防止走神?控制老鼠?——神奇的腦電生物反饋技術

2020-12-14 瑞誠厚科技

一、腦電生物反饋是什麼?

腦電生物反饋訓練是藉助於腦電生物反饋儀將大腦皮層各區的腦電活動節律反饋出來,並對特定的腦電活動進行訓練,通過訓練選擇性強化某一頻段的腦電波以達到預期的治療目的。

二、腦電生物反饋的起源與發展

腦電圖的產生;1924年,德國的精神科醫生翰思貝魯加發現人腦也產生一種電信號,並於1929年首次發表「人腦的電信號」的論文。Alpha波控制;20世紀60年代後期,Joe Kamlya發現受試者可以意識到自身的腦部狀態,甚至可以對α波的腦電活動進行控制。第一個被改變的腦波:1969年,Sterman研究通過鈴聲訓練貓的攝食行為,訓練貓產生SMR節律,發現腦電波是可以訓練的。SMR訓練多動症;Joel lubar夫婦通過訓練SMR波等,來教導注意力障礙和多動症的患者如何獲得行為上的沉靜和改善注意力的狀態。

由此可見,腦電生物反饋技術在全世界已經有多年歷史了。但是為什麼腦電技術可以訓練注意力呢?首先,小編來告訴你腦電波是什麼。

腦電波的正常表現

頻率在8-13赫茲之間的腦波稱作α波,為構成腦電圖的最基本要素,以此作為基礎,比α波頻率慢的波稱之為慢波,比α波快的波稱之為快波。

δ波:深度睡眠腦波狀態(範圍0.5-3HZ)

當人在嬰兒期或智力發育不成熟、成年人在極度疲勞和昏睡狀態下,可出現這種波段。

θ波:深度放鬆、無壓力的潛意識狀態(範圍4-8HZ)

成年人在意願受到挫折和抑鬱時以及精神病患者這種波極為顯著。但此波為少年(10-17歲)的腦電圖中的主要成分。

α波:學習與思考的最佳腦波狀態(範圍8-13HZ)

是成年人安靜閉目狀態下的正常波形,在頂、枕區活動α最為明顯,數量越多,而且波幅也最高。

β波:緊張、壓力、腦疲勞時的腦波狀態(範圍14HZ以上)

人們清醒時,大部分時間大腦頻率處於β波狀態。隨著β波的增加,身體逐漸呈緊張狀態,容易疲倦。適當的β波對注意力提升以及認知行為的發展有積極作用。

SMR波(12-15Hz):人的基礎律動能力

腦科學中將其稱為注意力波,是控制行為活動保持良好的節律性的能力,這個波段的幅值高人的注意力水平就好,反之,注意力的水平就比較弱。

人在緊張狀態下,大腦呈現的是β波;感到睡意朦朧時,腦電波就變成θ波;進入深睡時,變成δ波;身體放鬆,大腦活躍,靈感不斷的時候,就呈現了α腦電波。當現階段外界環境給患者自身造成壓抑、鬱悶、低落等情緒出現時,腦波表現為α波或θ波佔比過高。潤安傑大腦生物反饋治療儀通過治療降低過多的腦電波佔比,加強自身情緒管理能力。

風靡全網的"腦電走神環"

最近,浙江省小學生頭戴"走神監測環"上課的視頻驚現網絡。該設備號稱使用優化的NASA公開算法及專注指數算法,利用信號傳輸和特徵提取前沿技術,可以監測腦電波,評判孩子們上課和寫作業時是否集中了注意力並打分,然後將數據及排名情況傳到老師及家長手裡。被採訪老師的神回復是:用一年沒明顯不適。

學生們上課帯"腦電走神環"

但是相關的專家說,"走神監測環"缺乏物理學支持。雖然人在不同的狀態下可以出現不同的微電壓信號,專注的時候和煩躁的時候出現的微電壓波形的確不一樣,但是這個信號十分微弱,大約在幾十微伏特(即百萬分之幾十伏特)的量級,需要用極為靈敏的電極陣列才能通過頭皮採集到。腦電圖的成功應用,目前也只限於癲癇病的甄別和診療。

再有,從物理學角度分析,極其微弱的腦電信號,是很容易混淆於背景噪音中的。如果這種"走神監測環"的檢測靈敏度或者解析度達不到百萬分之一伏特量級,那麼檢測結果就不可能準確。

因此,我要告訴你們的是戴 "腦電波走神監測環"可評判小學生注意力的說法不靠譜,不過是商家的炒作而已,家長們千萬別上當。

腦電波控制老鼠穿越迷宮

挑戰者在控制小白鼠

在《挑戰不可能》第二季節目現場,浙大研究團隊帶來了一項極為震撼的挑戰——用腦電波操控小白鼠走迷宮。

挑戰迷宮共有四關,評審將任意設置前三關以增加小白鼠闖關階段的難度和不確定性,挑戰者將用腦電波操控小白鼠按照評委設置的既定路線前進。第四關小白鼠需在90秒內穿越沙漠進入飛碟,即為挑戰成功。

儘管挑戰過程中,小白鼠幾度想走向錯誤的方向,但在隊員的腦電波控制下,最終還是走向了正確的方向。

浙大學霸沒有讓大家失望:挑戰成功!科幻電影中的場景不再是虛無縹緲的空想,腦電波控制是能夠實現的!

人類腦電波可以控制老鼠基因

接下來,小編來普及一項人類腦電可以控制老鼠基因的研究。這項研究發表在《自然通訊》雜誌(Nature Communications)上。

一種小型的光學器件能夠利用人類腦電波產生微弱的閃光,進而能夠激活老鼠腦部的部分基因。這項新的理論某一天可能被應用於治療那些患有慢性頭痛或癲癇的病人——當他們在由於頭痛或癲癇發病而導致腦電波異常時,通過腦電波的輸入即可得到治療。本項研究成果的作者,來自瑞士蘇黎世聯邦理工大學研究院馬丁富森格(MartinFussenegger)說道。

在他們的新研究中,富森格和他的同事們要求志願者們通過玩一款"Minecraft"遊戲或利用生物反饋(一種利用顯示器引導人腦電波同步的技術)來集中精力,這兩項活動能夠產生一種特殊的腦電活動,被腦電圖(EEG)所捕獲並無線輸入到老鼠的大腦植入體中。"這些腦電波模式被記錄,處理,隨後我們設定一個特定的閾值,"富森格說道。"如果某一模式下超過了這一閾值水平,它會在一段時間內開啟一個近紅外LED"。這段近紅外光隨後會啟動一個微型細胞構件——一個在小鼠大腦植入體內部被光所活化的細菌蛋白。細菌蛋白引發化學反應,激活負責編碼一種特定人類蛋白的基因片段。

目前這項技術已經是通過國際認可的最尖端的注意力提升技術,也是世界上最早的提升大腦功能的技術。在未來腦科學的領域上還會有更廣闊的天地。

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