静息电势和动作电势

P300
P_(300)(P_3) 是一种脑诱发电位 , 又称认识或识别电位 , 为事件-相关电位(event-related potentials,ERP)的正相晚 成分(latepositive component,LPC)。 1965年Sutton等开始 发现脑诱发电位的这一长潜伏期成份 ,因它是在有关刺激出现 后300ms左右发生的正相波因而命名P_(300)。
基于 EP 上述特性，对诱发脑电的处理，一般采用叠加 技术和平均技术，叠加技术是把多次的刺激波按一定的次序
累加起来。平均方法是把累加的结果除以刺激次数，恢复 EP。
两种方法的本质是在反复给予相同的刺激过程中，使与刺激 有固定时间关系的电位活动逐渐增大；而与刺激无固定时间 关系的背景电活动在多次运算中能够相互抵消，逐渐使 EP 从 背景中显示出来。
3. 电极位置的名称应结合脑部分区 ( 如额、颞、顶、枕 ) ，这 样可使非专业人员也能了解。
4.国际通用阿拉伯数字:左半球为奇数，右半球为偶数，零点 代表头颅中位； A1和A2代表左右耳垂(无关电极)。
信号预处理基本步骤
人脑
放大器
滤波器
调零电路
脑电信号采集
经过预处理的信号在时域上是连续的，这样的信号称之为 模拟信号，放大电路和滤波电路也是模拟电路。 而计算机只能处理时间上离散的信号 ( 即离散信号 ) ，所以 必须要把模拟信号转换为数字信号 ，这个工作可以由数膜 (A/D)转换器来实现，转换结束后送到计算机中保存待进一步 处理。 A/D什么时候，对哪一路或哪几路进行转换，转换结束后和 送进计算机处理前，要做一些预处理等等，这些工作是通过 一个微处理器来实现的
＋＋＋＋＋
膜电位的突然上升 与突然下降构成了 一个短暂的约具有 100~150毫伏的电 位差，叫做动作电 位。 上升的幅度与速度 主要决定于膜的通 透性以及膜内外钠 离子的浓度差和电 位差。
动作电位
膜 电 位 +50 （ ） 反 极 化
mv
0
去 极 -50 化
复 极 化
静息电位 -100 t
0
0.5
大约在0.2ms时间内，细胞膜对钠离子的通透性大 于钾离子的100倍。膜内正离子增多，进一步加速了膜 的去极化，并降低了原有的静息电位。当膜内外钠离 子的浓度差和电位差的作用相互平衡时，膜的极化发 生了倒转，从原来有-85mv变成+60mv左右。此后细 胞膜又使Na+离子不能通透，
而钠---钾泵仍不断地将膜内的钠离子逆着浓度差排 出膜外，同时在其协同作用下，使膜外的钾离子回到 了膜内。离子在兴奋时的移位，都获得了恢复，再度 达到平衡，维持了-85mv的电位差。
实验发现，神经与肌肉的细胞膜有改变他们自己对 钾离子和钠离子通透性的能力。
当细胞受到外来的刺激时，（如电的、化学的或机 械的、热的）只要刺激达到一定的强度，细胞对钠离 子的通透性会突然变大（比原来的通透性要大1000倍 以上）。
大量的钠离子在电场力和浓度梯度的双重影响下涌 入细胞内，使膜内部分带正电，膜外部分带负电，这 种状态称为去极化。
细胞静息电位
当细胞不受外界影响，处于静息状态，其膜内外因离子的 浓度差导至产生电势差。 ⑴ 细胞膜——脂双层
磷酸头 （亲水性） 甘油酯尾
（疏水）
磷脂分子
细胞外 玻璃微电极实测细 胞静息电位U=-85mv， 可见与 氯离子扩散 电位-86mv很接近， 说明钾离子浓度膜 内外达到了动态平 衡。
cl cl ＋
细胞的动作电位
细胞受到刺激后的这种短暂的电势差值，叫做动作电势， 能够产生这种动作电势的细胞叫做可兴奋细胞。
应用
生物器官或组织对外界刺 激作出反应，如含羞草的 敏感细胞受到刺激后，马 上产生动作电势，当传到 叶座时，使叶座基部膨压 发生变化，引起叶柄下垂， 小叶关闭。还有大型多核 细胞的狸藻，其动作电势 更为显著。
脑电图是通过电极记录下来的脑细胞群的自发性、节律性 电活动。将脑细胞电活动的电位作为纵轴，时间作为横轴， 这样把电位与时间的相互关系记录下来的就是脑电图。
关于脑电波形成的机制，有很多假说，较多的人认为，皮 层表面的电位变化，主要是由神经细胞的突触后电位形成的。 当然单个的细胞的突触后电位不足以引起皮层表面的电位改 变。
电荷分布电势
氧化还原电势
实验证明，在所有用半透膜隔开的两种或几种以上的电 解液，或电解液相同但浓度不同的膜两侧，都存在着电势 差，这种电势差称为跨膜电势或膜电势。Байду номын сангаас
跨膜电位差形成的原因：
①膜内外各种离子分布不均匀——不对称性； ②膜对各种离子具有不同的通透性——选择通透性； ③离子间存在静电相互作用——离子浓度和功能不同。
生物电
生物电的发现
1791 年意大利解剖学家加 伐尼（ L.Galvani ）偶然发 现，如果将蛙腿的肌肉置于 铁板上再用铜钩钩住蛙的脊 髓，当铜钩与铁板接触时肌 肉就会发生收缩，他把这种 现象归因于动物电。
伽伐尼（Galvani,L.1737-1798）
生物电势的产生
人体任何细微的活动，都伴随着生物电的产生和变化 生物电是以细胞为单位产生的。 扩散电势(最基本、最重要) 生物膜电势 吸附电势
D c D c
Cl oCl Cl iCl
其中，F是法拉第常数，R是气体常数，T是绝对温度，Z通透 常数,D+n、D-k分别表示各种正负离子的通透系数，c+in、c+on 和c-ik、c-ok分别为各种正、负离子在膜内外的摩尔离子浓度。 这就是著名的戈德曼方程（Gokdman-Hadgkin-Katz）， 简称GHK方程。
诱发脑电
除自发脑电波以外，用刺激的方法能够引起大脑皮层局部 区域电活动。通常是在刺激感觉通道相对的感知部分测到。 诱发脑电的电位很弱，幅度一般在0.1-10uV 范围。由于皮
层随时会产生自发脑电 EEG，诱发电位是出现在自发脑电波
的背景上面。EEG幅度一般在5-200uV范围，所以诱发脑电完 全被自发脑电淹没诱发电位的提取，需要各种信号处理方法， 并用计算机完成。
1.0
1.5
时间（ms）
动作电位的形成
动作电位的传导
－＋ －＋ －＋ －＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋＋＋ －－－－ ＋－ ＋－ ＋－ ＋－ － － － － － － － －
局部电流
－－－－ ＋－ ＋－ ＋－ ＋－ － － － － － － － － ＋＋＋＋ －＋ －＋ －＋ －＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － －＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － ＋ ＋ ＋ ＋－ － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋－ － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － －＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － 动作电位以局部电流的形式传导


