脑电波技术原理简介

脑电波技术原理简介 神经产生脑电波 人的大脑是由数以万计的针尖大小的神经交错构成的。神经相互作用时，脑电波模式就表现为思维状态，像是计算数学时的专注等情绪状态。人的大脑平均每天产生7万个想法。而且，每次神经活动时都会产生轻微的放电，放出的电通过脑电波技术（医学上称为脑电图）就可以测量得到。单个神经产生的放电是很难从头皮外测量到的。但是许多神经共同放电产生的集体电波是可以测量得到的。因此，我们测量到的大脑状态是由许多神经共同放电产生的集体神经活动决定的。 经过一个世纪的实验，神经系统科学领域的专家们已经定义了大脑中控制具体活动的部位。比如，控制四肢的区域位于大脑的顶部。而负责视力的区域则位于大脑的后部。从进化论的角度看，大多数动物的大脑也具备这些功能。随着人衍化为较高级的物种，大脑前额处的皮质产生了更高级的思维。人的情绪，精神状态及专注状态都受这个区域的控制。因此NeuroSky(神念科技)把传感器的主要位置设置在了前额的FP1处。  不同的神经活动会产生不同的脑波模式，从而表现为不同的大脑状态。不同的脑波模式会发出不同振幅和频率的脑电波。例如，当脑波位于12到30Hz之间时，即Beta波，表示大脑正处于专注状态。当脑波在8到12Hz时，即Alpha波，表明大脑正处于平静放松的状态。除了脑波外，肌肉的收缩也会产生不同模式的波动，称之为肌电图。NeuroSky(神念科技)的设备可以检测到像眨眼等肌肉运动，从而在测量脑电波时可以把肌肉产生的电波过滤掉。 虽然NeuroSky(神念科技)的设备只在前额FP1处安装有一个传感器以增加使用的灵活性，但我们的设备可以同时检测到多种大脑状态。这是因为脑波实际上和声波的原理是一样的。声波借助扬声器向外传播后，我们就可以用一只耳朵听到音乐会的全部声音。  所有的电气设备，包括电脑，灯泡，插座等都会产生不同程度的噪音。这种噪音对我们获取到准确的脑电波会产生阻碍作用。结果是，大多数实验室里的脑电波设备在还没有给人检测时就已经受到这些外界噪音的影响了。从这些干扰噪音里准确的捕捉到人的脑波就好像从体育场外要听场内喧闹的球赛场上一个人的谈话一样困难。过去为解决这个问题，脑电波测量要在一个要求特别高的环境中进行，没有灯光，没有其他设备来干扰脑电波信号。为提高脑电波信号的质量，传感器通常还会使用医疗凝胶来提高导电性。现在脑电波技术逐渐走出实验室走向了普通消费者的家庭，然而大部分的家庭都没有符合要求的不含任何照明设备的房间，而且大多数人也不想每次使用脑电波设备时都要带着一个湿的导电凝胶。NeuroSky(神念科技)的设备使用的是不带凝胶的传感器，并且可以应用在嘈杂的环境中。  NeuroSky(神念科技)的专利技术包括噪音过滤。信号放大技术让原始脑波信号更加的清晰。噪音过滤技术可以去除掉肌肉，脉搏和电气设备发出的噪音。滤波器可以过滤掉来自电网中50-60Hz之间的干扰噪音。噪音过滤技术一直是NeuroSky(神念科技)的研发重点，相信这项技术会在我们的未来产品中有更好的应用。  我们的专利技术还包括电力工程。要把脑电波信号从干扰噪音中区分出来需要一个参考电极和电路接地系统。电路接地系统让人体电压与耳机的电压持平，参考电极通过共态抑制过滤掉周围的环境噪音。NeuroSky(神念科技)的设备的参考电极和电路接地系统大多是通过人的耳朵连接的。所以使用NeuroSky(神念科技)的设备时一定要确认耳部的接触是良好的。 神经中电信号的传输并不像其在电线中那样穿行，也没有电源来补充电力。然而每根神经都会自己产生放电。每一次电信号到达神经末梢时，都会放出化学物质，告诉周围的神经产生自己的电信号。这些电信号称之为“动作电位”，当神经产生电信号时，就会有相应的脑波活动产生。  原子和分子都会产生正负电荷，这些带电粒子称之为离子，正负离子也像两个磁铁上的正负极一样连在一起。当没有信号传输时，神经会用脉把正离子输送到细胞外。这些脉需要大量的能量因为正离子还要返回到目前带负电荷的细胞中。脉所需的能量来自于三磷酸腺苷，三磷酸腺苷是把能量传输到全身肌肉的分子。  热力学第一定律表明能量只能被改变，不能被创造及消灭。脉上的能量就被存储为细胞核内外间的电荷差。