脑波
脑波（英语：brainwave）是指人脑内的神经细胞活动时所产生的电气性摆动。因这种摆动呈现在科学仪器上，看起来就像波动一样，故称之为脑波。用一句话来说明脑波的话，或许可以说它是由脑细胞所产生的生物能源，或者是脑细胞活动的节奏。人类每一秒，不论在做什么，甚至睡觉时，大脑都会不时产生像“电流脉冲”一样的“脑波”。脑波依频率可分为五大类：β波（显意识 14-30HZ）、α波（桥梁意识 8-14HZ）、θ波（潜意识 4-8Hz）及δ波（无意识 4Hz以下）和γ波(专注于某件事 30HZ 以上)等。这些意识的组合，形成了一个人的内外在的行为、情绪及学习上的表现。
名词来源
十九世纪末，德国的生理学家汉斯·柏格看到电鳗发出电气，认为人类身上必然有相同的现象，而发现了人脑中电气性的振动。后来，借由图表来补捉脑波，才得知振动的存在。由于这和人类的意识活动有某种程度的对应，因而引起许多研究者的兴趣。
脑波种类
常用脑波
| 脑波种类 | 频率 | 特性 | |
| Delta（δ） | 0.1 ~ 3 Hz | 属于“无意识层面”的波。
是在非快速动眼睡眠第三期时出现的脑波。 | |
| Theta（θ） | 4 ~ 7Hz | 属于“潜意识层面”的波。
创造力与灵感的来源。深睡作梦、深度冥想时。 心灵觉知、个人见识较强、个性强。 | |
| Alpha（α） | 慢速α波 | 8-9赫兹 | 临睡前头脑茫茫然的状态。意识逐渐走向糢糊。 |
| 中间α波 | 9-12赫兹 | 灵感、直觉或点子发挥威力的状态。身心轻松而注意力集中。 | |
| 快速α波 | 12-14赫兹 | 高度警觉，无暇他顾的状态。 | |
| Beta（β） | Low Range | 12.5 ~ 16 Hz | 放松但精神集中 |
| Middle Range | 16.5 ~ 20 Hz | 思考、处理接收到外界讯息（听到或想到） | |
| High Range | 20.5 ~ 28 Hz | 激动、焦虑 | |
| Gamma（γ） | 25 ~ 100 Hz（通常在40Hz） | 提高意识、减轻压力、冥想 | |
罕用脑波
| 脑波种类 | 频率 | 特性 | |
| Kappa（κ） | 6 ~ 12 Hz（通常在8 ~ 10） | α波的一种 | |
| Sigma（σ） | 12 ~ 14 Hz | 一阵有着独特的纺锤波形的浪，这是最有用和最容易学习的正常睡眠阶段与深沉睡眠阶段的相关标记。这是非常窄频带的信号，由许多神经元的同步活动引起。窄频带，或同步的神经元活动通常与静态的大脑状态相关，和那些活跃的精神状态（γ，β波）宽频带信号相反。σ 波中心频率人人不同，有时可以与“正常”范围距离相当远。（又称作纺锤） | |
| Mu（μ） | 7 ~ 11 Hz | 类似于α波，与α波不同的地方是，它不受睁眼或心算的影响，并且受到体感刺激和四肢运动的抑制。（又称作Mu旋律） | |
诱发电位
| 脑波种类 | 频率 | 特性 | |
| Lambda（λ） | 诱发电位（100 ~ 200 Hz） | 眼睛受光刺激时100ms后诱发（又称作P100） | |
| P200 | 诱发电位 | 尚有位于200ms左右的正波(P200)和270ms左右的负波(N270) | |
| P300 | 诱发电位 | 看到或听到脑中想像的东西时约300ms后诱发电位改变 | |
| N270 | 诱发电位 | 尚有位于200ms左右的正波(P200)和270ms左右的负波(N270) | |
| N400 | 诱发电位 | N400在振幅上的变化，此属于语意困惑的反应。 | |
脑波检查
脑电图（Electroencephalograph, EEG）是通过医学仪器脑电图描记仪将人体脑部自身产生的微弱生物电于头皮处收集，并放大记录而得到的曲线图。脑电图用于辅助诊断脑部相关疾病，但因为其易受到干扰，故临床上通常要结合其他手段来使用。脑电图主要用于癫痫、脑血管疾病等的检查。
检查范围
检查范围如下：[1]
- 脑部疾病的诊断：脑波可以作为脑部病变筛选的工具，以了解脑部是否有病变及病变的位置，并评估大脑皮质的功能是否异常。
- 癫痫的诊断：脑波对于癫痫的诊断必要的，亦是重要的依据。
- 其他：亦适用于不明原因的头痛、睡眠障碍、异常行为、脑外伤、脑血管障碍、脑膜炎和安眠药中毒等诊断。
检查前准备
- 医师、医检师、解说检查目的。
- 检查前将头发洗净，不可涂抹发油或喷发胶。
- 于检查前需停用抗癫痫药物，作清醒脑波时，前一晚尽可能使自己睡眠充足，勿服用镇静剂、安眠药、咖啡或茶等，以提高检查的准确性。作睡眠脑波时，前一晚少睡或中午尽量不要午睡，以免检查时不能熟睡而无法检查。
- 病人在检查前不要禁食，因禁食会影响脑波模式。
检查过程
脑波应用
脑机界面
脑机界面，举交通大学资讯工程研究所一篇毕业论文为例：探讨以运动想像之脑电波为基础的脑机界面，同时这种脑机界面的技术目前还存在许多的议题，例如噪声的降低、系统的自我学习以及使用者的自我训练等等。使用一个空间滤波器的技术，用以将脑电波的噪声滤除，并且提高运动想像相关的脑电波强度变化。我们以最大对比光束构成法为基础来发展这个空间滤波器，这项技术能有效滤除噪声干扰，并且拉大运动想像相关的事件相关同步/异步现象，滤过的讯号更具有大脑皮质讯号源的意义。我们接着使用接受者操作曲线来对滤过的讯号做分析，以计算这样的空间滤波器应用在脑机界面系统上的效能，本论文针对各种不同的情况对这项技术做探讨，结果显示此空间滤波器具有稳定良好的效果。
在本论文中我们也设计了一个线上的实验，使用我们所训练出来的空间滤波器，并且在线上实验中加上视觉的生理回馈机制，借由生理回馈让使用者能做自我训练，结果显示此空间滤波器能够应用在线上，但是视觉生理回馈会影响运动后的事件相关同步现象。[2]
交通应用
已有相当多研究显示脑波可直接应用于汽车、直升机[3]的控制上
健康应用
在健康上的意义：[4] β波：生病波。紧张脑波，低免疫力，易生病。 α波：健康波。放松脑波，高免疫状态，分泌脑内吗啡，有自愈能力。 θ波：修复波。极度放松，又称佛陀脑波，修复力强。 δ波：休息波。一般只有深度睡眠状态才会出现。
最新的研究指出，脑波中的非线性特征值亦可做为有效评估疼痛的指标。[5][6]
运动应用
