神經反饋丨關於腦磁（MEG）的那點事
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前期文章[ 神經反饋的前世今生 ] 對神經反饋做了壹個大致梳理，我們知道根據大腦活動信號的種類，神經反饋可以分為 基於電生理學的神經反饋 以及 基於血流動力學的神經反饋 。
基於電生理學方法的神經反饋根據提取電生理活動指標的方法與技術手段可以分為 基於腦電圖( Electroencephalogram,? EEG)的神經反饋 、 基於腦磁圖(Magnetoencephalography, MEG)的神經反饋 以及 基於腦皮層電圖(Electrocorticography, ECoG)的神經反饋 方式。
本期我們主要圍繞腦磁圖(MEG) 技術進 行探討 。
什麽是腦磁圖 (MEG)
腦磁圖（MEG） 是壹種通過測量腦磁場信號，對腦功能區進行定位及評價其狀態的新技術，具有對人體無侵襲和無損傷等特點，目前已在人腦的功能研究和臨床上進行應用。
腦磁圖對腦電磁場監測的生理學基礎
神經元在興奮時通過膜內外離子通道的開閉產生隨時間變化的電流，壹般情況下，通過神經生理手段記錄到的單個神經元興奮產生的電位變化在幾十毫伏水平，其產生的微弱磁場幾乎不可能在頭皮上被監測到。
因此，形成壹個可監測的腦磁圖信號需要大量神經元放電的疊加。
基於神經計算模型和經驗數據，大約10000—50000個排列壹致的神經元幾乎同時放電可以產生壹個宏觀上可以監測到的電磁信號。
人類大腦皮層中，每平方毫米中大約有100000個神經元錐體細胞，平均每個神經元有上千個突觸，同時在皮層中多數神經元是垂直於皮層表面的，在局部具有方向壹致性，這構成了宏觀可監測的腦電磁信號的生理基礎。
同時包括顱骨在內的所有腦組織的磁導率幾乎是相同的，也就是說大腦對於磁場的傳播基本上是“透明”的，這為獲得近乎無損的實時腦磁場神經信號探測提供了強有力的驅動。
但是想要記錄這些近乎無損的神經磁信號卻是非常困難的，典型的腦磁場在頭皮外的強度介於10—100fT（1fT=10-15T）量級，約為地球磁場的億分之壹。
如何在相對巨大的地球磁場背景下和劇烈波動的外界電磁波動態幹擾下實現極弱腦磁信號的探測與記錄，在技術上給人類提出巨大挑戰。
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腦磁圖（MEG）技術的起源與發展
1819年，丹麥物理學家漢斯奧斯特發現導體內的電流會在周圍空間產生磁場。
1969年，Choen博士使用SQUID傳感器裝置（單信道的傳感器）裝置在他的研究所的磁場屏蔽室內完成了人類第壹次腦磁場測量。
1972年，美國 《科學》 雜誌發表了Choen博士的題為“用超導磁場計探測腦的電氣活動”的論文，從此揭開了用超導技術探測人腦生物磁場奧秘的篇章。
19世紀80年代，隨著計算機技術的不斷發展和應用軟體技術的開發，MEG由單信道發展成37?信道傳感器裝置，並用於癲癇的診斷和壹些腦功能方面的研究。
19世紀90年代，全頭型的多信道MEG測量系統研制成功，只需壹次測量就可采集到全頭的腦磁場信號。而且可與MRI或CT等解剖影象信息疊加整合，形成腦功能解剖學定位，準確地反映出腦磁場瞬時的功能狀況，使用方便快捷，並應用於神經科學、神經外科學、癲癇、小兒神經疾病等臨床科學的研究。
21世紀初，在全頭型MEG系統技術成果的基礎上又研究成功胎兒MEG儀，可對胎兒腦、心臟等臟器進行磁場信號的檢查，進壹步推動了MEG的發展與應用。
