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今天，我們要學(xué)習(xí)三個(gè)詞：EEG,ECoG，以及LFP

這三個(gè)縮寫(xiě)詞，跟我們要討論的侵入式腦機(jī)接口與非侵入腦機(jī)接口有關(guān)。

什么是侵入式腦機(jī)接口？

就是把你大腦扒拉開(kāi)，然后對(duì)你腦子做點(diǎn)操作，這個(gè)就是侵入式。

顧名思義：凡是，對(duì)人的大腦做手術(shù)的，無(wú)論是大手術(shù)，還是輕微的微創(chuàng)手術(shù)，這個(gè)就是侵入式的。因?yàn)椤扒址浮蹦愕拇竽X了。

那什么是非侵入式腦機(jī)接口？

很簡(jiǎn)單，與侵入式對(duì)應(yīng)，非侵入式就是不需要做手術(shù)。

上面這張圖，是人的大腦的橫切面圖。上面標(biāo)明了數(shù)字1、2、3

其中數(shù)字1 所在的位置就是對(duì)應(yīng)的EEG ，是非侵入式的。數(shù)字2和3 所在的位置，就是對(duì)應(yīng)的侵入式的，數(shù)字2代表的是ECoG,數(shù)字3代表的是LFP。

從上圖來(lái)看，最上面，是人的頭皮。這個(gè)人的頭皮，我們用手可以摸到。這個(gè)頭皮上長(zhǎng)了我們的頭發(fā)（當(dāng)然也有人剃光頭。。。。）

如果用手術(shù)刀，把你的頭皮給割開(kāi)，還沒(méi)有一下子看到你的頭骨（就是骷髏頭那個(gè)骨頭）。你會(huì)看到有一點(diǎn)點(diǎn)軟組織覆蓋在頭骨上面。

再切開(kāi)這個(gè)軟組織，你就會(huì)看到頭骨。

人類(lèi)的頭骨很結(jié)實(shí)，緊密程度非常好。一般情況下，很難用工具把這個(gè)頭骨完整的打開(kāi)。

所以如果你有機(jī)會(huì)去醫(yī)院的腦科，看看做的腦科手術(shù)，那里面的醫(yī)生都會(huì)準(zhǔn)備鋸子，鐵鏟，鋼釘。。。。。。這些玩意。不知道的還以為這些醫(yī)生是做木工的。

做腦科手術(shù)很簡(jiǎn)單粗暴，用電鋸，把頭蓋骨鋸下來(lái)，或者用個(gè)小錘子把頭蓋骨敲個(gè)洞，然后做手術(shù)，昨晚手術(shù)之后，再用鋼釘把頭蓋度釘起來(lái)。

因?yàn)槲也皇菍?zhuān)業(yè)的醫(yī)生，所以有些專(zhuān)業(yè)的器材描述，可能不是那么專(zhuān)業(yè)，從外行的角度，就這么叫這些工具了。

由于真實(shí)的腦子打鋼釘，比較血腥，一些人看了之后會(huì)有心理不適感，因此，給大家附了上圖一個(gè)3D效果圖。

如果要完整的看腦科手術(shù)如何取出腫瘤的，請(qǐng)參看這個(gè)視頻：

3D動(dòng)畫(huà)展示，帶你了解開(kāi)顱手術(shù)的全過(guò)程，大腦里原來(lái)是這樣的,科學(xué),科普,好看視頻

?把頭骨打開(kāi)之后，會(huì)看到有個(gè)硬腦膜。

硬腦膜很薄，下面你就可以看到大腦皮層了。

什么叫大腦皮層？

就是這玩意。就是大腦皮層。

既然有大腦皮層，那是不是有“大腦內(nèi)層”？?