美国快速学习先驱泰丽 &S226；怀勒&S226;韦伯指出： β 波——很快的脑电波——“对 我们度过白天很有好处，但抑制 了我们进入大脑更深层面。在α 、 θ 波类型中可以进入更深的层面， 这两种脑电波以放松、注意力集 中和舒适等主观感受为特征。就 是在α 、θ 波状态下，非凡的记 忆力、高度专注和不同寻常的创 造力都可以取得。”你在快速阅 读训练中怎样才能够取得对人的 学习记忆最好的α 、θ 波状态， 正是精英特在训练中要帮助你解 决的重要题。
细胞内
cl K+ K+ cl K+
K+
—
扩散
—
K+
＋
cl K+
＋ —
+扩散
—
cl -
cl cl K+
K+
＋
右图为细胞内外离子扩散
cl -
Na—K泵
＋ —
cl -
多离子的扩散电势
RT D c D c U o Ui ln ZF D c D c
K iK K oK Na Na iNa oNa
EP不同于传统的EEG。它具有以下三个特性： 1 EP 的出现与刺激之间有确定和严格的时间关系，即有 较稳定的潜伏期。 2 某种刺激引起的 EP 有一定的反应形式，不同感觉系 统中反应的形式也不相同。
3 由各种感觉刺激引起的 EP，在大脑内具有各自不同的 空间分布。 因为 EP 是在刺激控制下出现，同时具有上述特性，故它 可以提供关于不同感觉系统及相应脑区的更多信息，是一个 较复杂的、有一定规律的、具有潜伏期、极性、波幅和时程 的特定脑电图形。因此 EP 比 EEG 记录有较多的数据分析的 可能，是EEG无法比拟的。
在人的头皮表面，我们可以记录到两大类脑电活动 即自发脑电图（Electroencephalogram，简称EEG）和与 一定刺激相关的脑诱发电位（Evoked potentials ，简称
EP）。
自发脑电

这是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间，可划分为四 个波段，即δ（1－3Hz）、θ（4－7Hz）、α（8－13Hz）、β（14－30Hz）。 （这几 种波的频率边界，在学界还没有完全统一的标准。亦有学者认为δ波小于4Hz，θ波4～ 7Hz，α波8～12Hz，β波13～35Hz，并认为有大于35Hz的脑电波，并命名为γ波。长期 处于该状态下的人会有生命危险） 一、“α”（阿尔法）脑电波，其频率为 8-12Hz（赫兹）。当你或我的大脑处于完全放 松的精神状态【空的状态】下，或是在心神专注的时候出现的脑电波。
脑电的发现
Richard Caton(1842-1926) 是第一位研究脑电活动的人。 他是英国的一名医生，主要研 究兔子和猴子的暴露的大脑半 球的电现象。 Caton 于 1875 年 8 月 24 日报告了他的发现，他用 电流计描记出兔子和猴子的脑 电波的震荡电位，他还描述这 样的现象“当灰质的任何一部 分处于功能活动状态的时候， 其电流通常会出现负的变化”，