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肌電產(chǎn)生原理

總得來說，我們在腦電實驗中采集到的肌電，大多是表現(xiàn)為電極點附近的肌肉收縮。究其根本，則是神經(jīng)元的動作電位傳導：當神經(jīng)元處于靜息狀態(tài)時，肌細胞的細胞膜處于一個電位內(nèi)負外正的狀態(tài)，當給予其一個適當?shù)拇碳ぃ赡苁侵袠猩窠?jīng)給的指令，也可能是外界給到的刺激），細胞膜上的鈉鉀離子泵被激活，大量正離子進入細胞膜，使細胞膜產(chǎn)生了一個峰狀的電位變化，而這樣的動作電位會在相鄰細胞中傳播，完成肌肉運動。

當我們的腦電采集電極點位于運動肌肉的附近時，電極點周圍無數(shù)的肌細胞膜電位變化都將被采集到，若在采集電極點周圍有較大程度的肌肉活動，肌細胞電位就綜合疊加而成了我們所看到的肌電偽跡信號。肌電偽跡的頻率分布從0~200Hz不等，具有較多不同的頻譜分量。

肌電偽跡對腦電數(shù)據(jù)的影響

由于頭皮良好的電傳導能力，不僅腦電，附近的肌電甚至空間內(nèi)的電噪聲都能被頭皮上的采集電極所記錄到。由于肌電等偽跡與腦電的信號頻率分量類似，以目前的技術能力，想要從單電極中收集到的疊加電信號中分離出所需的腦電信號并剔除肌電偽跡、心電偽跡與眼球運動偽跡是十分困難的——就好比將可樂、雪碧及礦泉水倒入一個杯子中再試圖將其一一分離。

當前使用較多的去除肌電偽跡影響的方式主要為：直接剔除噪聲段與閾值法。但效果而言并不可作為通用手段。也就是說，在平常腦電實驗中，若想保證更好的信號數(shù)據(jù)質(zhì)量，我們應盡量避免肌電偽跡的產(chǎn)生。

腦電采集中常見的肌電種類

在腦電采集中，即使和被試說明實驗要求盡量保持靜止，被試的各種微習慣或出于不可抗力的肌肉運動也仍然會不斷產(chǎn)生。下面列舉幾種在實驗過程中常見的肌電偽跡：

1) 頭部肌電：頭皮移動所產(chǎn)生肌電（呈現(xiàn)為一個幅值頻率都較大的長波形）；

2) 面部肌電：皺眉、說話等（呈現(xiàn)為時長較短頻率較大的一個嘈雜短波）；

3) 舌頭蠕動；咬牙；咀嚼；吞咽等；

其中，頭部及面部的肌電主要產(chǎn)生于額顳區(qū)電極，舌動及吞咽主要產(chǎn)生于顳區(qū)電極。

在產(chǎn)生相應的肌電信號后，數(shù)據(jù)分析者可根據(jù)肌電偽跡產(chǎn)生的區(qū)域推測產(chǎn)生方式，也可以根據(jù)產(chǎn)生方式去推測偽跡產(chǎn)生區(qū)域，方便后續(xù)分析時去除相關通道的無用數(shù)據(jù)。

肌電自身的采集方式及應用領域

剛剛談到了肌電對腦電產(chǎn)生的影響，那么肌電本身是否有其用處呢？答案顯而易見，既然同腦電一樣都是人體中的微電信號，那么肌電一樣載有了大量的可用信息，而且追溯肌電的研究史，比腦電研究還要早上一個世紀多。

現(xiàn)如今，肌電主要有兩類采集方式，一是針電極（用極細的電極刺至目標肌細胞），一是表面電極（比如我們常見的電極貼片）。

針電極優(yōu)勢在于可以測量運動單位甚至單個肌纖維的電位變化，還可以單獨研究肌肉內(nèi)部單束肌纖維。但它畢竟是針啊，扎著痛不說，也不好身上扎著它去研究大幅運動時的肌電變化吧。這就是表面電極的優(yōu)勢了，不僅不會造成人體損傷，還比較適合研究運動狀態(tài)的肌電變化。不足之處大概就在于它同腦電采集會受肌電影響一樣，表面電極采集到的肌電也是由許多來源的電位綜合而成，比較復雜。

采集到的肌電經(jīng)過信號處理及分析，可被用至多個領域，包括：

1) 運動研究——如對比不同動作的肌肉協(xié)調(diào)性、平衡性與肌肉疲勞程度等。在評價肌肉疲勞程度時，主要評價其積分肌電（IEMG）、肌電頻率與平均功率頻率。肌肉疲勞時，表面肌電潛伏期延長，波幅降低，頻率下降；

2) 臨床醫(yī)學——通過肌電圖檢查患者患側(cè)肌肉狀態(tài)；

3) 康復訓練與診斷——更加客觀地了解病人身體肌肉狀況，方便制定康復方案：如引入生物反饋系統(tǒng)，將病人表面肌電信號放大并轉(zhuǎn)換為視聽反饋，將其原本抽象的感覺轉(zhuǎn)換成實時的反饋，有利于患者重掌握肢體控制；

4) 人機交互——如肌電假肢等類似設備，殘障人士重獲運動能力的一大方式；