脑电测量中，环境噪音干扰是影响信号质量的关键因素。噪音来源包括电磁辐射、声学振动、温度湿度波动等，会掩盖真实脑电信号，导致数据失真。通过优化实验环境、采用硬件屏蔽技术、结合信号处理算法，可有效降低干扰。本文将从噪音来源、干扰机制及解决方案展开探讨，为脑电研究提供实用指导。

一、噪音从何而来？三大干扰源解析

1. 电磁干扰：看不见的“信号污染”

电子设备产生的电磁辐射是主要干扰源。电源线、显示器、无线路由器等设备释放的电磁波，会通过空间耦合或导线传导进入脑电采集系统。例如，工频干扰会叠加在脑电信号上，形成周期性噪声；高频电磁脉冲则可能直接破坏信号完整性。这类干扰的特点是频率范围广、强度波动大，且难以通过简单屏蔽完全消除。

2. 声学振动：空气中的“隐形推手”

声音本质是空气振动，当振动频率与脑电信号频段重叠时，会通过电极-头皮接触面传导至采集系统。例如，实验者说话、脚步声或外部施工噪音，可能引发电极松动或接触阻抗变化，导致基线漂移。此外，低频声波（如空调运转声）还可能通过共振效应放大特定频段的噪声。

3. 环境温湿度：微环境中的“信号杀手”

温度升高会加速电极材料氧化，导致接触阻抗上升；湿度变化则可能引发皮肤导电性波动，使信号基线不稳定。例如，在干燥环境中，电极与头皮间的静电积累可能产生瞬时高电压干扰；而在潮湿环境中，汗液可能导致电极短路，形成持续性噪声。

二、四维降噪策略：从源头到后处理的全流程优化

1. 硬件屏蔽：构建“电磁防护罩”

采用多层屏蔽设计的采集设备是基础防线。例如，使用带有金属外壳的脑电帽，可阻挡外部电磁辐射；连接线采用同轴屏蔽结构，并确保屏蔽层接地，能有效抑制传导干扰。对于高精度研究，可搭建电磁屏蔽室，通过特殊材料吸收或反射电磁波，将环境干扰降低至可忽略水平。

2. 环境控制：打造“静音实验室”

实验环境需满足多重条件：

声学隔离：墙面安装吸音材料，减少声音反射；实验期间关闭门窗，避免外部噪音侵入。

温湿度稳定：使用空调与除湿机维持恒定环境，避免因温湿度波动导致电极性能变化。

设备布局：将大型电器（如冰箱、电脑主机）远离采集区域，减少电磁辐射叠加效应。

3. 信号处理：算法层面的“噪声剥离”

通过数字滤波与盲源分离技术，可在采集后进一步净化信号：

带通滤波：保留脑电信号有效频段（如δ波、θ波、α波、β波对应频段），滤除低频漂移与高频噪声。

独立成分分析（ICA）：将混合信号分解为独立成分，通过识别并剔除眼电、肌电等生理伪迹，保留纯净脑电信号。

小波变换：在时频域对信号进行多尺度分解，针对性去除特定时间-频率范围内的噪声。

4. 实验设计：从操作规范减少干扰

实验流程的优化能显著降低人为噪声：

被试准备：实验前清洁头皮，避免油脂影响电极接触；要求被试保持静止，减少肌肉活动伪迹。

任务设计：避免在采集过程中要求被试说话或移动，减少声学与运动干扰。

分段采集：将长时间采集拆分为多个短时段，每段后检查信号质量，及时剔除受污染数据。

三、总结：降噪是一场“系统战”

环境噪音对脑电测量的干扰具有多源性、隐蔽性与复杂性，单一降噪手段往往难以彻底解决问题。研究者需构建“硬件屏蔽-环境控制-信号处理-实验设计”的四维防护体系，从源头减少干扰产生，在传输过程中抑制噪声耦合，并通过算法与规范操作进一步净化信号。唯有如此，才能确保采集到的脑电数据真实反映大脑活动，为认知科学、临床诊断等领域的研究提供可靠依据。

问答环节

Q1：脑电测量中，哪些日常设备可能成为干扰源？

A：手机、电脑、无线路由器、微波炉等电子设备均可能释放电磁辐射；空调、风扇等产生低频振动；荧光灯的频闪可能引入周期性噪声。

Q2：如何判断脑电信号中的噪声是电磁干扰还是生理伪迹？

A：电磁干扰通常表现为周期性波形，且与设备运行状态相关；生理伪迹（如眼电、肌电）则与被试动作同步，可通过同步记录眼动或肌电信号进行区分。

Q3：屏蔽室能完全消除电磁干扰吗？

A：屏蔽室可显著降低外部电磁辐射，但无法完全消除内部设备（如采集系统本身）产生的噪声，需结合其他降噪手段综合处理。

Q4：湿度过高对脑电测量有何影响？

A：湿度过高可能导致皮肤导电性增强，引发电极短路或接触阻抗下降，使信号基线不稳定，甚至出现持续性噪声。

Q5：独立成分分析（ICA）能否处理所有类型的噪声？

A：ICA适用于分离统计独立的信号源，对眼电、肌电等生理伪迹效果显著，但对与脑电信号高度混叠的噪声（如工频干扰）需结合滤波算法处理。