神经反馈:梅格呢？

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在之前的文章【神经反馈的前世】中，对神经反馈进行了大致的梳理。我们知道，根据脑活动信号的类型，神经反馈可以分为电生理神经反馈和血液动力学神经反馈。

基于电生理学方法的神经反馈可分为基于脑电图(EEG)的神经反馈。脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)和皮层脑电图(ECoG)。

本期主要讨论脑磁图(MEG)技术。

什么是脑磁图(MEG)

脑磁图是一种通过测量脑磁场信号来定位和评估脑功能区状态的新技术。它具有无创、无损伤的特点，已应用于人脑的功能研究和临床实践。

脑磁图监测脑电磁场的生理学基础

神经元被激发时，通过膜内外离子通道的开闭产生时变电流。一般用神经生理学手段记录的单个神经元兴奋产生的电位变化都在几十毫伏的水平，其产生的弱磁场在头皮上几乎不可能被监测到。

因此，可监测的脑磁图信号的形成需要大量神经元放电的叠加。

基于神经计算模型和经验数据，同一排列中约有10000-50000个神经元几乎同时放电，可产生一个可监测的宏观电磁信号。

在人类大脑皮层中，每平方毫米约有100000个神经元锥体细胞，每个神经元平均有数千个突触。同时，皮层中的大部分神经元都是垂直于皮层表面的，它们在局部具有相同的方向，这就构成了宏观监测脑电磁信号的生理基础。

同时，包括颅骨在内的所有脑组织的通透性几乎相同，这意味着大脑对磁场的传播基本是“透明”的，这为获得脑磁场神经信号的近无损实时检测提供了强大的驱动力。

然而，记录这些几乎无损的神经磁信号是非常困难的。头皮外典型的大脑磁场强度在10-100 ft(1 ft = 10-15t)的数量级，约为地球磁场的十亿分之一。

如何在地球磁场相对巨大、外部电磁波剧烈波动的动态干扰背景下，实现对极微弱脑磁信号的探测和记录，对人类提出了巨大的技术挑战。

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脑磁图的起源和发展

1819年，丹麦物理学家汉斯·奥斯特发现导体中的电流会在周围空间产生磁场。

1969年，Choen博士利用SQUID传感装置(单通道传感器)在他所在的研究所磁屏蔽室完成了人类大脑磁场的首次测量。

1972年，美国《科学》杂志发表了Choen博士题为《用超导磁场仪探测大脑的电活动》的论文，揭开了用超导技术探测人脑生物磁场之谜的一章。

65438+80年代，随着计算机技术的不断发展和应用软件技术的发展，脑磁图从单通道发展到37？通道传感器装置，并用于癫痫的诊断和某些脑功能的研究。

在19的90年代，研制成功了全头部多通道脑磁图测量系统，只需一次测量就可以采集整个头部的脑磁场信号。而且可以与MRI或CT等解剖图像信息叠加融合，形成脑的功能解剖定位，准确反映脑磁场的瞬时功能状态，使用方便快捷，应用于神经科学、神经外科、癫痫、儿童神经系统疾病等临床科研。

265438+20世纪初，在全头部脑磁图系统技术成果的基础上，研制成功了胎儿脑磁图仪，可以检测胎儿大脑、心脏等器官的磁场信号，进一步促进了脑磁图的发展和应用。

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基于脑磁图的神经反馈系统的组成

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基于脑磁图(MEG)的神经反馈系统包括四个主要组成部分，分别是:①磁屏蔽系统:保证脑磁信号不受外界磁场干扰；②脑磁图测量装置:主要由超导量子干涉仪和检测线圈组成；③刺激系统:如声音刺激装置、视觉刺激装置；④信息综合处理系统:主要由分析工作站组成。

脑磁图和脑电图的区别

虽然信号源相同，但EEG和MEG在信号组成和特征上有显著差异。

1.脑磁图主要测量细胞内电流产生的磁场，脑电图主要测量细胞外容积电流产生的电位。

2.脑磁图测量颅骨外神经元产生的磁场，不受头皮、颅骨、脑脊液的影响，定位准确；脑电图(EEG)是测量电流通过凹凸不平的头皮、颅骨、脑脊液时，电流衰减后的电位。由于上述组织对电的传导性不同，电流通过上述组织时方向发生偏转，导致脑电定位不准确。

3.脑磁图操作简单，不需要电极。

4.从经济上讲，脑磁图设备贵，检查费用高，脑电图便宜。

脑磁图的应用研究

一.基础研究

脑磁图可用于听觉、视觉、语言、运动、脑细胞的信息处理、胎儿大脑发育、记忆、智力、睡眠和心理研究等诸多领域。脑磁图可以用来分析大脑皮层中与感觉信息处理相关的几个区域。

1.脑磁图可以定位听觉通路，显示听觉脑神经组织，测量注意效应。

2.脑磁图还能清晰定位视觉中枢，易于测量与视网膜相关的脑神经组织及相关病理状态，并能评估其视觉功能的特殊性。

3.脑磁图可以用来区分大脑皮层中处理语言的区域，这使得对语言和大脑功能区的研究更加方便和深入。

目前，脑磁图已经被应用到神经科学、精神病学和心理学的一系列研究中，为揭示思维的本质，理解人为什么会成为一个有个性、有情感、有思想的生命提供了一个非常有效的研究途径。

二、临床医学的应用

1.颅脑手术前脑功能区和手术靶点的定位

在做MEG之前，只能根据MRI或CT等常规影像学检查结果和临床经验来估计。当病变与脑的功能区密切相关或已侵犯功能区时，病变常导致脑的正常解剖结构移位或变形，常规影像学检查难以准确确定功能区的位置。很多神经系统疾病没有明显的结构异常，影像学检测很难判断病变。

2.癫痫病灶定位

癫痫是大脑神经元反复异常放电引起的一过性脑功能障碍，是仅次于脑血管病的神经内科第二大持久性疾病。确定是否存在一个或多个诱发癫痫发作的局部区域，确定这些区域的位置，确定这些区域是否靠近重要的脑功能区，从而采取正确的手术方案，获得满意的治疗效果，是非常重要的。

研究表明只有大约？20%的癫痫患者仅通过影像资料即可确诊，其余需要通过脑功能影像进行定位。其中只有30%-40%是通过头皮脑电图定位的。可靠性低，不能提供足够的定位和功能信息进行治疗。

脑磁图可以检测直径小于2mm的癫痫病灶，并在MRI或ct上对其病灶进行定位，形成集病灶和脑重要功能区于一体的解剖或功能形态学图像，这也为难治性癫痫的手术治疗提供了准确的定位诊断，临床符合率可达80%以上。

3.脑功能损伤的测定

脑磁图还常用于判断神经病理和功能缺陷，如脑外伤的评估、患者神经状态的确定、神经药物有效性的评价等。

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参考资料:

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整理/排版:石头

校对:张庭苗俊修女