脑波测量技术能够评估运动员的心理状态，特别针对他们的专注力及对干扰的控制能力，从而体现运动员在动作准备阶段的大脑皮层活动情形。进一步地，透过神经回馈训练（neurofeedback training （页面存档备份，存于互联网档案馆）），运动员的即时大脑活动能够被同步，并透过声音或视觉讯号提供反馈。[7][8] 此方法让运动员能够利用操作性制约的作用来调节他们的心理状态，以达到更佳的表现水准。[9] 在运动科学领域的研究表明，脑波神经回馈训练对于提升运动员的表现具有提升的效用。包括在高尔夫球推杆的准确度上。[10]
娱乐应用
有没有发现在打电动的时候，身体不一定能跟上脑中所想的动作，这个问题在脑机界面成熟后将不再是问题，未来的游戏将是在虚拟现实中进行，再也不是用手指或身体来进行游戏，而是借由精密的机器与你的脑部做连结，直接用你的意识来控制游戏中角色的动作，如此一来游戏将变得更加流畅，更能身历其境。现在已经开发出不止一款利用脑波来游玩的游戏，也不禁让人更加期待未来的娱乐产业会走到什么程度。[11]
隐私权保障
就像是指纹一样，每个人的脑波也是独一无二的，根据交通大学生医工程研究所一篇毕业论文[12]研究指出未来将可利用脑波的独特性来建构身份辨识系统。
参考文献
- ^ 屏東醫院醫療部. [2015-04-06]. （原始内容存档于2019-05-08）.
- ^ 國立交通大學機構典藏:使用運動想像腦電波之適應性腦機介面. [2015-04-06]. （原始内容存档于2019-05-08）.
- ^ 大學生研發 腦波控制直升機 中央社. [2015-04-06]. （原始内容存档于2019-05-09）.
- ^ 覺醒新世界. [2015-04-06]. （原始内容存档于2019-05-09）.
- ^ Po-Chih Kuo, Yi-Ti Chen, Yong-Sheng Chen, Li-Fen Chen, Decoding the Perception of Endogenous Pain from Resting-state MEG, NeuroImage, 2016 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811916305183 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ 以静息态脑磁波讯号进行经痛程度的客观评估 https://ir.nctu.edu.tw/handle/11536/49994 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ Wang, Kuo-Pin; Cheng, Ming-Yang; Elbanna, Hatem; Schack, Thomas. A new EEG neurofeedback training approach in sports: the effects function-specific instruction of Mu rhythm and visuomotor skill performance. Frontiers in Psychology. 2023-12-22, 14 [2024-02-22]. ISSN 1664-1078. PMC 10771324
. PMID 38187413. doi:10.3389/fpsyg.2023.1273186. （原始内容存档于2024-01-21）.
- ^ Onagawa, Ryoji; Muraoka, Yoshihito; Hagura, Nobuhiro; Takemi, Mitsuaki. An investigation of the effectiveness of neurofeedback training on motor performance in healthy adults: A systematic review and meta-analysis. NeuroImage. 2023-04, 270 [2024-02-22]. doi:10.1016/j.neuroimage.2023.120000. （原始内容存档于2024-03-05） （英语）.
- ^ Gruzelier, John H. EEG-neurofeedback for optimising performance. I: A review of cognitive and affective outcome in healthy participants. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. Applied Neuroscience: Models, methods, theories, reviews. A Society of Applied Neuroscience (SAN) special issue. 2014-07-01, 44 [2024-02-22]. ISSN 0149-7634. doi:10.1016/j.neubiorev.2013.09.015. （原始内容存档于2019-12-19）.
- ^ Cheng, Ming-Yang; Huang, Chung-Ju; Chang, Yu-Kai; Koester, Dirk; Schack, Thomas; Hung, Tsung-Min. Sensorimotor Rhythm Neurofeedback Enhances Golf Putting Performance. Journal of Sport and Exercise Psychology. 2015-12, 37 (6) [2024-02-22]. ISSN 0895-2779. doi:10.1123/jsep.2015-0166. （原始内容存档于2024-02-03）.
- ^ 美NeuroSky和Drexel各成功開發腦波玩遊戲技術 CTIMES. [2015-04-06]. （原始内容存档于2019-05-08）.
- ^ 運用腦電波之身分辨識系統及其長時調變機制 國立交通大學機構典藏. [2015-04-06]. （原始内容存档于2019-05-10）.
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