生理學/腦電圖和腦誘發電位

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大腦皮層的神經元具有生物電活動，因此大腦皮層經常有持續的節律性電位改變，稱為自發腦電活動。臨床上在頭皮用雙極或單極記錄法來觀察皮層的電位變化，記錄到的腦電波稱為腦電圖（圖10-45）。在動物中將顱骨打開或以病人進行腦外科手術時，直接在皮層表面引導的電位變化，稱為皮層電圖。此外，在感覺傳入沖動的激發下，腦的某一區域可以產較為局限的電位變化，稱為腦誘發電位。

腦電圖記錄示意圖

圖10-45 腦電圖記錄示意圖

無關電極放置在耳殼（R），由額葉（I）電極導出的腦電波振幅低，

由枕葉（Ⅱ）導出的腦電波振幅高頻率較慢

（一）腦電圖的波形

腦電圖的波形分類，主要是依據其頻率的不同來人工劃分的。在不同條件下，波形頻率的快慢可有顯著的差別，每秒-3次的波稱為δ波，4-7次的波稱為θ波，8-13次的波稱為α波，14-30次的波稱為β波。一般說來，頻率慢的波其波幅常比較大，而頻率快的波其波幅就比較小。例如，在成年人頭上皮上引導時，δ波可有20-200μV，α波有20-100μV，而β波只有5-20μV（圖10-46）。

正常腦電波各種波形

圖10-46 正常腦電波各種波形

各種波都可在皮層的不同區域引得，但枕葉區域其α波活動比較顯著，而β波在額葉與頂葉比較顯著。有時，β波與α波同時在一個部位出現，而β波重合在α波的上面。人類α波在清醒、安靜并閉眼時即出現。α波出現時，在枕葉部位最大，并可具有時大時小的變化；即波幅先由小逐漸變大，然后又由右面變小，接著又由小變大，如此反復，形成α波的梭形，每一梭形持續約1-2s。睜開眼睛或接受其他刺激時，α波立即消失而呈現快波，這一現象稱為α波阻斷，如果被試者又安靜閉眼時，則α波又重現。在困倦時，一般可見θ波。成人清醒狀態下，幾乎是沒有θ波的，但在睡眠期間皮層腦電圖可出現δ波。如將睡者喚醒，δ波即轉成快波。因此，一肌認為快波是新皮層處在緊張活動狀態時的主要腦電活動表現，α波是皮層處在安靜狀態時的主要表現，慢波是睡眠狀態下的主要表現。在幼兒時期，腦電波頻率比成人慢，一般常見到θ波，到10歲后才出現明確的α波；在嬰兒時期，腦電波頻率更慢，常見到δ波。此外δ波在成年人極度疲勞時及麻醉狀態下也可出現。

癲癇患者，腦電圖可出現棘波、尖波、棘慢綜合波等，棘波的時程在80ms以下，幅度為50-150μV。尖波的時程為80-200ms，幅度為100-200μV。棘慢綜合波指的是棘波后跟隨出現一個慢波，慢波時程達200-500ms；一般棘慢綜合波出現時，多數為每秒3次左右（圖10-47）。在皮層具有占位性病變（腫瘤等）的區域，即使病人外于清醒狀態時，亦可引出θ波或δ波。因此，臨床上可以借這些腦電波改變的特點，并結合臨床資料，來診斷癲癇或探索腫瘤的所在部位。

腦電圖正常波形與癲癇波形的對比

圖10-47腦電圖正常波形與癲癇波形的對比

（二）腦電波形成的機制

腦電波以的波形是一種近似于正弦波的電位變化，而與神經干上見到的動作電位不一樣。應用微電極記錄皮層神經元細胞內電位變化，見到皮層表面出現類似α波節律的電位變化時，細胞內記錄到的突觸后電位變化也出現節律相一致的改變（圖10-48）。由此認為，，此層表現的電位變化主要是由突觸后電位變化形成的，也就是說由細胞體和樹突的電位變化形成的。可以設想，單一神經元的突觸后電位變化是不足以引起皮層表面的電位改變的；必須有大量的神經組織同時發生突觸后電位變化，才能同步起來引起皮層表面再現電位改變。從皮層的神經元組成來看，錐體細胞的分布排列比較整齊，其頂樹突互相平行并垂直于皮層表面，因此其電活動在同步時易于總和而形成強大的電場，從而改變皮層表面的電位。

腦電圖與皮層神經元細胞內電位記錄的關系

圖10-48腦電圖與皮層神經元細胞內電位記錄的關系

目前知道，大量皮層神經組織的放電活動同步總和必須依賴丘腦的功能。在動物實驗中見到，當用中度麻醉時，即使沒有其他感覺傳入的刺激，皮層會出現每稱8-12次的自發腦電活動。這種腦電活動的波幅亦時大時小，并可以皮層廣泛的區域內引出，因此這咱腦電活動與人類腦電波中的α節律極相似。如果切斷皮層與丘腦間的纖維聯系，上述類似α波的電活動就大大減小。如用每秒-12次節律性電刺激來刺激丘腦非特異投射系統的一此神經核（如髓板內核群），則皮層上會出現每稱8-12次的節律性腦電變化。這種變化的波幅亦時大時小，同時在皮層的空間分布也是廣泛的，因此，從頻率、波幅形狀以及空間分布上來看，刺激丘腦非特投射系統所獲得的腦電變化，與上述類似α波的自發腦電活動相一致。由此認為，某引起自發腦電形成的同步機制，就是皮層與丘腦非特異投射系統之間的交互作用；一定的同步節律的丘腦非特特異投射系統的活動，促進了電層電活動的同步化。

