脑电测量技术通过电极记录大脑皮层电活动，捕捉神经元突触后电位产生的微弱信号。传统技术受颅骨容积传导效应限制，空间分辨率较低。近年经颅聚焦超声调制脑电技术突破传统局限，结合新型解码算法，显著提升脑源定位精度与信号解码能力，为脑科学研究与临床应用提供新工具。

一、传统脑电测量的技术瓶颈与突破方向

传统EEG系统通过头皮电极阵列采集信号，其工作原理基于神经元群体同步活动产生的电场变化。电极需通过导电凝胶与头皮紧密贴合，以减少接触阻抗，但这一过程存在三大核心挑战：

空间分辨率局限：颅骨对高频信号的衰减作用使电极仅能捕捉到直径数厘米范围内的神经活动，难以定位具体脑区。

信号混杂干扰：肌电、眼动等生理伪迹与外部电磁噪声易混入脑电信号，需复杂算法进行分离。

长期监测困境：传统金属电极易因头部运动移位，导电凝胶可能引发皮肤刺激，限制了持续监测的可行性。

为突破这些瓶颈，科研界探索出两条技术路径：一是开发新型电极材料与佩戴方式，二是融合多模态成像技术提升定位精度。

二、材料创新：从“金属网格”到“仿生发丝”

某大学团队研发的生物粘附毛发状电极，标志着电极设计的革命性突破。这种由3D打印水凝胶制成的电极具有三大优势：

隐形佩戴：直径仅相当于人类发丝，可根据发色定制外观，实现完全隐蔽。

稳定粘附：生物粘附墨水使其无需导电凝胶即可紧密贴合头皮，即使剧烈运动或佩戴帽子仍保持原位。

长期监测：实验显示，该电极在连续佩戴超过一天后仍能维持信号质量，为癫痫发作预警、睡眠障碍诊断等场景提供可能。

这种“无感化”设计不仅提升了用户体验，更解决了传统电极在多毛头皮、儿童患者等特殊人群中的应用难题。

三、声电融合：经颅聚焦超声开启高精度读脑时代

经颅聚焦超声调制脑电技术（USMEEG）通过声场与电场的耦合，实现了脑电测量的空间分辨率跃升。其技术原理包含三个关键环节：

声场聚焦：利用相控阵换能器生成超声波束，通过时间反转算法校正颅骨对声波的散射，在目标脑区形成直径毫米级的聚焦点。

声电调制：聚焦超声刺激局部神经元活动，其产生的电信号在脑电高频段留下特异性“指纹”，形成可识别的调制特征。

解码定位：基于脉冲重复频率边带的新型算法，通过分析调制信号的频域特征，重建三维脑源图谱，定位精度较传统方法提升显著。

该技术成功将脑电测量的空间分辨率从厘米级推进至毫米级，为研究深部脑区活动提供了非侵入式工具。

四、临床与科研：从实验室到真实世界的跨越

技术突破正推动脑电测量向更广阔的应用场景延伸：

神经疾病诊疗：高分辨率脑电监测可精准识别癫痫发作起始区，指导手术规划；在昏迷患者评估中，通过分析特定频段信号变化预测苏醒概率。

脑机接口升级：毫米级定位能力使系统能区分不同手指运动的脑电模式，为瘫痪患者控制外骨骼提供更精细的指令输入。

认知科学研究：结合超声调制技术，研究者可定向激活特定脑区，探究记忆编码、决策形成等高级认知功能的神经机制。

总结

从金属电极到仿生发丝，从容积传导到声电融合，脑电测量技术的进化史折射出人类探索大脑奥秘的不懈追求。新型材料解决了长期监测的工程难题，而声电耦合技术则突破了空间分辨率的物理极限。随着算法优化与跨学科融合，这项技术正从实验室走向临床与消费级市场，未来或将成为解码大脑、治疗疾病、增强认知的普惠性工具。

问答环节

Q1：传统脑电图与新型声电融合技术的主要区别是什么？

A：传统脑电图通过头皮电极记录神经元群体活动，空间分辨率较低；声电融合技术利用超声波聚焦刺激特定脑区，结合新型算法实现毫米级定位，显著提升了空间精度。

Q2：新型毛发状电极适合哪些人群使用？

A：该电极设计隐蔽且佩戴舒适，尤其适合需要长期监测的儿童、多毛头皮人群，以及对设备外观有隐私需求的用户。

Q3：声电调制技术是否会对大脑产生损伤？

A：研究显示，在安全功率范围内，超声聚焦不会引起脑组织温升或机械损伤，其能量密度远低于神经调控的临床阈值。

Q4：脑电测量技术未来可能应用于哪些新兴领域？

A：除医疗场景外，该技术或可结合虚拟现实设备，实现意念控制娱乐系统；在教育领域，通过分析注意力相关脑电模式，开发个性化学习辅助工具。

Q5：如何提高脑电信号的质量？

A：优化电极放置位置、减少环境电磁干扰、采用自适应滤波算法去除肌电伪迹，以及开发更灵敏的信号放大器，均可提升信号信噪比。