典型与非典型发育中的脑电μ节律

以下实验的总体目标是利用脑电图（EEG）方法评估自闭症谱系障碍患者与非患者个体中镜像神经元系统的激活情况。首先，在观察和执行运动动作以及静息基线状态下采集高密度脑电图数据；其次，对连续的脑电图数据进行审查，将其分割为若干片段，并去除运动伪迹。

接下来，对数据应用快速傅里叶变换，然后根据执行条件和观察条件下8至13赫兹频段功率相对于基线静息状态的对数比值计算功率。结果表明，在观察和执行运动动作期间，镜像神经元系统被激活，其依据是脑电图μ节律的衰减。与功能性磁共振成像（FMRI）等其他成像方法相比，脑电图（EEG）的主要优势在于其优异的时间分辨率，能够分析大脑振荡模式的短暂变化。

EG 还能以一种极为高效且无创的方式，从最具挑战性的群体（如婴儿或自闭症儿童）中收集数据。该方法将有助于我们解答临床神经科学领域中关于自闭症谱系障碍患者镜像神经元系统功能特性的关键问题。尽管该方法可为揭示自闭症中镜像神经游戏副本的功能提供深入见解。

它也可应用于其他人群和研究问题。根据文本方案中描述的方法确定符合条件的受试者，并选取在年龄、性别和认知能力等关键变量上相匹配的对照样本。将物体放置在坐姿受试者可触及范围内的桌面上。

Theand 是一个带有传感器的木块，当被握持时，该传感器会向采集软件发送带时间戳的标记。启动脑电图（EEG）采集软件并开始一个新会话，以准备将网状电极帽浸入温度为 104 华氏度的温溶液中，该溶液由蒸馏水、氯化钾和婴儿洗发液配制而成。

然后将128导高密度阵列脑电系统浸入温热的生理盐水溶液中至少五分钟。请受试者坐在距离刺激呈现显示器75厘米的位置，并确保其完全处于摄像机视野范围内。通过定位鼻根点与枕外隆凸中点连线，以及左右耳前点中点连线的交点，找到受试者头部的头顶点（vertex）。

使用皮肤标记笔在受试者头部标记出头顶点的下一个位置，然后将脑电帽放置在头部，使头顶点电极正好位于头顶点标记之上。通过采集软件检查阻抗，并确保其低于脑电系统所要求的阈值。采集参数设置包括：将信号参考至头顶点电极，模拟滤波范围为0.1至100赫兹，采样率为每秒500个样本。

设置完成后，开始录像。向参与者说明实验包含三个条件：观察、执行和休息。

对于观察条件，指导参与者安静地坐着，观看一段视频，视频中一个人抓握操作装置。每次试验持续六秒，观察到的抓握动作恰好在三秒时发生。

在任务过程中监测参与者的视觉注意力，并标记出参与者未注视屏幕的试验，以便后续剔除。在执行条件的后期处理阶段，指导参与者安静地坐着，右手置于操纵装置下方，当听到听觉提示时，模仿观察条件视频片段中操纵装置抓取的动作。

每次试验应持续六秒。在三秒整时呈现听觉提示，操纵装置上的传感器会向数据采集计算机发送信号，从而在脑电图记录中标记出参与者抓握动作发生的确切时间。该实验流程包含观察与执行条件的随机化区组。

每个区组包含10次试验，每种条件共40次试验。此处显示的是一个包含10次试验的区组。观察试验要求在观察和执行区组期间（包括试验间）操纵装置的图像始终显示在屏幕上。

完成一个区块后，呈现下一个随机化的区块，在此示例中为执行区块。完成两个区块后，进行为期三分钟的休息条件。在休息条件下，受试者安静地坐着，眼睛保持睁开，并被动观察刺激显示器上的一个小十字准线。

在数据采集完成后，对三分钟静息状态期间连续记录 EEG，重新检查阻抗并记录阻抗水平的任何变化。然后停止采集软件的记录，以进行后续处理。将 EEG 信号重参考至平均参考段，并将连续 EEG 数据按每种条件划分为 40 个试次，每个试次持续六秒。

接下来，使用自动化算法并结合目视检查，通过识别平均振幅快速超过 200 微伏、差分平均振幅超过 100 微伏以及在特定试验中出现零方差的片段，来剔除包含运动伪迹的试验。然后，通过目视检查数据进一步查找其他运动伪迹，并通过回看实验过程的视频确认这些运动伪迹。在分析中排除观察条件下所有受任何运动伪迹污染的试验，以及执行条件下所有与抓握动作无关的、受运动伪迹污染的试验。

丢弃在数据采集过程中标记为无效的试验，其中参与者未集中注意力。在去除伪迹后，记录每种诊断分组的试验剔除率。将清理后的试验分割为持续两秒的片段，分别包含抓握动作前1秒和动作后1秒的数据，适用于观察和执行两种条件。

此外，从静息状态中提取已清理的两秒片段。接着，对每个片段进行快速傅里叶变换。在每个半球上，选择围绕标准C3和C4位置的八个电极组成的电极簇，用于统计分析。

针对每种条件，计算所包含试验中功率的平均值。为计算功率谱，可通过比较运动动作执行或观察期间的平均功率与静息状态下的平均功率，来计算 µ 抑制程度。在 8 至 13 赫兹频段的静息条件下，使用该比值的对数来确定抑制程度。

负值表示在执行或观察过程中出现的衰减。而正值则表示增强特征，即典型发育个体在观察目标导向抓握动作时，μ节律衰减所表现出的头皮地形图特征。此处显示了该μ节律衰减在头皮地形图上表现为中央区域电极记录的振幅降低。

在观察生物运动期间，mu 频率的平均谱功率相对于基线减弱。而在观察非生物运动期间，mu 功率不会减弱；但在动作执行和动作观察过程中，mu 功率均相对于基线减弱。对于一名正常发育的6岁男性而言，一旦掌握了该技术，包括数据采集和处理，若操作正确，可在受试者每次实验后两小时内完成。在该技术开发之后。

该技术为临床神经科学领域的研究人员探索自闭症谱系障碍的潜在机制铺平了道路。观看本视频后，您应能充分理解一种用于评估人类镜像神经元系统激活的方法。脑电图（EEG）是一种高效且非侵入性的方法，可用于理解大脑如何处理社会信息。