生理學(xué)/腦電圖和腦誘發(fā)電位

跳轉(zhuǎn)到：導(dǎo)航, 搜索

生理學(xué)

神經(jīng)系統(tǒng)
- 腦的高級(jí)功能和腦電圖
  - 學(xué)習(xí)和記憶
  - 大腦皮層的語(yǔ)言中樞和一側(cè)優(yōu)勢(shì)
  - 腦電圖和腦誘發(fā)電位
  - 覺(jué)醒和睡眠

大腦皮層的神經(jīng)元具有生物電活動(dòng)，因此大腦皮層經(jīng)常有持續(xù)的節(jié)律性電位改變，稱為自發(fā)腦電活動(dòng)。臨床上在頭皮用雙極或單極記錄法來(lái)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(dòng)物中將顱骨打開(kāi)或以病人進(jìn)行腦外科手術(shù)時(shí)，直接在皮層表面引導(dǎo)的電位變化，稱為皮層電圖。此外，在感覺(jué)傳入沖動(dòng)的激發(fā)下，腦的某一區(qū)域可以產(chǎn)較為局限的電位變化，稱為腦誘發(fā)電位。

腦電圖記錄示意圖

圖10-45 腦電圖記錄示意圖

無(wú)關(guān)電極放置在耳殼（R），由額葉（I）電極導(dǎo)出的腦電波振幅低，

由枕葉（Ⅱ）導(dǎo)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(jù)其頻率的不同來(lái)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(shuō)來(lái)，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(dǎo)時(shí)，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(qū)域引得，但枕葉區(qū)域其α波活動(dòng)比較顯著，而β波在額葉與頂葉比較顯著。有時(shí)，β波與α波同時(shí)在一個(gè)部位出現(xiàn)，而β波重合在α波的上面。人類α波在清醒、安靜并閉眼時(shí)即出現(xiàn)。α波出現(xiàn)時(shí)，在枕葉部位最大，并可具有時(shí)大時(shí)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(fù)，形成α波的梭形，每一梭形持續(xù)約1-2s。睜開(kāi)眼睛或接受其他刺激時(shí)，α波立即消失而呈現(xiàn)快波，這一現(xiàn)象稱為α波阻斷，如果被試者又安靜閉眼時(shí)，則α波又重現(xiàn)。在困倦時(shí)，一般可見(jiàn)θ波。成人清醒狀態(tài)下，幾乎是沒(méi)有θ波的，但在睡眠期間皮層腦電圖可出現(xiàn)δ波。如將睡者喚醒，δ波即轉(zhuǎn)成快波。因此，一肌認(rèn)為快波是新皮層處在緊張活動(dòng)狀態(tài)時(shí)的主要腦電活動(dòng)表現(xiàn)，α波是皮層處在安靜狀態(tài)時(shí)的主要表現(xiàn)，慢波是睡眠狀態(tài)下的主要表現(xiàn)。在幼兒時(shí)期，腦電波頻率比成人慢，一般常見(jiàn)到θ波，到10歲后才出現(xiàn)明確的α波；在嬰兒時(shí)期，腦電波頻率更慢，常見(jiàn)到δ波。此外δ波在成年人極度疲勞時(shí)及麻醉狀態(tài)下也可出現(xiàn)。

癲癇患者，腦電圖可出現(xiàn)棘波、尖波、棘慢綜合波等，棘波的時(shí)程在80ms以下，幅度為50-150μV。尖波的時(shí)程為80-200ms，幅度為100-200μV。棘慢綜合波指的是棘波后跟隨出現(xiàn)一個(gè)慢波，慢波時(shí)程達(dá)200-500ms；一般棘慢綜合波出現(xiàn)時(shí)，多數(shù)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(qū)域，即使病人外于清醒狀態(tài)時(shí)，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(diǎn)，并結(jié)合臨床資料，來(lái)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(duì)比