但是当阳离子流动到细胞并消除了电荷差后，存储的能量就会以波动的形式释放出来。正如海洋中小的波浪汇合成大的波涛一样，成千上万的神经同时活动也会形成大的脑波。神念科技的设备就能测量得到这些脑波。 大脑的可塑性就是神经之间可以产生新的连接，丢掉旧的连接。简单来讲，人们之所以可以把事物联系起来，是因为当神经同时活动时，它们就会联系在一起，反之亦然。 当人根据NeuroSky（神念科技）的设备要求产生特定的脑电波时，就会不自觉的强化有益的大脑状态相关的神经群之间的联系。久而久之用户就能随心所欲的产生这些有益的大脑状态。 脑机接口技术可以把电生理学活动或有机器官的神经系统的代谢速率转化为机械装置可以识别的信号。脑机接口技术在一个世纪前就引起了人们的想象；伴随着《百变星君》电视剧出生的高峰生育儿们大都在受伤后配备了神经假肢。早在1908年，Le Nyctalope，有争议的第一个超级英雄，是文学作品中出现的第一个使用了脑机接口技术的人。现在脑机接口技术不再是小说中虚构的情节，事实上这种技术的研究在20世纪最后十年非常盛行，人类，非人类及啮齿动物通过神经活动就可以直接和电气设备进行交流。 尽管目前对脑机接口技术的研究很盛行，但几年前我们还很难找到低于上千美元的设备来中枢神经系统活动并用它来控制电子设备。 NeuroSky(神念科技)是把脑机接口技术带出实验室，带给大众的世界先驱者。随着神念技术的发展，现在任何人在自己家里都可以仅仅利用思维来控制电子设备。研究机构可以收集到高精确的大脑功能的现场数据。企业还可以把我们的脑机接口技术应用到他们自己的产品中。  NeuroSky(神念科技)的设备价格便宜，易于携带，并且是无线连接。市场上大多数采用了脑电波技术的设备本质上都不再是医疗脑电图。NeuroSky(神念科技)设备的核心技术都是我们自己研发的。我们自己生产的芯片可以帮助过滤掉外界的干扰噪音，从而更有效的测量到神经活动，而且测量的精确度可以达到科研用的脑电图的96%，而成本价格却远远低于科研用的脑电图设备。  许多公司都声称自己第一个研发出了适合大众市场的脑电。但事实上，Interactive Product line才是第一个。虽然NeuroSky（神念科技）为大众市场研发出了第一台低于1000美元的脑机接口设备，然而我们公司的核心产品是传感器芯片。它是每一个脑机接口产品的基础。NeuroSky（神念科技）让那些在脑电图技术方面没有经验的企业也可以把此技术应用到他们的产品中。 NeuroSky(神念科技)的技术检测到得是您的思维状态，而非具体内容 所有NeuroSky(神念科技)的技术都是单向的；也就是说我们只能把从大脑检测到的信息传送给设备，反过来是不可行的。单纯的利用神念的产品来控制人的具体想法是不可能的。但我们可以通过训练让孩子的大脑快速进入适合学习的思维状态，从而提高他们的学习成绩。也就是说，经常使用神念的产品可以让你很容易的进入某种状态，如帮助你的大脑在数学考试中迅速进入适合研究数学的状态。 NeuroSky(神念科技)的传感器只能接收到大脑不断发送出的脑波不会把信号灌入大脑。另外，要尽量减少无线信号的数量，避免它们自身干扰到脑电波的记录。若把NeuroSky(神念科技)的设备产生的无线信号与无线手机产生的信号相比较的话，后者听起来就像是飞机的发动机发出的噪音。 皮肤电反应技术为公众所用已有十余年，但众所知的是其在“测谎仪”上的使用。容易与脑电波技术相混淆的是，皮肤电反应可以通过测量皮肤上的电阻粗略估计小范围内的大脑状态。在情绪激发的状态下，皮肤的导电性会随大脑产生的荷尔蒙变化而变化；（皮肤电反应不能分辨出不同形式的激发状态，如生气，害怕，吃惊反应及性唤起等）  我们应该知道皮肤电反应不能直接测量出大脑所处的状态，但却会直接影响到人的身体。NeuroSky(神念科技)的设备可以测量到场电位，脑波，这些都是由神经活动直接产生的。NeuroSky(神念科技)的设备中还从未使用过皮肤电反应，我们的芯片不是用来测量皮肤电反应的。  不久的将来，神念科技的发明将进入到肌电，眼电，心电，血氧定量法及其他生物传感器领域。更多有关我们的下一代传感器，即可以测量脑电图，眼电图和心电图的传感器的信息