那當(dāng)然是有了

上圖中最大的一塊粉紅色的東西，就是大腦皮層。大腦皮層包裹了一些東西，這些東西在大腦內(nèi)部，里面包含了垂體、丘腦等等。這些東西有一些用處，后面會(huì)介紹。

總之，大腦皮層發(fā)育的越好，一般這個(gè)動(dòng)物群體就越聰明。

有些動(dòng)物就只有大腦里面的東西（俗稱(chēng)爬行腦，所謂的爬行腦，就是所有爬行動(dòng)物都具有的大腦組成部分），有些動(dòng)物大腦外面的東西（大腦皮層）就沒(méi)發(fā)育好，沒(méi)發(fā)育的像人類(lèi)那么完善，因此，沒(méi)有人類(lèi)聰明。

上面那個(gè)大腦你看起來(lái)五顏六色的，其實(shí)，大腦是白色的。

像豆腐花一樣。

之前看吳京演的一個(gè)特種兵電視劇，里面的教官有天突然請(qǐng)大家吃豆腐腦，所有人都樂(lè)乎的吃起來(lái)，吳京不肯吃。后來(lái)教官帶他們?nèi)寯垃F(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)觀看槍斃死刑犯。那些吃了豆腐腦的人，現(xiàn)場(chǎng)都吐了。

其實(shí)大腦里面都是脂肪。很厚很厚的脂肪。而且大腦是沒(méi)有痛覺(jué)神經(jīng)的。

所以，你可以看到一邊做腦科手術(shù)，一邊彈吉他：

新聞鏈接：音樂(lè)老師患上“音樂(lè)家手”，邊彈吉他邊進(jìn)行開(kāi)顱手術(shù)

?因?yàn)楦杏X(jué)不到疼痛感，所以可以一邊做手術(shù)一邊彈吉他。

介紹完以上的，就可以介紹三個(gè)專(zhuān)有名詞了：EEG,ECoG，以及LFP

再繼續(xù)看本文第一張圖：

圖中數(shù)字1、2、3其實(shí)就是電極。

什么是電極？就是小鐵片。鐵片是可以導(dǎo)電的。小鐵片就可以采集到電信號(hào)，并且導(dǎo)電，把電信號(hào)傳輸出去供人分析，畫(huà)出腦電圖。

事實(shí)上，實(shí)際采集的腦電的時(shí)候，不可能僅僅是采用一個(gè)小鐵片作為電極。有其他復(fù)雜材料做成導(dǎo)電的東西作為電極。

如果這個(gè)電極，貼在人的頭皮，像圖中1所示，那么這個(gè)采集到的腦電信號(hào)，就叫做EEG.

如果扒拉開(kāi)你的頭蓋骨，看到你白花花的像豆腐花一樣的腦子的時(shí)候，在你的白花花的像腸子一樣腦子表皮放個(gè)像芯片一樣的電極，那么這時(shí)候采集到的腦電，就叫做ECoG.

如果扒拉開(kāi)你的頭蓋骨，看到白花花的腦子后，還覺(jué)得不過(guò)癮，采用像圖中3 一樣的小針一樣的電極，實(shí)實(shí)在在插進(jìn)去，插到你白花花的豆腐花里面（是不是感覺(jué)到腦子一緊！！！！），這時(shí)候，采集到的腦電，就叫做LFP。

很明顯，第一種EEG，不需要做手術(shù)開(kāi)顱，是非侵入式的。

第二種ECoG和第三種LFP，是需要做手術(shù)的，是侵入式的。

很明顯，1、2、3種，普通人是越來(lái)越不能接受。

講到第二種的時(shí)候嘛，普通人還稍微能接受，因?yàn)槲覀兘?jīng)常看到一些電影，特工就會(huì)在皮膚表面安插一個(gè)芯片，用于竊聽(tīng)，定位啥的。

講到第三種的時(shí)候，普通人是完全不能接受的。用個(gè)頭發(fā)絲那么細(xì)小的像針一樣的東西，插入到腦子里。菊花都一緊是吧。你都會(huì)莫名的感覺(jué)到疼痛（實(shí)際上，你感覺(jué)不到疼，因?yàn)閯偛耪f(shuō)了，大腦里面是脂肪，沒(méi)有痛覺(jué)神經(jīng)）。

