beta分布_浅谈脑电的beta频段振荡
作者:kervin
编辑:阿吉
公众号之前推送了一篇题为《浅谈脑电的theta频段振荡》的文章,对theta频段振荡进行了简单介绍。本文紧接上述文章,对beta频段振荡进行简单介绍。同样,本文不求对beta振荡做广而宽的全面介绍,内容也可能不是来自最新文献,而是对beta振荡做一个简单的梳理,希望对beta振荡不熟悉的朋友可以通过本文对beta振荡有一个基本的了解。如要对beta振荡有深入的了解,可以在本文的基础上查询最新文献研究。Beta振荡及其分类所谓beta振荡,按照传统的EEG频率分段,一般是指频率为13-30Hz范围的EEG信号。Beta节律频率较高,而幅度较低(以耳垂作参考,起幅值一般小于20uV)。与枕叶区域相比,beta节律往往在frontal或central区域表现出最大的功率,因此,依据beta节律的分布往往可以把beta节律分为两类:第一类称之为Rolandic beta 节律,其一般在sensory-motor区域表现出最大的功率;另一类称之为frontal beta节律,其一般在frontal区域表现出最大的功率。Rolandic beta振荡对于自发的EEG活动(eye open或 eye close状态),可以在健康被试的感觉运动皮层(C3、C4和Cz)观察到明显的beta节律,即称之为Rolandic beta 节律。尽管Rolandic beta节律的功率谱的峰频率大约为20Hz(2倍的mu 节律),但是Rolandic beta节律不应该被认为是mu节律的谐波。有研究者用MEG技术研究表明,mu节律和beta节律的发生源不同,分别位于primary somatosensory 和 motor cortex [1]. Rolandic beta 节律可以与Rolandic mu 节律同时出现,但是两者出现在不同的位置(如图1所示)。图1所示为将康被试在eye open状态下采集的EEG信号,可以看到Rolandic beta节律主要分布在Cz电极附近,Rolandic mu节律主要分布于C3、C4电极,并且两者是同时出现的。
图1[2]
Rolandic beta 节律可以被不同的运动任务所调控。研究表明,在运动想象(如图2)、运动准备和运动执行过程中Rolandic beta 节律都会出现功率降低(即去同步化ERD)。图2所示为健康被试运动想象过程中的C3电极的时频分析图(0时刻表示开始运动想象),可以看到,在运动想象过程中C3电极的beta节律(即Rolandic beta 节律)出现显著的ERD。
图2[3]
Frontal beta振荡对于自发的EEG活动,有时也可以在健康被试的额叶(F3、F4和Fz)观察到明显的beta节律,即称之为Frontal beta 节律。图3所示为健康被试在eye open状态下的beta节律分布,可以看到在F3和F4电极处表现出最大的beta功率。
图3[2]Frontal beta 节律往往与刺激评价和decision making等认知活动相关,因此可以被相关的认知任务所调控。图4所示是一个GO/NOGO的实验,当第一个刺激St1为“动物”图片时,指示被试做好按键准备,依据第二个刺激St2的情况进行按键(Go trial)或者不按键(NOGO trial);当刺激St1为“植物”图片时,指示被试忽略St2而不做任何动作准备(Ignore trial)。对于GO和NOGO trial,从时频图中可以看出,St1出现一段时间后FZ电极处呈现出显著的beta节律的同步化ERS;此外,St2也诱发显著的beta节律ERS。而对于Ignore trial,则观察不到beta节律的ERS。这可能是由于,GO和NOGO trial中的St1、St2会引起被试较为复杂的认知活动(如刺激评价和decision making等)。
图4[2]总结当然,beta振荡的研究牵涉方方面面,而本文只是九牛一毛。正如前文所述,笔者在这里主要对笔者自己看到的关于beta振荡的内容做了简单的梳理,希望起到抛砖引玉的作用。对于beta振荡研究感兴趣的朋友可以搜索相关文献作进一步的阅读。
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参考文献:[1]Hari, R. and Salmelin, R.(1997). Human cortical oscillations: A neuromagnetic View through the skull.Trends Neurosci. 20(1): 44–49[2]Juri Kropotov- Quantitative EEG, Event-Related Potentials and Neurotherapy-Academic Press[3]Zabielskamendyk E, Francuz P, Jaśkiewicz M, et al.The Effects of Motor Expertise on Sensorimotor Rhythm Desynchronization duringExecution and Imagery of Sequential Movements.[J]. Neuroscience, 2018,384:101-110.推荐阅读
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