圖10-47腦電圖正常波形與癲癇波形的對(duì)比

（二）腦電波形成的機(jī)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(jīng)干上見(jiàn)到的動(dòng)作電位不一樣。應(yīng)用微電極記錄皮層神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)電位變化，見(jiàn)到皮層表面出現(xiàn)類似α波節(jié)律的電位變化時(shí)，細(xì)胞內(nèi)記錄到的突觸后電位變化也出現(xiàn)節(jié)律相一致的改變（圖10-48）。由此認(rèn)為，，此層表現(xiàn)的電位變化主要是由突觸后電位變化形成的，也就是說(shuō)由細(xì)胞體和樹(shù)突的電位變化形成的。可以設(shè)想，單一神經(jīng)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(jīng)組織同時(shí)發(fā)生突觸后電位變化，才能同步起來(lái)引起皮層表面再現(xiàn)電位改變。從皮層的神經(jīng)元組成來(lái)看，錐體細(xì)胞的分布排列比較整齊，其頂樹(shù)突互相平行并垂直于皮層表面，因此其電活動(dòng)在同步時(shí)易于總和而形成強(qiáng)大的電場(chǎng)，從而改變皮層表面的電位。

腦電圖與皮層神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)電位記錄的關(guān)系

圖10-48腦電圖與皮層神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)電位記錄的關(guān)系

目前知道，大量皮層神經(jīng)組織的放電活動(dòng)同步總和必須依賴丘腦的功能。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中見(jiàn)到，當(dāng)用中度麻醉時(shí)，即使沒(méi)有其他感覺(jué)傳入的刺激，皮層會(huì)出現(xiàn)每稱8-12次的自發(fā)腦電活動(dòng)。這種腦電活動(dòng)的波幅亦時(shí)大時(shí)小，并可以皮層廣泛的區(qū)域內(nèi)引出，因此這咱腦電活動(dòng)與人類腦電波中的α節(jié)律極相似。如果切斷皮層與丘腦間的纖維聯(lián)系，上述類似α波的電活動(dòng)就大大減小。如用每秒-12次節(jié)律性電刺激來(lái)刺激丘腦非特異投射系統(tǒng)的一此神經(jīng)核（如髓板內(nèi)核群），則皮層上會(huì)出現(xiàn)每稱8-12次的節(jié)律性腦電變化。這種變化的波幅亦時(shí)大時(shí)小，同時(shí)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(lái)看，刺激丘腦非特投射系統(tǒng)所獲得的腦電變化，與上述類似α波的自發(fā)腦電活動(dòng)相一致。由此認(rèn)為，某引起自發(fā)腦電形成的同步機(jī)制，就是皮層與丘腦非特異投射系統(tǒng)之間的交互作用；一定的同步節(jié)律的丘腦非特特異投射系統(tǒng)的活動(dòng)，促進(jìn)了電層電活動(dòng)的同步化。

如果用每秒60次的節(jié)律性電刺激來(lái)刺激丘腦非特異投射系統(tǒng)，則皮層上類似α波的自發(fā)腦電活動(dòng)立即消失而轉(zhuǎn)成快波。這可理解為高頻刺激對(duì)同步化活動(dòng)的擾亂，腦電出現(xiàn)了去同步化現(xiàn)象，快波的出現(xiàn)就是去同步化的結(jié)果。刺激腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)引起的上行激動(dòng)作用，一般也認(rèn)為是其上行沖動(dòng)擾亂了丘腦非特異投射系統(tǒng)與皮層之間同步化環(huán)節(jié)，腦電出現(xiàn)了激活狀態(tài)，呈現(xiàn)了去同步化的快波。在人類腦電記錄中所見(jiàn)到的α波阻斷現(xiàn)象，事實(shí)上也是由同樣機(jī)制引起的。

電生理研究觀察到，當(dāng)皮層癲癇病灶區(qū)出現(xiàn)棘波時(shí)，皮層內(nèi)神經(jīng)元出現(xiàn)爆發(fā)式短串沖動(dòng)發(fā)放，頻率可高達(dá)每秒-900次；如將電極插入神經(jīng)元細(xì)胞體內(nèi)，則觀察到當(dāng)棘波出現(xiàn)時(shí)，細(xì)胞體出現(xiàn)大幅度去極化電位（可達(dá)30mV），去極化電位發(fā)展到一定程度后則爆發(fā)短串動(dòng)作電位。由此認(rèn)為，許多神經(jīng)元同時(shí)出現(xiàn)大幅度的去極化電位，就使皮層表現(xiàn)出現(xiàn)電棘波；而神經(jīng)元的爆發(fā)式短串沖動(dòng)發(fā)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(lái)形成的，這是癲癇病例灶區(qū)神經(jīng)元異常活動(dòng)的表現(xiàn)。由于皮層腫瘤等占位性病變區(qū)本身不產(chǎn)生電活動(dòng)變化，因此在該區(qū)域記錄到的θ波或δ波，一般認(rèn)為來(lái)源于其環(huán)周異常腦細(xì)胞的電活動(dòng)。

