腦波與誘發電位(EGG&EP)
生機三乙 0952331 李坤哲
腦電波簡介
腦神經細胞的活動，可用神經電生理的方法偵測而得到腦波。早在1875年，英國利物浦的生理學教授李察卡通首度從兔子的大腦皮質表面紀錄到記錄到一種電波，此電波與呼吸或心跳無關，是一
種腦部的生理變化，隨著動物受麻醉或缺氧而破壞，且動物在死亡後消失。後來他又發現刺激動物的身體能使腦波發生變化，他利用這種變化來研究身體之部位與大腦皮質區的關係，並探討大腦皮質區的功能，成為後來神經診斷學中誘發電位（evoked potential）發展的基礎。
一直到1929年，從李查克通發現腦波以後經過了50多年，一位德國精神柯醫師漢斯伯格（Hans Berger），經過多年潛心研究，在人類完整的頭蓋骨上紀錄到相同的電氣活動，這是首次發表人類的腦波記錄，並命名為腦電波圖 (electroencephalogram)簡稱EEG，此後腦波即開始被應用在醫學的領域。從字義上來看electro－electrical－電的；encephalo－brain－大腦的；gram(ma)－picture－圖像。所指的就是記錄大腦活動時的電波變化。EEG在臨床上的應用其實已經非常廣泛，它據有經濟、安全、方便的特性。可以用於篩檢病患，以及昏迷、中風、癲癇、腦炎、和其他腦疾病病人的追蹤檢查。目前量測腦波記錄可分為兩種，一是腦電波（electroencephalogram, EEG），測量大腦皮質的電流，大腦皮質的電流是發生在細胞外的電流，是由細胞群與其他細胞群之間的電位差形成的。 (安全舒適的腦電波量測環境)
另一是腦磁波（magnetoencephalographic, MEG），此乃根據法拉第定律─電生磁，當腦神經活化時所產生的電訊號會引發磁場變化，所偵測到訊號的大小即為腦磁波。本實驗室是利用64個紀錄電極(channels)的腦電波儀進行紀錄腦部微量電流的工作，並經由數位訊號處理及影像處理技術，進行腦波誘發電位(Event-Related Potential, ERP)、腦波律動(Brain Rhythm)及臨床應用研究(Clinical Studies)等。
何謂腦電波圖?
在人類的頭腦中，各區塊為了執行生存的任務，時時刻刻都產生著持續性而有節律的生化電流活動，這就是所謂的腦電波。把電極黏貼在頭皮上以偵測並記錄該部位所發生的電波情況，就叫做腦電波顯示圖（electroencephalography）簡稱為EEG。
簡而言之，人類的腦電波大約可分為四種：
δ(<4Hz)
θ(4~7Hz)
α(8~12Hz)
β(>13Hz)
各種腦電波的特性簡介：
（1）.β快波（25∼42 Hz）：最近有科學家稱之為γ波，在記憶、整體思考高速運作時，或當個性上的結使束縛、強烈貪欲、執著頑固狀態時大量顯現。
（2）.β慢波（12∼25Hz）：
◎13∼15Hz閱讀、傾聽、思考、分析、演算、判斷、決定…等功能。
◎16∼18Hz思慮、自我意識活躍…等。
◎18Hz以上緊張、激動…等。
（3）.α波（8~12Hz）：放鬆、清明、喜悅、如實，銜接潛意識，猶如車子的N檔。 閉 眼、休息、深呼吸、美食、美色、美聲、散步、跳舞…五欲之樂；氣功、瑜珈、 經行、憶念、慈心、平靜、預備禪定中都會大量出現。
（4）.θ波（4∼8Hz）：13歲以下的小孩出現較多，一般人則在似睡非睡時，靜修人士則在祈禱或近行定中均會出現。
（5）.δ波（0.5∼4Hz）：嬰兒、第三、四階段的無夢（NREM）睡眠及禪定中凸顯而出。
腦波分佈統計圖範例：下列圖示中，縱軸的數字（0~40Hz）表示各種不同頻率（以不同顏色表示）的腦波。橫軸的數字（0∼10）則表示各種腦波的強度。這些圖表是根據研究和檢測報告加以放大並以色彩修飾，以凸顯其特性，並非原始的檢測紀錄。
（1）樂在工作中（渾然忘我） （2）盛怒中（夫妻大吵時先生的波）
（3）無夢熟睡階段（NREM第四階段） （4）深入禪定狀態中
何謂腦電波誘發電位（Event-Related potential, ERP）?
