EEG信号伪迹来源及可能原因分析
这两天朋友圈关于脑机接口（BCI）的消息层出不穷，央视爸爸的公众号也推送了一期关于脑机接口大赛的新闻《用意念控制机器？别惊讶 未来你也可以！》，似乎脑科学的发展又前进了一步。同时，这两天我也在读一本脑机接口的科普书籍《脑机穿越：脑机接口改变人类未来》——米格尔，书中最让我印象深刻的一段话：“从人类开始出现到今天，这些微小的神经网络便通过控制大量的毫伏级的神经放电，为我们每个人以及每位祖先的每一次思考、创造、破坏、发现、掩饰、交流、征服、引诱、屈服、爱、恨、快乐、悲伤、团结、内省、欢欣提供了条件。”这段话，所说的就是我们人类的活动基本是由大脑的神经元群放电控制的。可想而已，对大脑活动产生的神经生理机制探索是多么有意义的存在。
目前，由于我们探索的基本上是头皮表面的EEG信号，EEG信号相对于其它的生理信号非常微弱，在微伏数量级。在测量时，不可避免的就会产生一些干扰而影响到采集的EEG信号。所以，在测量时，避免一些不必要的伪迹干扰则能极大的提高信噪比（SNR），对脑机接口（BCI）信号的准确性会有比较大的提升。在前面的一些推送脑电分析系列的教程中，我已经介绍了《脑电分析之重参考》以及《脑电分析之眼电去除》，当然这是不够的，EEG信号的分析是一个非常复杂的过程。想要完全熟悉里面的知识就要先了解基础原理，今天就给大家介绍造成EEG信号的干扰伪迹及原因分析。
什么是伪迹？
电生理技术中，伪迹可以说是影响电生理信号的一些干扰信号，对分析正常信号带来了一些困难。在EEG信号中，常见的干扰有：眼电（EOG）干扰、肌电（EMG）干扰、心电（ECG）干扰、50Hz干扰以及一些高频信号干扰等。
伪迹的来源及可能原因分析
EEG的信号非常的微弱，所以采集EEG信号的设备非常灵敏，避免一些不必要的伪迹干扰，对采集到的原始信号则更能反映大脑活动的变化。引起伪迹的来源有很多，主要归纳为两类：1、受试者本身的干扰；2、设备的干扰
1、受试者本身的干扰：
1.1 眨眼和其它眼动
眼电（EOG）主要是由眼球移动或眨眼造成，振幅大，主要表现在大脑前额部分较明显。具体的产生与纠正方法可参看前段时间推送的文章《脑电分析之眼电去除》
1.2 心电伪迹
心电（ECG）主要是由心脏跳动产生的干扰信号，通常在普通的EEG/ERP实验中，受到的干扰较小，所以一般没有做处理。但是在EEG-FMRI实验中，是使用单极导联记录心电信号，这是要处理心电信号中的R波带来的干扰。
1.3 肌电伪迹
肌电（EMG）信号主要是由头部、肢体、下巴、舌头微小蠕动以及吞咽等运动所产生的干扰信号。EMG信号的频率通常大于30Hz，这在采集信号时，就可以清楚的看出在波形上有很多毛刺信号，这类信号一般就可以认为是肌电伪迹。头部和面部产生的肌电信号主要发生在额或颞区；舌头蠕动或吞咽，肌电信号主要在颞区。产生肌电信号时，为了能实时的看清产生的脑电信号，可以使用低通滤波器把肌电伪迹实时去除，但是一般情况下的实验，我建议不要轻易的进行此操作。
1.4 血管波伪迹
这类伪迹信号，主要是电极埋在了血管附近，血管波信号是一类很有规律的信号，有点类似于心电信号的规律。就目前，我所见的到常发生的电极在额或颞区，主要的电极点FT7、FT8。
1.5 出汗伪迹
这类伪迹主要是由于实验时，温度升高造成头皮出汗，记录的信号会发生慢漂移，这种信号是可以避免的。在合适的实验环境也是非常重要的一点。
1.6 运动伪迹
这类信号主要是由于受试者在实验中发生一些移动、头部或身体的一些晃动，这类信号也是可以避免的，在实验前指导语提示受试者在实验过程中尽量不要移动。
2、设备的干扰
2.1 50Hz工频干扰
50Hz信号主要的来源市电50Hz/60Hz交流电对设备的干扰，亦或者是地线接触不良造成的干扰。
2.2 电极安放时接触不良
这类干扰极有可能是在实验时，电极的移动造成阻抗的变化导致信号急剧发生偏转。
2.3 设备间的电磁波干扰
这类信号是由于EEG设备在工作时，周围有其它大功率的设备同时在工作产生的电磁波干扰。
写到这里，基本上影响EEG信号的干扰主要来源就是这些了，其它诸如一些环境干扰或主试的影响等是可控的因素。对于EEG信号的分析，只有当我们对信号的足够的判断能力，处理好信号则不是难事。只要有心，没什么是难的。这又让我想起了书籍中说过的一句话：“大脑探索技术的不断发展，将聆听并解读更宏大、更复杂的神经“交响乐”，神经科学将推动人类最终超越脆弱的灵长类躯体及自我的束缚”。
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