大腦接受外界信息的刺激，如視聽信號以物理、化學形式存在，而神經係統隻能以神經脈衝(chong) 的形式傳(chuan) 遞信息，因此必須把各種物理、化學信號轉變為(wei) 頻率、節奏、波長等神經脈衝(chong) 來表示不同的信息，這一過程稱為(wei) 編碼。就像人們(men) 調節收音機的頻率，科學家目前已在利用一種腦皮層電流描記的方法，描記大腦活動時的頻率、波長等神經脈衝(chong) 並對其進行分析，以獲得有關(guan) 大腦意識的更多詳情，幫助人們(men) 從(cong) 一個(ge) 全新角度理解大腦的工作機製。
腦生理學的三種工具
多年來，神經科學家一直在分析大腦在何時何地會(hui) 活躍。近，華盛頓大學醫學院研究人員使用了腦皮層電流描記法，這是一種用臨(lin) 時放置於(yu) 大腦皮層表麵的電極陣列來監測大腦的技術。“分析大腦功能，通常集中於(yu) 大腦的哪個(ge) 部位、什麽(me) 時候產(chan) 生活躍。”醫學院的埃裏克·裏奧薩德說，而分析大腦活動的頻率、波長為(wei) 研究腦生理學提供了除腦電圖（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主要是利用磁振造影來測量神經元活動所引發的血液動力的改變，在大腦中定位某個(ge) 功能區。腦電圖則是將電極放在頭皮上，許多神經元同時放電就產(chan) 生了腦電波，經腦電圖機放大後記錄在專(zhuan) 門的紙上，得出一定波形、波幅、頻率和位相的曲線即為(wei) 腦電圖。放電頻率決(jue) 定了大腦活躍頻率或波長，這是可以用赫茲(zi) 或秒周期來計量的。腦電圖對癲癇診斷價(jia) 值大，用腦電圖監控外傷(shang) 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(shang) 有一定幫助，也可用來研究睡眠。
相比於(yu) 腦電圖，腦皮層電流描記法能直接記錄來自大腦皮層的腦波數據。在臨(lin) 床上，裏奧薩德和其他神經外科醫生用這種方法來鑒別抗癲癇藥物作用源區，繪製出這些區域以便通過外科手術清除病灶。得到病人允許後，他們(men) 將電極陣列放在癲癇病人顱骨以下的大腦皮層表麵，監控大腦活動波譜，以找到抗癲癇藥物在大腦中的作用源區，與(yu) 傳(chuan) 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(nei) 部觀察資料。裏奧薩德既是神經外科教授，也是神經生物學與(yu) 生物醫學工程教授。他說：“EEG隻能監控40赫茲(zi) 及以下的頻率，但是腦皮層電流描記讓我們(men) 能對500赫茲(zi) 以下頻率的腦電波活動進行監控，從(cong) 而能完整地研究大腦活動的生理機製，得到更好的信號，並能更準確地定位信號的來源去向。”
裏奧薩德和同事通過電極陣列來觀察外科麻醉後的意識減弱和恢複過程，研究結果發表在去年12月出版的美國《國家科學院院刊》上。他們(men) 發現，每個(ge) 頻率都產(chan) 生了不同的信息，這顯示出不同的神經回路會(hui) 如何隨著意識的減弱而變化。
在失去意識過程中，按某種順序發生了一係列變化，在恢複意識的過程中以相反的順序重複。某個(ge) 頻率區的活動性稱為(wei) 伽瑪帶，被認為(wei) 是神經元與(yu) 其附近神經元之間交流傳(chuan) 輸信息的表現，隨著伽瑪帶頻率的下降或回歸，病人失去或恢複意識。
“不管病人麻醉得有多深，某個(ge) 大腦網絡總是以很低的頻率保持活躍性不變，”裏奧薩德說，“大腦活躍性頻率高低頻之間有著某種關(guan) 聯，這種關(guan) 聯也不會(hui) 變，我們(men) 推測這可能與(yu) 某些記憶回路有關(guan) 。”
在另一篇發表於(yu) 2月9日《神經科學雜誌》上的研究論文中，裏奧薩德和同事證明了，大腦特定區域的波長可以用來測定該區域在當時執行的功能。他們(men) 將一個(ge) 電極放在多個(ge) 不同的腦區，包括語言測量腦活性數據，集中分析這些數據顯示，病人的許多信息可通過腦區中的活性高頻帶獲得。比如：是否聽到了一個(ge) 單詞？是否準備說出一個(ge) 他聽到或看到的單詞？是否正在說一個(ge) 他聽到或看到的單詞？
“一直以來，我們(men) 把大腦活動頻率作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) ，用來研究一個(ge) 現象，但我們(men) 發現這些頻率並非毫無差別，而是非常多樣。”裏奧薩德說，“我們(men) 用腦皮層電流描記法分析這些頻率，可解碼更多的體(ti) 現大腦活動和認知意向的電流脈衝(chong) ，因此可更多地從(cong) 大腦無線電台中獲得信息。”
