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；随后，对连续的脑电图数据进行审查，将其分割为片段，并去除运动伪迹。

接下来，对数据应用快速傅里叶变换，然后根据动作执行和动作观察两种条件下8至13赫兹频段功率相对于基线静息状态的对数比值来计算功率。结果表明，在观察和执行运动动作时，镜像神经元系统的激活可通过脑电图μ节律的衰减来反映。与fMRI等其他成像方法相比，脑电图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中即使非常短暂的变化。

EG 还能以一种极为高效的方式无创采集数据，甚至适用于婴儿或自闭症儿童等最具挑战性的群体。该方法将帮助我们解答临床神经科学领域中关于自闭症谱系障碍中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元系统的功能提供重要见解。

它也可应用于其他人群和研究问题。根据文本方案中所述，确定符合条件的参与患者，并选择在年龄、性别和认知能力等相关变量上相匹配的对照样本。将设备放置在桌面上，位于坐姿参与者可触及的范围内。

该设备是一个带有传感器的木块，当被握持时，传感器会向采集软件发送带时间戳的标记。启动脑电图（EEG）采集软件并开始新会话，准备将装有蒸馏水、氯化钾和婴儿洗发液的溶液加热至104华氏度。

然后将128导高密度阵列脑电图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。通过定位鼻根与枕外隆凸连线的中点以及左右耳前点连线的中点，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的 EEG 帽上标记顶点的下一个位置，使顶点电极正好位于顶点标记的正上方。通过采集软件检查阻抗，并确保其低于 EEG 系统所规定的阈值。采集参数设置包括将信号参考至顶点电极，模拟滤波器设置为 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。

在观察条件下，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，观察到的抓握动作在第三秒时精确发生。

在任务过程中监测被试的视觉注意力，并标记被试未注视屏幕的试验片段以供剔除。在执行条件的后期处理期间，指导被试安静地坐着，右手置于操纵杆下方，当听到听觉提示时，模仿观察条件视频片段中抓握操纵杆的动作。

每次试验应持续六秒。在第三秒精确呈现听觉提示的同时，操纵装置上的传感器会向数据采集计算机发送信号，以便在脑电图记录中标记参与者抓握发生的确切时间。该实验方案由观察和执行条件的随机化区块组成。

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）操纵对象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线。

在数据采集完成后，对静息状态持续记录三分钟脑电图（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，并将连续的EEG数据按每种条件划分为40个试验段，每个试验段6秒。

接下来，使用自动化算法并结合视觉检查，通过识别平均振幅超过200微伏、差分平均振幅超过100微伏以及在特定试验中具有零方差的片段，来排除存在运动伪迹的试验。然后，通过目视检查数据以查找额外的运动伪迹，并通过回看该次实验的视频来确认这些运动伪迹的存在。在观察条件下，排除所有受到任何运动伪迹污染的试验；在执行条件下，排除所有受到与抓握动作无关的任何运动伪迹污染的试验。

丢弃在数据采集过程中标记出的受试者注意力不集中的任何试验。在去除伪迹后，记录所分析的每个诊断组的试验剔除率。将清理后的试验分割为持续两秒的片段，每个片段包含抓握动作前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，围绕标准的 C3 和 C4 位置选择包含八个电极的簇，用于统计分析。

针对每种条件，对所包含的试验中的功率进行平均。为计算功率谱，需通过比较运动执行或运动观察期间的平均功率与静息状态下的平均功率，来计算μ波衰减。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衰减程度。

负值表示在执行或观察过程中出现的抑制现象。而正值则表示增强特征，典型发育个体在观察目标导向的抓握动作时，μ节律抑制的头皮地形图如图所示。μ节律的抑制在头皮地形图上表现为中央区域电极记录到的振幅降低。

在观察生物运动期间，mu 频率的平均谱功率相对于基线有所减弱。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 功率均会相对于基线减弱。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，每名受试者的实验可在两小时内完成。

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某些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，可用于了解大脑如何处理社会信息。