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基於腦磁圖的神經反饋系統的組成部分
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基於腦磁圖（MEG）的神經反饋系包括四個最主要的組成部分，分別是： ①磁屏蔽系統 ：確保腦磁信號不被外界磁場幹擾； ②腦磁圖測量裝置 ：主要為超導量子幹涉儀及探測線圈組成； ③刺激系統 ：如聲音刺激裝置、視覺刺激裝置等； ④信息綜合處理系統 ：主要由分析工作站組成。
腦磁圖與腦電圖的區別
盡管信號來源相同，腦電和腦磁在信號構成和特征上還有著顯著的區別。
1.腦磁圖主要測量細胞內電流產生的磁場，腦電圖主要測量的是細胞外容積電流產生的電位。
2.腦磁圖測量的是神經元在顱外產生的磁場，不受頭皮、顱骨、腦脊液的影響，定位精確；腦電圖測量的是電流在穿過不均勻的頭皮、顱骨、腦脊液時電流發生衰減後的電位 ，由於上述組織對電的傳導性不同，電流在穿過上述組織時方向發生偏轉，導致腦電圖定位不準確
3.腦磁圖操作簡便，不需要電極
4.從經濟上講，腦磁圖設備昂貴，檢查費用高，腦電圖價格便宜。
腦磁圖的應用研究
壹、基礎研究方面
MEG可用於聽覺、視覺、語言、運動、腦細胞信息處理、胎腦發育、記憶、智力、睡眠與心理研究等眾多領域。 使用MEG可以對在大腦皮質中和感覺信息處理相關的數個區域進行分析。
1.MEG能夠定位聽覺中樞 ，顯示出聽覺腦神經組織，進行註意力效果的測定。
2.MEG對視覺中樞也能夠明確定位 ，並且容易測量到與視網膜關聯的腦神經組織，以及相關的病理學狀態，並能評價其視覺功能上的特殊性。
3. MEG能夠用於辨別大腦皮質中進行語言處理的區域 ，使語言與腦功能區的研究更加方便和深入。
目前MEG已應用於壹系列的 腦神經科學、精神醫學和心理學 方面的研究，為揭示思維的本質，了解人為什麽成為有個性、有感情、有思想的生命體提供了非常有效的研究途徑。
二、臨床醫學的應用
1.顱腦手術前腦功能區和手術靶點定位
在MEG之前，只能根據MRI或CT等常規影像學檢查結果及臨床經驗進行估計。當病變與腦功能區關系密切或已侵犯功能區時，病變往往使腦的正常解剖結構發生位移或變形，依靠常規影像學檢查，很難準確判斷功能區的位置。許多神經疾病由於沒有明顯的結構異常，因此很難用影像學檢測手段判斷病竈。
2.癲癇病竈的定位
癲癇是壹種由於腦部神經元反復異常放電而致短暫腦功能失常的疾病，是神經科僅次於腦血管病的第二大頑癥。確定誘發癲癇發作的局限性區域是壹個還是多個，確定這些區域的位置，以及確定這些區域是否靠近重要的腦功能區域，對采取正確的手術方案和取得較滿意的治療效果十分重要。
研究表明：大約只有?20 %的癲癇手術患者可只通過圖像數據進行診斷，其余的則需通過腦功能圖像進行定位。應用頭皮EEG描記定位的僅為30%-40% ,?可靠性較低，不能為治療提供足夠的定位及功能方面的信息。
MEG可檢測到直徑小於2mm的癲癇竈，並能將其焦點位置定位在MRI或CT上，形成集病竈與腦重要功能區為壹體的解剖或功能形態學影像，這也為外科手術治療頑固性癲癇提供了準確的定位診斷，臨床符合率可達80 %以上。
3.腦功能損害判定
MEG還常用於神經病理及功能性缺損的判定，如腦外傷的評估、患者神經狀態的測定、神經藥物有效性的評價等。
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整理/排版：石子
校對：喵君姐姐、Ting Zhang