲的男孩。這次記錄的腦電圖極其粗糙，毫無波形，難以辨認。為此，伯杰等了整整5年，直到技術成熟，波形清晰后，才敢發表第一篇文章。
為了完善腦電圖，伯杰在自己兒子頭上實驗了73次，還在自己頭上做了56次腦電圖。在伯杰眼里，腦電圖就是大腦的鏡子，可反映大腦里的活動。
腦電圖的橫空出世，讓人們可以直觀地觀察到腦細胞的自發性、節律性電活動。這場革命為癲癇、腦部疾病、精神疾病患者的診斷和治療帶來了曙光。
英國生理學家、諾貝爾生理學或醫學獎獲得者埃德加·道格拉斯·阿德里安評價伯杰的研究為“神經生理學領域至關重要的研究”。阿德里安表示，腦電圖是一種全新的診斷方法，它已經成為歐洲和美洲許多研究的起點。
記錄神經振蕩
當許多神經元同時活躍時，它們會產生足夠強的電信號，瞬間通過大腦、頭骨和頭皮的導電組織傳播。放置在頭部的腦電圖電極可以記錄這些電信號。
自腦電圖問世以來，研究人員已經證明神經活動會以特定頻率振蕩。1924年，在第一張腦電圖中，伯杰注意到頻率為8到12赫茲的神經振蕩活動占主導地位，并將其稱為阿爾法振蕩。自從阿爾法節律“現身”以來，研究人員已經開展了諸多試驗，以理解神經元如何振蕩以及為什么振蕩。
研究人員認為，神經振蕩對大腦特定區域之間的有效交流非常重要。例如，頻率為4到8赫茲的西塔振蕩對于動物和人類大腦中參與記憶編碼和檢索的區域之間的通信至關重要。他們隨后開展了試驗，以弄清楚是否可以改變神經振蕩，從而影響神經元之間的交流方式。結果顯示，許多行為和非侵入性方法可以改變神經振蕩，影響認知表現。
腦電圖還催生了大腦如何處理信息方面的多項重大發現，揭示了人類如何感知周圍世界，如何集中注意力，如何用語言交流，以及如何處理情緒等方面的諸多秘密。
幫助診斷和治療
尼胡斯指出，如今，腦電圖通常用于診斷睡眠障礙、癲癇，以及抑郁癥等神經系統疾病，并指導大腦疾病的治療。
例如，研究人員使用腦電圖，觀察無創大腦刺激是否有助改善記憶力。盡管這項研究仍處于初級階段，但已取得了一些有希望的結果。其中一項研究發現，25赫茲伽馬頻率的無創大腦刺激可以改善阿爾茨海默病患者記憶和神經遞質的傳遞。
一種新型非侵入性大腦刺激可利用兩個高頻刺激來引起神經活動。高頻刺激可以更好地穿透大腦并到達目標區域。研究人員使用2000赫茲和2005赫茲高頻刺激，向人腦的關鍵記憶區域海馬體發送5赫茲的西塔頻率。結果顯示，這一方法能使人根據人臉特征，更好地記住人名。
研究人員對導致自閉癥的大腦機制仍知之甚少。但美國哈佛醫學院和波士頓兒童醫院科學家開展的一項研究顯示，通過腦電圖技術檢測到的自閉癥兒童腦電波差異，是自閉癥譜系障礙病理生理學的核心特征之一。美國斯坦福大學和得克薩斯大學研究人員則使用腦電圖，發現抑郁癥患者存在一種腦電波特征，這使他們能夠預測抑郁癥患者對特定藥物是否有反應。
腦電圖為人類帶來巨大福祉。在《自然·人類行為》雜志委托進行的一項調查中，500多名腦電圖研究人員展望了這項技術的未來。包括尼胡斯在內的一些研究人員預測，科學家將使用腦電圖來診斷特定大腦疾病，并提出治療方法。其他人則預計，腦電圖將被廣泛用于增加人們的認知能力，或無縫集成到虛擬現實應用設備中。