大腦事件誘發電位（Event-Related Potentials, ERPs）是刺激事件(包括外在環境物理刺激及個體本身心理因素)所引起的腦電波，可視為是大腦在處理人類認知心理活動時神經元的電位變化。認知科學家可以藉由實驗方法上的操弄來觀察ERPs的變化，藉以探討不同人類認知作業下大腦的處理歷程。將EEG訊號以刺激(stimulus)、自發動作(event)或反應(response)為基點，取固定的時間間距，例如平均事件前200毫秒和事件後300毫秒之間的所有訊號。
下圖時間軸所示：
誘發電位檢查
臨床上常用的誘發電位檢查包括視覺誘發電位(visual evoked potential)、聽覺誘發電位(auditory evoked potential)、體感覺誘發電位(somatosensory evoked potential)，及運動誘發電位(motor evoked potential)。
視覺誘發電位是施以視覺性刺激(閃光或圖形反覆刺激)，由視網膜接收後經視覺徑路傳到大腦枕葉之視覺反應區，記錄所激發的腦細胞電位活動。圖形反覆刺激所得之誘發電位(pattern reversal evoked potential)，正常，清醒下呈"V"字形，含有二個負(N)波及一個正(P)波，其中又以正波P100之判讀最具意義，根據其潛期、振幅及波形之改變可用以診斷及定位視神經徑路之病變;如視神經炎、球後神經炎、多發性硬化症等。
聽覺誘發電位則是用聽覺刺激誘發聽神經反應，傳到大腦聽覺中樞之活動電位，以電極於頭部記錄而得。正常的腦幹聽覺誘發電位有七個波，分別代表聽神經到大腦顯葉之聽覺徑路。其中又以第1，3，5波最具臨床應用價值。可用於聽神經及腦幹病變之檢查定位，提高多發性硬化症之診斷率，評估昏迷患者之預後;同時可用於手術時監視聽神經及腦幹功能，避免開刀時之損傷。
體感覺誘發電位(SEP)是經由刺激體感覺神經引發反應，沿著體感覺傳導徑路傳向脊髓背柱，再經腦幹、視丘到達大腦感覺皮質。傳統的感覺神經檢查只能偵測週邊神經的遠端病變，而體感覺誘發電位則可評估週邊神經的近端乃至中樞神經的整個傳導徑路。理論上任何一條感覺神經均可用以刺激獲得SEP，但一般較常作約為上肢的正中神經及尺神經和下肢的後脛神經及腓神經。臨床上體感覺誘發電位的記錄方法及反應波之命名，至今仍各家分歧，未完全統一，其反應波中以短潛期(short latency)之反應波較具臨床應用價值。以下以正中神經為例，提出較常用的一種檢查方法:以小量電流刺激腕部正中神經，電量大小恰足以引起大拇指輕微抽搐而不曾疼痛、刺激頻率約每秒2-5次，其刺激約1000次，然後加以平均，同時以四組記錄電極記錄反應波，其主記錄電極分別在Erb point(EP)，第七頸椎(C VII)、第二頸椎(C ll)、及對側感覺皮質區(C3' or C4')，參考電極則均為前額的Fz處。由此四組記錄電極可記錄到三個負波、分別發生於9ms(N9)、13ms(N13)、及19ms(N19)，及一個正波(P22)。這些波之來源多已被證實，如N。起源於臂神經叢，N13可能來自脊髓後柱，N19起源於視丘，而P22來自視丘皮該放射。根據這些波之潛期、振幅及波間潛期(interpeak latency)，及用兩側比較即可判別病變位置。其臨床應用範圍極廣，包括週邊神經近端病變、脊髓病變 (外傷)、腦幹及視丘病變、腦血管病變、及評估昏迷患者之預後等，同時可提高多發性硬化症之診斷，或應用於手術時監視以減少手術之後遺症。體感覺誘發電位是相當客觀的一種檢查，但它通常是由較大的髓稍纖維所產生，僅代表部分感覺神經徑路，因此檢查結果正常並不能排除所有感覺異常，這是臨床應用須考慮的。
運動誘發電位檢查(MEP)是於頭部對應於大腦皮質運動區 (如手區或腳區)的部位給予刺激激發大腦的運動神經徑路而引起手或腳部肌肉的動作電位。此種運動誘發電位可用以評估由大腦運動皮質經皮質脊髓徑路傳導到運動神經元再到週邊肌肉的整個運動神經徑路之病變，如脊髓病變、脊髓外傷、多發性硬化症、運動神經元病變及週邊神經近端之病變。於大腦皮質刺激引發之運動誘發電位，再配合病人之隨意收縮(voluntary contraction)則會有加強作用，使電位振幅變大。此外也可直接於脊椎作刺激、激發運動神經根來引發運動電位，一般由第六頸椎刺激可引發上肢的肌肉動作電位，而於胸椎第十二節刺激則引發下肢的肌肉動作電位，但隨意收縮無法加強脊椎刺激引發之電位。一般用以激發運動誘發電位之電流強度很強，常造成頭皮及臉部肌肉強力收縮而引起不適 ，而磁圈刺激(magnetic coil stimulation)是利用磁圍在人體產生之磁場轉化為刺激電流來引發運動誘發電位，由於是一種無痛性刺激，已取代原先電流刺激方法。磁圈刺激法與一般之電流刺激差不多，但一般於頭頂(vertex)刺激可得到最大肌肉動作電位，而非置於對應之運動皮質區作刺激。
在過去，對於因中風或其他因素而導致部分肢體無法自主運動之患者，為使其能恢復部份運動能力，神經受損的患者目前所能期待的新技術除了促進神經再生之外，或許另一個就是腦機介面系統的開發（或稱神經義肢）。而這個新興的研究領域及成果，讓因神經肌肉損傷的患者享有更方便的生活的期待更向前邁進了一步；我們也相信，有朝一日，所謂的「心想事成」對你我而言將不再是遙不可及的夢想！
