2.3 脑电图子波结构

利用本书2.2节介绍的各种脑电波检测和采集方法，人们已经获得了大量的脑电波（脑电图），它们当然包含大脑中的各种复杂电生理活动产生的电波，比如，每个神经元放电后的电波，大脑中的众多离子和其他脑细胞的综合作用所产生的电波等。但非常意外的是，经过对脑电波的傅里叶变换分析后，人们惊讶地发现了下列事实。

（1）虽然单点采集的脑电波极不稳定，随机性很强，非线性程度很高，实际上人们已归纳出了“神经生理学不确定原则”，断定神经元放电的时间和空间是密切相关的，但是，若从宏观上考虑多电极阵列采集的脑电波（脑电图），那么每个人的脑电图都相当稳定，而且采集的电极数越多，脑电图就越稳定。该特性正是脑电图可用于意念控制的理论根据，因为只需将控制指令事先设定为某些固定的思考内容，当事者也只需重新思考这些内容，机器便可检测出预定的控制指令并执行相关操作。比如，2020年3月30日，美国加州大学旧金山分校的科学家在《自然》杂志上发表论文称，若将每个人的脑电图转译成英文句子，其最低平均错误率只有3%，好过专业速记员平均5%的错误率。更具体地说，若某人在默念单音节字符时记录下他的脑电图，那么，当他随后重新默念这些单词时，甚至可以只通过分析其脑电图就能基本正确地知道他在读哪个单词，这难道不是过去人们向往已久的“读心术”吗！如果让机器进一步将检测到的字符显示在屏幕上，难道这不是另一种“意念写字”吗！如果在两个人的这种字符与电波的固定表格之间，再建立一个对应表（毕竟每个人对同一个字符的脑电波可能不同），那么，这难道不是两人之间的另一种低水平的“意念通信”吗！当然，对多音节词语或连续句子，研究人员发现，这种生硬的机械式对应法就不够理想了，其正确率不足40%；不过，在当前的情况下，若将阅读句子的数目限定在30至50个，那么上述生硬的机械式对应法还是可行的。

（2）正常人的脑电波频率不超过30赫兹，且其脑电图的子波结构也很清晰，主要包含四种子波，分别命名为δ波、θ波、α波和β波，而且这几种子波的频率和波幅都很有规律，分工也好像比较固定，甚至可以在某种程度上将这些电波当成诊断当事者是否患有某些神经性疾病的依据之一。

δ波的频率为1至3赫兹，波幅为20至200微伏，呈散发状，常见于额颞区。这种电波常现于如下人员的大脑中：婴儿、特别疲劳的成人、处于昏睡或麻醉状态者、处于无意识状态的人、智力发育不全者和深度睡眠者等。睡眠品质与δ波直接相关，或者说，若能在辗转难眠时自己召唤出δ波（经过特殊训练后，这种δ波是可以被召唤出来的，比如常说的数羊等催眠术），或以声、光、电等方式适度注入此波（比如聆听此类频率的音响等），当事者便能很快进入梦乡，这显然不失为一种失眠疗法。健康成人在觉醒安静时，其脑电图中很难见到δ波，即使δ波偶尔出现，其波幅也会低于20微伏。

θ波的频率为4至7赫兹，波幅为5至20微伏，主要分布于额区和颞区。从小儿到成人期，θ波的数量会逐渐减少，频率逐渐增加，波幅也逐渐降低。这种波会明显出现于意愿受挫的成年人、抑郁者、精神病患者等的大脑中。换句话说，若某位成人脑电图中长期出现了过多过强的这种波，那么他或许情绪低落，甚至有可能已患上不同程度的抑郁症。当然，必须指出，此波也是10至17岁的青少年脑电图中的主要成分，所以不必对拥有这种波的青少年大惊小怪。此外，当大脑深度放松，处于无压力的潜意识状态（比如入定状态），或对外界的信息呈高度受暗示状态（比如被催眠状态）时，大脑中也容易出现这种波。当睁眼视物、听到突然声响或思考问题时，也会出现这种波。θ波还会激发深沉记忆，强化长期记忆。反过来，若在想要睡眠时大脑不出现δ波和θ波，你也许就会失眠。若较高强度的θ波长期出现在成人脑中，此人可能就有病了。

