脑波电子学的研究应用
了解脑电波与电子元件的耦合不仅对收集有关脑信号的信息有帮助,而且对于诊断和治疗神经系统疾病和疾病至关重要.在思考和思考时,大脑能更好地适应工作中的压力.
了解人脑的工作能力和控制能力是一个永恒的话题,近年来,科学技术在这方面取得了很大进展.科学家们一直在努力了解大脑的组成部分及其工作原理.虽然,对于所有其他生物的大脑结构和功能,没有什么是确定的,只是为了与人脑进行比较,但已经确定的是,人脑是由神经元组成的,它们有可能根据输入而产生各种不同的内部状态.
人类的大脑依靠其神经元的电能工作,而这些电能来自食物和环境.大脑的电能是非常小和有限的,但它的行为方式非常特殊,这是人脑的特点.大脑的电活动是以不同频率的脑波形式表现出来的,对应于不同的心理状态;我们所有的思想、情绪和行为的根源就是大脑中神经元之间通过脑波进行的交流.
众所周知,我们的大脑不仅控制着我们身体每一个部位的功能活动,而且脑波还可以通过心灵感应、心灵感应、催眠、直觉、一见钟情等方式来影响生物和非生物,用脑电波操作先进的智能电子设备已经成为可能.
从一名28个月大的Dup15q综合征患儿的自发脑电图中记录到弥散β波与其他频率一起出现
物质波
波函数本应是量子水平上粒子的特征,但1924年,路易斯·德布罗意(1929年诺贝尔物理学奖)提出波函数与所有粒子相关联.从粒子在任何一点的波函数强度的标准解释是在该点找到粒子的概率.谐波的波长被用来建立波函数,称为物质波.
因此,物质波是导致波粒二象性假说的量子力学理论的核心部分.根据这一点,所有的物质都可以表现出波浪状的行为.例如,电子束可以像光束或水波一样受到衍射.波(机械波或电磁波)可以被描述为一种扰动,它将能量从一个位置(其来源)传输到另一个位置,无论是否有介质,但不传输物质.
电磁波是由于振荡电场和磁场之间的振动而产生的.整个电磁频谱包括从最低频率到最高频率(或从最长波长到最短波长)的波,即所有无线电波、微波、红外辐射、可见光、紫外线、X射线和伽马射线.然而,超低频物质波确实存在,但很难检测和区分.所有的波都是由光子组成的,光子在空间中传播并与物质相互作用,产生各种现象,如吸收、反射、干涉和衍射.
脑电波
人脑发出电波,对身体产生不同的影响.实际上,由于存在不同的频率,很难区分两种脑电波.人类共有四种脑波状态,从高振幅、低频三角波到低振幅高频β波.这些脑电波的范围说明了人类大脑的不同状态,从深度睡眠到高度唤醒.神经科学家将这些波命名如下表所示.
脑电波电子学
长期以来,被称为脑电波的电振荡引起了科学家和公众的兴趣,其功能仍然存在争议.脑电波在大脑内部和外部的传播,以及它们的传播效应正在研究中.科学家和工程师们正在为开发和设计合适的检测和监测脑电波的仪器作出不懈努力.
在大脑中形成了一个微小的信号放大器,它通过一个微型的放大器来传送信号.脑电图(EEG)是一种公认的记录脑电活动的电生理监测方法.脑电图是一种非侵入性方法,电极/传感器沿头皮放置.然而,侵入性电极也被用于被称为脑电监测的皮层电图技术.
侵入式脑记录技术的发展也在取得进展.在未来,对脑电子学进行无缝和微创的三维描述,可以对脑电波及其特性和影响进行连续的监测和操作.几十年来,脑功能磁共振成像(fMRI)和脑磁共振成像(fMRI)等非侵入性脑磁共振成像(fMRI)技术可以在无创的情况下测量大脑的变化.因此,下一个普及到我们生活中的技术可能就是所谓的神经接口.
了解脑电波与电子元件的耦合不仅对收集有关脑信号的信息,而且对于诊断和治疗神经系统疾病和疾病至关重要.人体组织具有弹性和可移动性,在与刚性电子元件的界面上会产生损伤和炎症.因此,柔性电子学不仅需要提供有效的手段使电子器件不受此类问题的困扰,而且还需要将其应用于非平面表面.
