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脑电图（EEG）发明于100年前。自这种监测大脑电活动的设备发明以来，它对科学家研究人脑的方式产生了深远的影响。
自首次应用以来，脑电图塑造了研究人员对认知的理解，从感知到记忆。它对于诊断和指导多种脑部疾病（包括癫痫）的治疗也至关重要。
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我是一名认知神经科学家，使用脑电图研究人们如何回忆过去的事件。脑电图诞生100周年是一个反思这项发现在神经科学和医学领域重要意义的机会。
1924年7月6日，精神病学家汉斯·伯格对一位正在接受神经外科手术的17岁男孩进行了首次人体脑电图记录。当时，伯格和其他研究人员正在对动物的大脑进行电活动记录。
伯格与众不同之处在于，他痴迷于寻找他所谓的“精神能量”或人类“精神努力”的物理基础。在他的早期职业生涯中，伯格通过一系列实验测量大脑体积和温度，以研究智力工作、注意力和欲望等心理过程的变化。
然后他转向记录电活动。尽管他在1924年记录了人类大脑中脑电图的最初痕迹，但他直到1929年才发表结果。这五年是痛苦的自我怀疑时期，他怀疑脑电图信号在大脑中的来源，并不断改进实验装置。伯格在包括他自己的孩子在内的多个受试者身上记录了数百次脑电图，经历了实验的成功和挫折。
最终确信了自己的结果后，他在《精神病学文献》杂志上发表了一系列论文，并希望获得诺贝尔奖。不幸的是，研究界对他的结果表示怀疑，多年过去后，才有人开始在自己的研究中使用脑电图。
伯格最终在1940年被提名为诺贝尔奖候选人。但由于第二次世界大战和德国占领挪威，当年所有类别的诺贝尔奖均未颁发。
当许多神经元同时活跃时，它们会产生足够强的电信号，瞬间通过大脑、颅骨和头皮的导电组织传播。放置在头部的脑电图电极可以记录这些电信号。
自脑电图被发现以来，研究人员已经表明，神经活动以特定频率振荡。在1924年的首次脑电图记录中，伯格注意到每秒振荡8到12次的振荡活动占主导地位，即8到12赫兹，并将其命名为阿尔法振荡。自从发现阿尔法节律以来，人们进行了许多尝试来理解神经元如何以及为何振荡。
神经振荡被认为对于专门化的大脑区域之间的有效沟通至关重要。例如，以4到8赫兹循环的θ振荡对于动物和人类大脑中参与记忆编码和检索的区域之间的通信非常重要。
研究人员随后考察了他们是否可以改变神经振荡，从而影响神经元之间的相互交流方式。研究表明，许多行为和非侵入性方法可以改变神经振荡，并导致认知能力的变化。参与特定的心理活动可以诱导这些心理活动所使用频率的神经振荡。例如，我的团队的研究发现，正念冥想可以增加θ频率振荡，并改善记忆检索。
非侵入性脑刺激方法可以针对感兴趣的频率。例如，我的团队正在进行的研究发现，θ频率的脑刺激可以改善记忆检索。
脑电图还在许多其他认知领域取得了重大发现，包括人们如何感知周围的世界、如何集中注意力、如何通过语言交流以及如何处理情绪。
脑电图如今常用于诊断睡眠障碍和癫痫，并指导脑部疾病的治疗。
科学家正在使用脑电图来观察是否可以通过非侵入性脑刺激来改善记忆力。尽管这项研究仍处于起步阶段，但已经取得了一些有希望的结果。例如，一项研究发现，25赫兹的伽马频率非侵入性脑刺激改善了阿尔茨海默病患者的记忆力和神经递质传递。
一种新型的非侵入性脑刺激称为时间干涉，它使用两个高频率来产生神经活动，其频率等于刺激频率之差。高频率可以更好地穿透大脑并到达目标区域。研究人员最近在人体上测试了这种方法，使用2000赫兹和2005赫兹的频率向负责记忆的关键大脑区域——海马体发送5赫兹的θ频率。这导致了在记住与面孔相关的名字方面的改善。
尽管这些结果令人鼓舞，但仍需要更多研究来了解神经振荡在认知中发挥的确切作用，以及改变神经振荡是否能带来持久的认知增强。
脑电图诞生100周年提供了一个机会，让我们思考它教会了我们关于大脑功能的哪些知识，以及这项技术未来可以发挥什么作用。
在脑电图的下一个100年里，什么将成为可能？
包括我在内的一些研究人员预测，我们将使用脑电图来诊断和创建针对脑部疾病的靶向治疗。其他人则预测，经济实惠的可穿戴脑电图将广泛用于在家中增强认知功能，或将无缝集成到虚拟现实应用程序中。可能性是巨大的。