EEG ,英文單詞electroencephalograpm.取的是這個(gè)英文單詞的三個(gè)字母。

electro是代表電，電子相關(guān)的

encephalon是代表腦

grapm是代表圖

所以EEG就是腦電圖。

ECoG,英文單詞是：electrocortico graphy cortico代表是皮質(zhì)的。 所以ECoG是皮層腦電信號(hào)。（正好對(duì)應(yīng)的是電極貼在大腦的表面皮層） LFP，英文單詞是local field potentials。翻譯過(guò)來(lái)就是局部場(chǎng)電位。 為什么上圖中LFP前面還會(huì)有個(gè)英文單詞spikes（尖峰，或者叫尖峰電位）？ 首先解釋一下spikes 尖峰電位。 大腦的神經(jīng)元會(huì)進(jìn)行放電。我們知道，家里普通的電燈開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)的時(shí)候，還會(huì)產(chǎn)生電火花（這個(gè)所謂的電火花，就是尖峰，瞬間電壓很大）。 那腦電的神經(jīng)元在放電的過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)尖峰。如果用一個(gè)小針一樣的電極插入到人的腦子里面，就會(huì)采集到這個(gè)尖峰電壓（spikes）. 其次，解釋一下LFP局部場(chǎng)電位。這個(gè)詞需要分解為三個(gè)來(lái)解釋。 第一，局部。圖中那一排排針，插入到人的腦子里面，圖中看起來(lái)很大，實(shí)際沒(méi)多大，就那么一小塊。也就是說(shuō)，這個(gè)一排針一樣的電極，就采集到人的大腦那么一小塊區(qū)域的腦電信號(hào)，別的大腦的腦電信號(hào)它也采集不到。所以叫局部。通俗的解釋就是，大腦是個(gè)球，面積是100平方厘米的話，它采集到的區(qū)域可能才有1平方厘米。 第二，場(chǎng)。場(chǎng)這詞語(yǔ)，來(lái)源于物理。有電場(chǎng)，有磁場(chǎng)。甚至還有所謂的氣場(chǎng)。 物理學(xué)中，對(duì)場(chǎng)的定義是：指某種空間區(qū)域，其中具有一定性質(zhì)的物體能對(duì)與之不相接觸的類(lèi)似物體施加一種力。 也就是說(shuō)，這個(gè)針，插入到人的腦子里面，插入到神經(jīng)元之間了（神經(jīng)元是細(xì)胞，很小很小的），這個(gè)針，畢竟還是人的肉眼可見(jiàn)的。然后這個(gè)神經(jīng)元放電，放的電，就會(huì)被這個(gè)針捕獲到（有點(diǎn)類(lèi)似于避雷針一樣）。那么這個(gè)電場(chǎng)，其實(shí)就是對(duì)這個(gè)針做了一些動(dòng)作，施加了一些力。（我們都知道，電磁是不分家的，電磁是可以互相轉(zhuǎn)換的，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都會(huì)對(duì)里面的東西施加力的作用）當(dāng)然了，這個(gè)力很小，小到怎么測(cè)量，都是一個(gè)問(wèn)題。 所以，這就是LFP里面的場(chǎng)。 第三個(gè)，就是電位。上面說(shuō)了，神經(jīng)元放電，會(huì)產(chǎn)生電壓。 綜上所述，為什么LFP 會(huì)寫(xiě)成Spikes & LFPs ? 就是因?yàn)殡姌O插入到人腦子里面，可以采集到神經(jīng)元尖峰放電，可以在神經(jīng)元尖峰放電這個(gè)場(chǎng)中采集到電信號(hào)。而且采集到的電信號(hào)，只局限在一個(gè)小區(qū)域里，所以叫做局部場(chǎng)電位。 所以，后面如果你在讀書(shū)的時(shí)候，或者在聽(tīng)別的學(xué)者專(zhuān)家做報(bào)告的時(shí)候，聽(tīng)到EEG，ECoG，和LFP的，你就知道，這三個(gè)玩意講的是啥。 最后，以一張國(guó)內(nèi)做侵入式腦機(jī)接口的圖片作為結(jié)束。看到這個(gè)大爺?shù)念^頂上的東西了嗎？這個(gè)就是上文說(shuō)的小針（專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)叫做猶他針），實(shí)實(shí)在在的插入到大爺?shù)哪X子里了。是不是感覺(jué)到很惡心？是不是感覺(jué)到身體很不適？： 惡心和不適是正常的。學(xué)醫(yī)的人接觸到的惡習(xí)的事比你多了去了，你僅僅看的是圖片，人家看的是實(shí)實(shí)在在的實(shí)物。 人總要學(xué)會(huì)接受不適應(yīng)的東西的。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的脑机接口科普0008——侵入式与非侵入式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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