α波（又称“伯格波”）的频率为8至13赫兹（平均为10赫兹），波幅为20至100微伏，主要分布于枕顶区，一般呈正弦波形。这是正常人脑电图的基本成分，若无外加刺激，或未处于潜意识状态，则每个人的大脑中，该波频率都相当恒定。当意识清醒，身体放松，安静并闭眼时，脑电波也经常处于该波段，此时身心能耗最少，脑部获得的相对能量更高，人也会更敏锐。因此，α波是学习与思考的最佳脑电波，它有利于激发人的潜力，改善记忆效果，甚至激发灵感及创造力。若再细分的话，α波又有三种：慢速α波，其频率为8至9赫兹，这时人处于临睡前的茫然状态，意识逐渐走向模糊；中间α波，其频率为9至12赫兹，这时人处于灵感、直觉或创造力的最佳状态，身心轻松而注意力集中；快速α波，其频率为12至13赫兹，这时人处于高度警觉状态，无暇他顾。当人闭目进入安静状态时，将会出现α波，但当受到光刺激突然睁眼或受到其他刺激时，α波可能即刻消失并出现下面的β波。

β波的频率为14至30赫兹，波幅为100至150微伏，主要分布于前半球及颞区。约有6%的健康成人的脑电图以β波为主。β波也可能与性别、心理个性及年龄有关，比如，女性的β波比男性更多，老年人的β波比青壮年更多。当精神紧张、思想压力较大、大脑疲劳、情绪激动或亢奋时，大脑中会显著出现此波；当处于清醒状态时，大部分时间也会处于β波状态；当从噩梦中惊醒时，原来的低频波可能会立即被该波所替代。形象地说，当你处于β波状态时，你将思维清醒、逻辑性强、计算能力强，但注意力不集中，或感到压力很大、紧张、忧虑。反过来，随着β波的增加，身体逐渐紧张，免疫力也会下降，能量消耗加剧，容易疲倦；若此时仍不充分休息，就会堆积压力，甚至伤及身体。适当的β波对注意力提升很有帮助，也有利于认知行为。

朋友，你若嫌上面对δ波、θ波、α波和β波的分别介绍太细的话，那么下面的一段生活场景可让你更直观地了解自己的脑电波变化情况。你在清晨的深睡中（δ波状态），突然被闹钟叫醒；时间来不及了，马上冲出家门（β波状态），开始了紧张、焦虑和匆忙的一天。午饭后，在办公室喝杯咖啡，使自己保持清醒（β波状态），咖啡因可以抑制θ波和α波，并提高β波。你整天都在紧张、高压或焦虑下工作（大脑中除了β波还是β波，反正只有β波），甚至连放松和感到困倦的时间都没有（即没有时间进入α波和θ波状态）。直到晚上回家后，精疲力竭的你一头扎到床上开始大睡（直接进入δ波状态）。概括地说，当心情愉悦或静思冥想时，本来兴奋的β波、δ波或θ波将会很快减弱，而α波则会相对加强。由于此时的波形最接近右脑的生物节律，所以愉悦或冥想时容易产生灵感。当睡意蒙眬时，脑电波就变成θ波；进入深睡时，脑电波就变成δ波。

其实，你也可将脑电图的这四种子波，想象成手动换挡汽车的四个挡，比如，δ波是一挡，θ波是二挡，α波是三挡，β波是四挡。在脑电图中，没有哪个子波状态适应所有的生活挑战，正如没有哪个挡位适合手动换挡汽车的所有行驶状态一样，比如，起步时用一挡，泥泞路上用二挡，乡间小道用三挡，高速路上用四挡等。如果某个常见子波突然不见了，或长期出现了异常状态，那么当事者可能就有病了；正如手动换挡汽车的每个挡都不能缺少一样。另外，合理用脑也很重要，正如你开手动换挡车时若在一挡起步后直接强行挂上四挡（省掉了二挡和三挡的过渡），汽车的油耗就会大幅增加，磨损也会更严重。

当然，除了上述的四种主要子波外，在脑电图中还有其他子波。比如，在觉醒并专注于某一事件时，还常见到一种频率高于β波的γ波，其频率为30至80赫兹，波幅范围不定；在睡眠时还可出现另一些波形较为特殊的正常脑电波，分别被命名为驼峰波、σ波、λ波、κ-复合波、μ波等。为突出重点，这里就不再介绍它们了。