脑电图描记器的基本原理

大脑神经元产生的电流信号会穿过颅内组织到达头皮的表面。EEG会提供一个无害的方法记录头皮不同的电压与电流。这些电位是在人体运动中有意识与无意识被放大的。EEG的信号是通过将头皮上的电极信号转播到一个特定的放大器上来放大因穿过颅骨而微弱的电位。EEG会持续地以高频率（通常为256Hz，但基本上会更高）采样，来提供一个在时间上高精确度的信号与信息。一个类似的带通滤波器被用来过滤原始的脑电信号，并且其通常具有较低的0.5Hz的截止频率和较高的50Hz的截止频率。50Hz的滤波器有助于消除源自50/60Hz电源的电噪声。这些滤波器也会影响附近频率的处理，所以必须注意确保切断频率的位置不会太靠近被调查的频率。因为低至中频段（例如4～20Hz）通常是人们的兴趣所在，所以默认切断频率的姿势在体育科学中不会存在问题。

经过放大与过滤后，EEG的信号（于现代数字系统）被转播到计算机上进行持续的信息处理，如果需要的话，它的光谱参数可与某些判据测量值进行比较。这一方法被运动中的EEG生物反馈训练和记录有意义的其他领域的有价值的表现变化所采用。另一种方法是研究事件相关电位（ERPs）。这些数据通常包括反应皮层对外界刺激的反应持续时间短。为排除无效数据，许多的ERP（通常数百个）被平均化，以提供一个有利的信噪比。

通常，类似于脑电信号出现的这种波反映了潜在的突触过程的节律性活动。尽管这种简单的解释饱受质疑，但这种节律性被认为是在丘脑起搏器细胞的作用下，反映大型神经元组合体的同步活动。在结构上，不同的皮层区会引起一系列不同的节律。这些节律称为综合性脑电信号。通常，傅氏谱分析习惯将这种信号分解为它的相成性频带，也习惯于计算各频带的振幅。虽然采用了替代分类法，但历来都将这些频带归类为对冲值（＜4Hz）、θ（4～8Hz）、α（8～12Hz）以及β（13～30Hz）。像对冲值这样较慢的波通常与睡眠有关，而较快的β波与唤醒和心理活动相关。α与“放松的注意力或心理准备”相连接。在α领域中，脑电生物反馈训练目标的增加目的是为了提高运动成绩。通过增加使用者的能力来保持注意力，从而过滤出干扰刺激物、思维或情绪。除光谱分析法外，也开发出更为复杂的分析技术，包括源定位法，例如，低分辨率电磁断层扫描术（或LORETA），这些分析技术是为了确定皮质振荡的原始信息。本文后面将描述这种方法。

脑电图测量需要将电极附着于标准的头皮位置上。虽然其他金属如锡、金和铂也被使用，这些电极一般是由高导电性的银或者氯化银（Ag/AgCl）制成。碳纤维等非金属材料也可与其他神经成像设备兼容，例如，磁共振成像。电极用导电膏附着在皮肤上。阻抗一般＜5kΩ。在与电极接触之前，通常会在皮肤上用研磨膏，例如，Nu-Prep来减少皮肤的电阻。

对脑电数据进行脑源分析时，通常需要一定数量的电极，然后从20～128个电极中分离出脑源。电极的定位是实验室之间可解释性的标准。标准的电极定位是国际“10-20系统”，如图4-3所示。

差分放大器测量来自有源电极和参比电极的输入之间的电压差，并将结果信号放大并显示为EEG活动的通道。两个共有的输入信号因此在所谓的共态抑制（CMR）中被自动拒绝。因此可以有效地消除电极间共享的“噪音”，只留下特有的（希望神经）活性给活性电极。在运动应用中，参考趋向于来自放置在乳突（耳后骨）上的电极，偶尔在多声道设置中的耳垂或所有（普通平均蒙太奇）的平均值或围绕（拉普拉斯蒙太奇）电极。