大腦接受外界信息的**，如視聽(tīng)信號以物理、化學(xué)形式存在，而神經(jīng)系統只能以神經(jīng)脈沖的形式傳遞信息，因此必須把各種物理、化學(xué)信號轉變?yōu)轭l率、節奏、波長(cháng)等神經(jīng)脈沖來(lái)表示不同的信息，這一過(guò)程稱(chēng)為編碼。就像人們調節收音機的頻率，科學(xué)家目前已在利用一種腦皮層電流描記的方法，精確描記大腦活動(dòng)時(shí)的頻率、波長(cháng)等神經(jīng)脈沖并對其進(jìn)行分析，以獲得有關(guān)大腦意識的更多詳情，幫助人們從一個(gè)全新角度理解大腦的工作機制。

　　腦生理學(xué)的三種工具

　　多年來(lái)，神經(jīng)科學(xué)家一直在分析大腦在何時(shí)何地會(huì )活躍。最近，華盛頓大學(xué)醫學(xué)院研究人員使用了腦皮層電流描記法，這是一種用臨時(shí)放置于大腦皮層表面的電極陣列來(lái)監測大腦的技術(shù)。“分析大腦功能，通常集中于大腦的哪個(gè)部位、什么時(shí)候產(chǎn)生活躍。”醫學(xué)院的埃里克·里奧薩德說(shuō)，而分析大腦活動(dòng)的頻率、波長(cháng)為研究腦生理學(xué)提供了除腦電圖（EEG）、功能性核磁共振成像（fMRI）以外的第三種主要手段。

　　功能性核磁共振成像技術(shù)主要是利用磁振造影來(lái)測量神經(jīng)元活動(dòng)所引發(fā)的血液動(dòng)力的改變，在大腦中定位某個(gè)功能區。腦電圖則是將電極放在頭皮上，許多神經(jīng)元同時(shí)放電就產(chǎn)生了腦電波，經(jīng)腦電圖機放大后記錄在專(zhuān)門(mén)的紙上，得出一定波形、波幅、頻率和位相的曲線(xiàn)即為腦電圖。放電頻率決定了大腦活躍頻率或波長(cháng)，這是可以用赫茲或秒周期來(lái)計量的。腦電圖對癲癇診斷價(jià)值最大，用腦電圖監控外傷或癲癇病人的意識，可以幫助確定診斷和分型，對診斷腦腫瘤或損傷有一定幫助，也可用來(lái)研究睡眠。

　　相比于腦電圖，腦皮層電流描記法能直接記錄來(lái)自大腦皮層的腦波數據。在臨床上，里奧薩德和其他神經(jīng)外科醫生用這種方法來(lái)鑒別抗癲癇藥物作用源區，繪制出這些區域以便通過(guò)外科手術(shù)清除病灶。得到病人允許后，他們將電極陣列放在癲癇病人顱骨以下的大腦皮層表面，監控大腦活動(dòng)波譜，以找到抗癲癇藥物在大腦中的作用源區，與傳統的腦電波監控手段相比，這種方法獲得的結果要更加詳細。

　　精細解碼腦電波

　　利用電極陣列收集大腦活躍性頻率的數據，可以獲得更多重要的內部觀(guān)察資料。里奧薩德既是神經(jīng)外科教授，也是神經(jīng)生物學(xué)與生物醫學(xué)工程教授。他說(shuō)：“EEG只能監控40赫茲及以下的頻率，但是腦皮層電流描記讓我們能對500赫茲以下頻率的腦電波活動(dòng)進(jìn)行監控，從而能完整地研究大腦活動(dòng)的生理機制，得到更好的信號，并能更準確地定位信號的來(lái)源去向。”

　　里奧薩德和同事通過(guò)電極陣列來(lái)觀(guān)察外科麻醉后的意識減弱和恢復過(guò)程，研究結果發(fā)表在去年12月出版的美國《國家科學(xué)院院刊》上。他們發(fā)現，每個(gè)頻率都產(chǎn)生了不同的信息，這顯示出不同的神經(jīng)回路會(huì )如何隨著(zhù)意識的減弱而變化。

　　在失去意識過(guò)程中，按某種順序發(fā)生了一系列變化，在恢復意識的過(guò)程中以相反的順序重復。某個(gè)頻率區的活動(dòng)性稱(chēng)為伽瑪帶，被認為是神經(jīng)元與其附近神經(jīng)元之間交流傳輸信息的表現，隨著(zhù)伽瑪帶頻率的下降或回歸，病人失去或恢復意識。

　　“不管病人麻醉得有多深，某個(gè)大腦網(wǎng)絡(luò )總是以很低的頻率保持活躍性不變，”里奧薩德說(shuō)，“大腦活躍性頻率高低頻之間有著(zhù)某種關(guān)聯(lián)，這種關(guān)聯(lián)也不會(huì )變，我們推測這可能與某些記憶回路有關(guān)。”

　　在另一篇發(fā)表于2月9日《神經(jīng)科學(xué)雜志》上的研究論文中，里奧薩德和同事證明了，大腦特定區域的波長(cháng)可以用來(lái)測定該區域在當時(shí)執行的功能。他們將一個(gè)電極放在多個(gè)不同的腦區，包括語(yǔ)言中樞測量腦活性數據，集中分析這些數據顯示，病人的許多信息可通過(guò)腦區中的活性高頻帶獲得。比如：是否聽(tīng)到了一個(gè)單詞？是否準備說(shuō)出一個(gè)他聽(tīng)到或看到的單詞？是否正在說(shuō)一個(gè)他聽(tīng)到或看到的單詞？

　　“一直以來(lái)，我們把大腦活動(dòng)頻率作為一個(gè)整體，用來(lái)研究一個(gè)現象，但我們發(fā)現這些頻率并非毫無(wú)差別，而是非常多樣。”里奧薩德說(shuō)，“我們用腦皮層電流描記法分析這些頻率，可解碼更多的體現大腦活動(dòng)和認知意向的電流脈沖，因此可更多地從大腦無(wú)線(xiàn)電臺中獲得信息。”