實驗二：生理電信號測量

生理訊號 § 電訊號 § 傳遞神經訊號

§ 化學訊號 § 神經傳遞物質 § 賀爾蒙 § 特定的受器結合 (Receptor Binding)

臨床生理電訊號 § 心電圖 (ECG) § 腦波圖 (EEG) § 肌電圖 (EMG) § 胃腸電圖 (EGG) § 神經電圖 (ENG) § 視網膜電圖 (ERG) § 眼電圖 (EOG) § …… etc.

Introduction § 身體怎麼會有電？ § 可興奮細胞：神經、肌肉細胞 § 離子的分布 → 膜電位差 § 通常討論神經上的膜電位變化

§ 這些電有什麼意義？ § 神經傳導會有電位的改變 § 利用這樣的“電信號”作傳遞

§ ECG, EEG 或者 EMG 都是利用這樣的原理 § 不同的生理電信號有不同的特徵

動作電位 (Action Potential)

神經傳導

Non-Myelinated Myelinated

心電圖 (ECG, electrocardiogram) § 生理電信號最常當作入門的一種 § 振幅較大 (~mV) § 波形容易確認 具明顯的週期性 § 為心肌中電訊號傳導的向量和 § 不同的肢導會看到不同的波形 常用Lead II

§ 對於心臟功能的診斷上有重要的協助 § ex: 心律不整、心肌梗塞、心肌缺氧、心室肥大、心包膜炎

§ 心電≠心音

Cardiac Cycle

§ Conduction pathway: Sinoatrial Node (SA node) Atrioventricular Node (AV node) Bundle of His Bundle branches Purkinje fibers

右心房

右心室

ECG System

ECG (ElectroCardioGram)

12 Lead ECG

3 Lead ECG (Standard Limb Leads)

http://www.cvrti.utah.edu/~macleod/bioen/be6000/labnotes/ecg/descrip.html

ECG Signal (Lead II)

0.12-0.2sec

Atrium Depolarization

Ventricle Depolarization

Ventricle Repolarization

Sport ECG

Wearable ECG

http://www.vitaljacket.com/

心電圖 § 診斷用 (Diagnostic ECG) § 臨床檢查 § 多電極 § 準確性(振幅、時距)

§ 監視用 (Monitoring ECG) § 心跳監控 § 電極數較少 § 穩定性

腦電圖 (EEG, electroencephalogram) § 偵測腦部的電訊活動 § 眼睛睜開與閉上的不同 § 睡眠時期的波形改變 § 癫癇發作時訊號極強

§ 量測難度有些高 § 腦電信號的振幅小 (~µV) 一般情況下大腦神經活動不同步 § 波形並不像 ECG 那麼容易判斷正確與否 § 以訊號頻率分類 § 你怎麼說服其他人相信你量到的腦電波形正確？ § SNR 不大 量到的是雜訊還是信號？ § 信號的後處理很重要

Research in Neuroimaging

A-D Conversion

Signal-to-Noise Enhancement

Averaging

Digital Filtering

Artifact Rejection

Display Waveforms

Sources

Component Analysis

Peaks

Amplitudes

Latencies

Correlations

Montage Selection

Amplification

Analog Filtering High-pass; Low-pass

coupling

大腦做些什麼？？？

Event-Related Potentials (ERP)

從腦電波探索心智運作

The ERP System

EEG Frequency Bands Measure Synmaptic Activity

Hess, R., EEG Handbook, 1966

Beta: > 13 Hz Alpha: 8-13 Hz Theta: 4-7 Hz Delta: < 4 Hz

Highest activity Lowest activity

Application § 基礎科學研究 § 癲癇偵測 § 睡眠 § 測謊技術 § 心智活動 § 腦機介面系統

肌電圖 (EMG, Electromyogram) § 偵測肌肉的活動：收縮或放鬆 § 肌肉收縮之總和電位 § 診斷神經肌肉病變 § 比起前兩者(ECG, EEG)似乎較為容易 § 但是總是有些問題的… § 看到EMG的信號 你要怎樣解釋？ § 波形不如ECG那樣明確 § 有什麼特殊意義的生理參數？ § 是不是有什麼信號後處理必須考慮的 (smoothing, or

others)…

After that… § 三種信號都有其困難度 § ECG < EMG < EEG

§ 不管作什麼信號的測量 § 實驗的結果可否重複？ § 觀察到的波形跟文獻記載是否類似？ § 請說服其他人你量到的信號是對的

§ 除了量測信號之外 多觀察一些信號的特色

實驗操作 § 請參考課程網頁的流程 機器操作不難 很多protocol 都已經設定好了~~

§ 希望各組錯開時間去作這項實驗 § 注意量測前的校正工作以及量測時電極的正負端 § 在實驗操作過程中 請留意一些參數 這對接下來的實驗會有些幫助

§ 請依照實驗紀錄表的格式進行紀錄

實驗報告 § 報告繳交期限: 11月7日（五）早上10點前

§ 報告內容 § 完成三份實驗紀錄表格檔案 § 完成實驗簡介裡的問題

§ 請合併成一個PDF檔案寄到助教的信箱