图1 脑电波采集示意图及主要波形
三 基于脑电波的睡眠分期
出于对脑科学和睡眠科学的热爱，小陈考取了睡眠专业的研究生。他逐渐理解了睡眠并不是简单的意识缺失，而是精准调控的动态过程，有着复杂的生理变化和重要功能。记录脑电波则是睡眠研究的重要一环。
根据脑电波和生理状态，睡眠划分为：
非快速眼动睡眠（non-rapid eye movement，NREM）
快速眼动睡眠（rapid eye movement，REM）。
非快速眼动睡眠（non-rapid eye movement，NREM）
快速眼动睡眠（rapid eye movement，REM）。
非快速眼动睡眠按睡眠由浅至深分为4个阶段：
Ⅰ期（入睡期）
Ⅱ期 [浅睡眠期；这一期脑电中出现纺锤波（频率为12～14Hz，波幅形似纺锤）和K-综合波]
Ⅲ期和Ⅳ期（深睡眠期；脑电波频率渐渐变慢，最终 δ 波占主导）。Ⅲ期和Ⅳ期又称慢波睡眠。
Ⅰ期（入睡期）
Ⅱ期 [浅睡眠期；这一期脑电中出现纺锤波（频率为12～14Hz，波幅形似纺锤）和K-综合波]
Ⅲ期和Ⅳ期（深睡眠期；脑电波频率渐渐变慢，最终 δ 波占主导）。Ⅲ期和Ⅳ期又称慢波睡眠。
四 独特的快速眼动睡眠期
小陈惊讶地发现，快速眼动睡眠期的脑电波同清醒并且专注时的脑电波类似，又称快波睡眠。这时大脑很活跃，眼球在眼皮下面快速运动，但四肢和躯干的肌肉最为松弛，几乎完全不能活动。
快速眼动睡眠期相当独特，多数梦都发生在这一时期，梦境生动。在快速眼动睡眠期醒来，有时可以记得这些梦，回味也更充分。在这一时期，大脑麻痹了身体，人才能安全地做梦，不会随梦境挥拳和奔跑。
五 睡眠周期
小陈在睡眠中心接触到多导睡眠图（即采集并分析睡眠中脑电波、眼动电图、肌电图、胸腹呼吸等多种指标的一种检查），发现各睡眠分期并不是完全依次进行，脑电波往往是渐进变化，重叠交错，有所侧重的。每天晚上非快速眼动睡眠期和快速眼动睡眠期交替出现，每交替一次为1个周期，每个周期大约90分钟（成人），每晚出现4～5个这样 的周期（图2）。前2个睡眠周期中慢波睡眠多见，后半夜睡眠周期中快速眼动睡眠时间越来越长。
图2 脑电波采集示意图及主要波形
六 脑电波的应用
虽然脑电波不能精准反映每一个脑细胞的所有活动，我们仍然可以抽丝剥茧，总结规律，“窥一斑而略知全豹”。
白天大脑活跃时，脑电波快而波幅小，规律性差（β 波）；
放松闭眼休息时，α波占主导；
瞌睡或深睡眠时，脑电波慢而波幅大，规律性强（θ 波和 δ 波）；快速动眼睡眠期的脑电波同清醒期类似。
白天大脑活跃时，脑电波快而波幅小，规律性差（β 波）；
放松闭眼休息时，α波占主导；
瞌睡或深睡眠时，脑电波慢而波幅大，规律性强（θ 波和 δ 波）；快速动眼睡眠期的脑电波同清醒期类似。
异常脑电图波形有尖波和棘波（波幅高而尖锐，尖波比棘波时限长）、尖慢波（尖波接慢波形成的复合波）、棘慢波、三相波等。
小陈了解到，作为一项临床常规检查，脑电图/视频脑电图等有助于疾病（癫痫等）的诊断、鉴别诊断、病灶定位和疗效判断等；脑电波也是人为划分睡眠阶段的基本依据；脑电记录常常与影像等技术结合，涉及认知神经科学、脑机接口等前沿领域。
正常人每天总是在清醒、非快速眼动睡眠期和快速眼动睡眠期三种状态之间转换，各期脑电波有着鲜明的特点。随着脑科学和计算机技术的发展，我们期待创造更为精准、 无创的采集和处理脑电信号的方式，能够揭开更多神经传递的秘密，开拓更广阔的应用前景。
作者：霍阳 郭淮莲
作者单位：北京大学人民医院神经内科
参考资料：
[1]Matthew Walker. Why We Sleep: Unlocking the Power of Sleep and Dreams[M]. First Scribner hardcover[1edition. New York, USA: An lmprint of Simon & Schuster, 2017.
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[4]Rundo JV, Downey R. Polysomnography[!]. Handb Clin Neurol, 2019, 160: 381-392.
[5]Saibene A, Caglioni M, Corchs S, et al. EEG-based BCls on motor imagery paradigmusing wearabletechnologies: A systematic reviewl. Sensors (Basel), 2023, 23(5): 2798.
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来源：北京神经科学学会
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