为了长期稳定的神经记录,科学家们开发了一种新的导电生物相容性材料,它像人体组织一样柔软,可以拉伸到两倍的长度.这种材料由镀金二氧化钛纳米线组成,嵌入硅橡胶中.
电子植入物的应用正在取得进展,科学家们已经开发出将诸如电线和晶体管等微电子器件直接注入大脑以测量或刺激神经活动的方法.神经电子传感器比任何最先进的柔性电子元件都要灵活100万倍.
脑电波的可穿戴电子设备
我们看到过人们躺在记录大脑活动的巨型机器(核磁共振成像和CT扫描)中的照片,或者一个人在跑步机上跑步,他的肌肉上绑着几十根小电线.这些利用脑电波的设备通常体积大,价格昂贵,只能由受过训练的人操作.这可能会成为过去,因为我们现在可以用更小、更便宜、更易于使用的可穿戴设备记录相同的活动.
我们现在正处在一个我们可以购买自己的设备,测量我们的脑波和调整我们的生活更有效地处理压力和提高我们的注意力.我们可以将这些可穿戴设备连接到我们的身体上,以便测量生理活动,如心率、体温、呼吸频率、肌肉张力和被称为生物反馈的脑波.
在思考时,大脑能更好地适应工作中的压力.使用脑电图测量的活动可以非常详细和复杂,并且取决于大脑的面积.生物反馈耳机使用脑电图来测量脑电波,这些是很小的频带,很容易放在我们的头上,通过传感器测量脑活动.这里将讨论市场上的一些此类耳机.
大脑感应头带
这是一种脑电图头带,通过蓝牙连接到设备上,跟踪脑电波.其出色的iPhone/Android应用程序也进行了更新.
它是第一款能够主动提升情绪和降低压力的可穿戴设备,并声称可以在不含糖、咖啡因或其他刺激物的情况下提高能量水平.它戴在前额和后颈.它利用电磁脉冲刺激面部和后脑的脑神经来改善情绪.
NeuroSky脑电波耳机
这是一个最便宜的选择,与耳机相比,这是目前可供个人使用的最先进的可穿戴式耳机.它有最好的大脑训练软件,也是最先进的测量脑电波的生物反馈耳机.
与测量脑电波的耳机的比较
体外脑电波电子学
许多人质疑脑波的存在,并说大脑中的电脉冲永远不会离开身体.众所周知,电脉冲在大脑内部和神经系统的其他部分传播.但是脑波不仅在人体内起着重要作用,它的能量可以用来在体外创造奇迹,还可以控制电子设备/显示器、心灵遥控、催眠等.
在开放的环境中,脑电波的能量(作为波函数)也会受到衰减、吸收、色散和散射等不同的能量损失,因此能量会随着距离和时间的推移而迅速下降.然而,通过强烈的集中/冥想来产生所需能量水平的脑电波,你可以进行下面提到的活动.
心灵遥控
它是人类许多超能力的基础之一,经常被用来控制/操纵物质.心灵遥控是一个通用的术语,指的是任何涉及到用大脑影响/操纵/移动物质或物体的能力.此外,它可能会发展到可以控制任何亚原子粒子到宇宙水平的程度.
心灵感应
大脑的电特性允许以电脉冲的形式发送和接收脑波.这些可以通过一种叫做经颅磁刺激(TMS)的技术以非侵入性的方式进行.利用脑电图、互联网和TMS等技术的结合,研究人员能够将一种思想传播到很远的地方,比如从印度到法国.
脑机接口
脑-机接口技术的最新进展正在将直接从一个大脑传递到另一个大脑的科学幻想变成现实.在这一领域,脑-脑接口允许通过耦合两个人的大脑来实时直接传输大脑活动.用户希望通过脑电波控制电子设备,而不需要使用甚至是手,现在脑-机接口已经启用.
催眠术
它的基础是利用脑电波来引导放松、集中注意力,从而达到一种有时被称为咒语的提高意识状态.在催眠咒语中,一个人的注意力是如此的集中,以至于任何围绕他的东西都会被暂时屏蔽或忽略.
我们的大脑细胞或神经元的工作,利用电信号来沟通和协调更高的大脑功能,以及大脑本身以外的大脑影响,是所有科学中最大的问题.最近,研究人员已经能够设计出一种电子芯片,能够同时对数千个相连的神经元进行高灵敏度的细胞内记录,识别出大脑中数百个突触连接.随着这样的科学技术的发展,也许在不久的将来,我们将能够更多地了解脑电子学和脑波.