如果用每秒60次的節律性電刺激來刺激丘腦非特異投射系統，則皮層上類似α波的自發腦電活動立即消失而轉成快波。這可理解為高頻刺激對同步化活動的擾亂，腦電出現了去同步化現象，快波的出現就是去同步化的結果。刺激腦干網狀結構時引起的上行激動作用，一般也認為是其上行沖動擾亂了丘腦非特異投射系統與皮層之間同步化環節，腦電出現了激活狀態，呈現了去同步化的快波。在人類腦電記錄中所見到的α波阻斷現象，事實上也是由同樣機制引起的。

電生理研究觀察到，當皮層癲癇病灶區出現棘波時，皮層內神經元出現爆發式短串沖動發放，頻率可高達每秒-900次；如將電極插入神經元細胞體內，則觀察到當棘波出現時，細胞體出現大幅度去極化電位（可達30mV），去極化電位發展到一定程度后則爆發短串動作電位。由此認為，許多神經元同時出現大幅度的去極化電位，就使皮層表現出現電棘波；而神經元的爆發式短串沖動發放，也是由于大幅度去極化電位造成的，這種大幅度去極化電位，可能是大量同步的興奮性突觸后電位總和起來形成的，這是癲癇病例灶區神經元異常活動的表現。由于皮層腫瘤等占位性病變區本身不產生電活動變化，因此在該區域記錄到的θ波或δ波，一般認為來源于其環周異常腦細胞的電活動。

（三）腦誘發電位

誘發電位是指感覺傳入系統受刺激時，在中樞神經系統內引起的電位變化。受刺激的部位可以是感覺器官、感覺神經或感覺傳導途徑上的任何一點。但是廣義地說，用其他刺激方法引起的中樞神經系統的電位變化，也可稱為誘發電位。例如，直接刺激脊髓前根，沖動沿運動神經逆向傳至脊髓前多角引起的電位變化，亦可稱為誘發電位。

大腦皮層誘發電位一般是指感覺傳入系統受刺激時，在皮層上某一局限區域引出的電位變化；由于皮層隨時在活動著并產生自發腦電波，因此誘發電位時常出現在自發腦電波的背景之上。在動物皮層相應的感覺區表面引起的誘發電位可分為兩部分，一為主反應，另一為后發放（圖10-49）。主反應出現的潛伏期是穩定不變的，為先正后負的電位變化。后發放尾隨主反應之后，為一系列正相的周期電位變化。皮層誘發電位是用以尋找感覺投射部位的重要方法，在研究皮層功能定位方面起著重要的作用。

家兔大腦皮層感覺運動區誘發電位

圖10-49家兔大腦皮層感覺運動區誘發電位

上線：誘發電位記錄，向下為正，向上為負

下線：時間，50ms第一個向上小波為刺激橈淺神經記號，

間隔10ms后即出現先正后負的主反應，再

間隔100ms左右后，即相繼出現正相波動的后發放

誘發電位也可在人體頭顱外頭皮上記錄到。由于記錄電極離中樞較遠，顱骨的電阻很大，記錄到的電位變化極微弱；而且誘發電位夾雜在自發腦電之間，電位很難分辨。運用電子計算機將電位變化疊加、平均起來，能夠使誘發電位顯示出來，這種方法記錄到的電位稱為平均誘發電位（averaged evoked potential）。平均誘發電位目前已成為研究人類的感覺功能、神經系統疾病、行為和心理活動的一種手段。臨床常用的有體感誘發電位、聽覺誘發電位和視覺誘發電位幾種。現簡述體感誘發電位的引導方法和波形；刺激電極安放在上肢正中神經經過的皮膚表面（也可放在下肢的某一部位），記錄電極放在顱頂靠近中央后回的頭皮表面，參考電極置于耳殼；記錄到的標準波形如圖10-50所示。圖中的P₉波起源于正中神經的第一級神經元；P₁₁波可能起源于腦干或頸脊髓，因為丘腦以上中樞病變時，P₁₁不受影響，而頸脊髓病變時P₁₁消失；P₁₃和P₁₄波可能由腦干內側丘系活動所產生；N₂₀波是一個負波，一般認為它來源于丘腦向皮層的投射或皮層感覺區，因為在丘腦病變時可使N₂₀波消失，而N₂₀波以前的電波成分不受影響。因此，通過體感誘發電位的記錄和分析，有助于對患者中樞損傷位置的診斷。