（三）腦誘發(fā)電位

誘發(fā)電位是指感覺(jué)傳入系統(tǒng)受刺激時(shí)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)引起的電位變化。受刺激的部位可以是感覺(jué)器官、感覺(jué)神經(jīng)或感覺(jué)傳導(dǎo)途徑上的任何一點(diǎn)。但是廣義地說(shuō)，用其他刺激方法引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的電位變化，也可稱為誘發(fā)電位。例如，直接刺激脊髓前根，沖動(dòng)沿運(yùn)動(dòng)神經(jīng)逆向傳至脊髓前多角引起的電位變化，亦可稱為誘發(fā)電位。

大腦皮層誘發(fā)電位一般是指感覺(jué)傳入系統(tǒng)受刺激時(shí)，在皮層上某一局限區(qū)域引出的電位變化；由于皮層隨時(shí)在活動(dòng)著并產(chǎn)生自發(fā)腦電波，因此誘發(fā)電位時(shí)常出現(xiàn)在自發(fā)腦電波的背景之上。在動(dòng)物皮層相應(yīng)的感覺(jué)區(qū)表面引起的誘發(fā)電位可分為兩部分，一為主反應(yīng)，另一為后發(fā)放（圖10-49）。主反應(yīng)出現(xiàn)的潛伏期是穩(wěn)定不變的，為先正后負(fù)的電位變化。后發(fā)放尾隨主反應(yīng)之后，為一系列正相的周期電位變化。皮層誘發(fā)電位是用以尋找感覺(jué)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(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)誘發(fā)電位

圖10-49家兔大腦皮層感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)誘發(fā)電位

上線：誘發(fā)電位記錄，向下為正，向上為負(fù)

下線：時(shí)間，50ms第一個(gè)向上小波為刺激橈淺神經(jīng)記號(hào)，

間隔10ms后即出現(xiàn)先正后負(fù)的主反應(yīng)，再

間隔100ms左右后，即相繼出現(xiàn)正相波動(dòng)的后發(fā)放

誘發(fā)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(yuǎn)，顱骨的電阻很大，記錄到的電位變化極微弱；而且誘發(fā)電位夾雜在自發(fā)腦電之間，電位很難分辨。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)將電位變化疊加、平均起來(lái)，能夠使誘發(fā)電位顯示出來(lái)，這種方法記錄到的電位稱為平均誘發(fā)電位（averaged evoked potential）。平均誘發(fā)電位目前已成為研究人類的感覺(jué)功能、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、行為和心理活動(dòng)的一種手段。臨床常用的有體感誘發(fā)電位、聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位和視覺(jué)誘發(fā)電位幾種。現(xiàn)簡(jiǎn)述體感誘發(fā)電位的引導(dǎo)方法和波形；刺激電極安放在上肢正中神經(jīng)經(jīng)過(guò)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(biāo)準(zhǔn)波形如圖10-50所示。圖中的P₉波起源于正中神經(jīng)的第一級(jí)神經(jīng)元；P₁₁波可能起源于腦干或頸脊髓，因?yàn)榍鹉X以上中樞病變時(shí)，P₁₁不受影響，而頸脊髓病變時(shí)P₁₁消失；P₁₃和P₁₄波可能由腦干內(nèi)側(cè)丘系活動(dòng)所產(chǎn)生；N₂₀波是一個(gè)負(fù)波，一般認(rèn)為它來(lái)源于丘腦向皮層的投射或皮層感覺(jué)區(qū)，因?yàn)樵谇鹉X病變時(shí)可使N₂₀波消失，而N₂₀波以前的電波成分不受影響。因此，通過(guò)體感誘發(fā)電位的記錄和分析，有助于對(duì)患者中樞損傷位置的診斷。