Re: [請益] 生醫訊號(EEG.ECG)相關問題

看板Cognitive作者guare (瓜籽)時間13年前 (2010/10/04 17:54)推噓4(4推 0噓 9→)

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原PO的問題其實非常深。網路的一個好處是可以很快地獲得資訊，但是缺點是：常常資訊是片段或者甚至錯誤的，所以讀者得有挑選判斷的能力。真正想得到知識，還是得費點時間去讀書或者專業的文獻。關於EEG產生的理論背景，推薦一本書：Electric Fields of the Brains - The Neurophysics of EEG, P. Nunez & R. Srinivasan 這裡聲明一下，並不是說brendonfish回答的內容有錯誤或者在批評什麼，他已經給了相當不錯的粗略概念。接下來我試著回答一下原Po的問題。先來一個最基礎的概念： EEG的產生其實可以類比化學分子的極性。例如水分子H2O，因為在三度空間結構中正負電並沒有對稱，所以會有一邊偏正另外一邊偏負，稱為極化現象。神經細胞可以類比這類化學分子。因為水分子會跑動、旋轉等等，所以拿一杯水來我們測量不到上下兩端或者左右的電位差。那如果水變成冰是否就可以測量到冰塊左右兩端的電位差呢？也不會。因為許許多多水分子排列方式的關係，讓總體的正負互相抵銷掉了。磁鐵﹝抱歉，一時找不到電的例子﹞其實就是依據類似的原理。因為某些因素，眾多磁鐵分子之間的磁極化﹝類似水分子的電極化﹞沒有完全彼此抵銷掉，因此我們可以測量到一大塊磁鐵的極性。以上是基礎，現在試著回答原PO問題 ※ 引述《hectory (hectory)》之銘言： : 1. 有看到資料顯示，腦電圖(EEG) 量測到的場電位其實是突觸後的電位，而不是 : 動作電位。那為什麼在腦電圖的場電位記錄，動作電位不會貢獻至場電位，而 : 主要都是由突觸後電位貢獻的? 要能夠測量到巨觀的場電位﹝就是EEG﹞，得有空間 + 時間兩個因素配合 1. 神經細胞要能產生電極化。動作電位來的時候雖然內外膜電位反轉，但是你想想看， Axon像一根水管，是360%對稱，上下的電極化不是彼此抵銷了嗎？ 2. 動作電位很快 2ms，而大腦中幾千億的神經原若要能夠讓彼此的極化加成﹝例如正都往上負都往下﹞，除了得解決空間方向問題之外，還得大家的動作電位都同時到達。這機率相當小。綜合上述，動作電位要直接貢獻到EEG的可能性就不大了。那EPSP如何貢獻在EEG上面呢？一個「可能」的模型如下：當Dendrite有EPSP的時候，膜電位由負轉正，而神經原Cell body 或者比較靠近axon處相對之下電位有差異，造成電極化現象﹝類比水分子﹞。如果此腦區剛好有許多神經原排列的方向是平行的，而許多神經原同時有EPSP，則它們的極化現象會加成而不會抵銷，則有可能在距離相當遠的地方也可以測量到電位差，就是 EEG訊號了。 EPSP相對於動作電位還有一個優勢，就是維持的時間長相當多，而且若有幾個動作電位密集抵達，可以維持更久。這也就解決了上述的時間條件。當然這個模型還有許多簡略的地方，例如頭皮的電阻，頭骨、頭髮因素 inter-neuron 等 : 2. 區域性的胞外電位改變(即胞外電刺激)會激發動作電位的產生(當然前提是要 : 超過閾值)，那為何整體場電位的波動不會影響其他細胞的動作電位? 假設是 : 因為波動振幅沒超過閾值，而不誘發動作電位，那麼也應該會影響到他之後 : 產生動作電位的難易程度吧? (膜內外的差分明就變了啊) 我們談場電位的時候不能只講電位差的大小，還必須加上「在多大的距離」之下測量到此電位差。例如已經有人提到EEG訊號大多在mV範圍，但是別忘了，這個電壓差是加在訊號和接地線之間，大約有10幾公分。我們談細胞內外電壓差，靜止的時候是-60mV左右，而EPSP若能把膜電位提高到-10mV左右 ﹝視細胞種類而定﹞大概就可以激發動作電位。但是這個電位差是加在多大的距離呢？這是加在細胞膜內外之間，大約是nm範圍吧，相差達100000000倍！難怪整體場電位的波動不會影響其他細胞的動作電位。 : 3. 心電圖是由心房或心室收縮時的心肌細胞膜電位變化而來的，那到底是怎樣 : 加成的? 那如果算動作電位引起的，意思是A 心肌細胞的動作電位會加成到 : B 心肌細胞那邊，進而互相影響細胞間的場電位，形成示波器上看到的波嗎? 心肌細胞有個特殊的地方是，幾千幾億個心肌細胞放電的時間點是配合好的。然而加成的現象還是一樣要用電極化模型去解釋。此外，心肌細胞的排列和大腦神經元相比也是有規律得多。因此EKG訊號要遠比EEG訊號乾淨而且強度大很多。 : 4. 那為什麼 T 波是心室細胞 repolarized ? 如果是 repolarized，振幅為什 : 麼會是正的? 還是要想像電極化現在如何在心肌細胞上形成。想像一下：動作電位由左到右傳遞，而且是成千萬上億的細胞同步。這傳遞的時間需要假設200ms。所以在時間=0的時候，每個心肌細胞都是左正右負﹝因為左邊的膜電位由-60mV轉變成+40mV﹞，那每個細胞就都形成一個左正右負的二極。那因為在心臟中心肌細胞排列很整齊，而且動作電位相當地同步，所以這些小小的二極彼此的正+正，負+負，就形成一個你可以測量到的巨大二極。而這個二極會隨著時間轉向，因為我們前面假設傳遞的時間需要200ms，所以過了200ms之後左右的正負就顛倒。最後還是再次強調，網路的資訊只是片段的而且可能有錯﹝包括我的回文也可能有錯﹞，真正要學知識還是請看書。 -- 什麼叫做自婊？愚笨的人總把簡單的事複雜化 => 南部人把選舉複雜化了。聰明的人可以把複雜的事簡單化 => 台北市民可以把複雜的選舉簡單化 -- 摘錄自愛台時報投書 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.123.185.72

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