浅谈脑电的theta频段振荡

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做脑电研究的朋友对于脑电EEG的频段应该都很熟悉了，一般来说，EEG的频段主要分为五个，即delta、theta、alpha、beta和gamma，不同频段，其意义、功能、产生机制等各方面也会不同。本文，笔者对theta频段振荡进行简单的阐述，不求对theta振荡做广而宽的全面介绍，而是主要对笔者看到的关于theta振荡的内容做了简单的梳理，希望起到抛砖引玉的作用。

EEG的theta振荡一般指的是频率范围为4-8Hz的震荡信号。1950年，Arellano 和 Schwab[1]观察到当被试进行解决问题任务时头顶前部中线位置出现4-7周期/秒的节律活动。随后，日本的Ishihara 和Yoshii对这种theta振荡进行了较为详细的研究，他们用不同的心理任务(如持续的算术加法运算等)诱发出这种位于头顶前部中线位置的theta振荡[2,3]。研究者把这种theta节律也称之为frontal midline theta。

Theta频段振荡的空间分布

对静息态下的EEG信号进行频谱分析，发现theta振荡主要在Fz电极附近（即frontal midline位置）表现出最强的功率，如图1所示。

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特定的心理任务（mental task）也可以诱发出显著的theta频段振荡活动。图2为一位年轻被试执行一项简单的算法任务的结果：St1呈现100ms，指示被试进行两个数字加法运算，1s后St2指示被试比较计算结果与显示的数是否相同。可以看到，被试进行加法运算可以诱发显著的theta振荡（图2a、c），而这种theta振荡同样主要分布于frontal midline位置（图2d）。

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Theta振荡与人格特性的关系

来自日本的一个研究团队[6]根据在算术运算任务中frontal midline theta频段的强弱把正常被试分为三组：低、中和高theta振荡活动组。他们发现，高theta振荡活动组表现出最低的焦虑评分（anxiety score）、最高的外向评分（extraversion scale）和最低的神经质评分（neurotic scale）；而低theta振荡活动组则与之相反。换句话说，frontal midline theta振荡活动的强弱与焦虑评分（anxiety score）、神经质评分（neurotic scale）呈负相关，与外向评分（extraversion scale）呈现正相关（这样的研究结果确实很有意思哈~~）。但是三组被试在算术运算任务的表现上不存在显著差异。这说明，frontal midline theta振荡活动与被试的人格特性或焦虑水平密切相关。

Theta振荡与工作记忆

研究表明，工作记忆与theta频段振荡密切相关，工作记忆任务可以诱发显著的theta振荡。并且随着工作记忆负载的增加，theta振荡活动也随着增强[7]。如图3所示为一个工作记忆任务，图4表示在Delay期间的theta振荡强度随着负载变化情况，可以明显看出，随着工作记忆负载的增大（1-6个图片记忆），frontal midline theta震荡活动也随着增强。

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总结

当然，theta振荡的研究牵涉方方面面，而本文只是九牛一毛。正如前文所述，笔者在这里主要对笔者自己看到的关于theta振荡的内容做了简单的梳理，希望起到抛砖引玉的作用。对于theta振荡研究感兴趣的朋友可以搜索相关文献作进一步的阅读。

参考文献： [1]Brazier MAB, Casby JU. Crosscorrelation andautocorrelation studies of electroencephalographic potentials. Electroencephalogr.Clin. Neurophysiol. 1952; 4 201-2 11 [2]lshihara T, Yoshii N. Activation of abnormal EEG bymental work. Rinsho Mohha (Clin. Electroencephalogr.) 1966; 8: 2 6 3 4 (inJapanese). [3]Ishihara T, Yoshii N. The interaction betweenparoxysmal EEG activities and continuous addition work of Uchida-KraepelinPsychodiagnostic Test. Med. J. Osaku Univ. 1967; 18: 75-85 [4]Juri D.Kropotov. SpontaneousElectroencephalogram. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-410513-3.00005-X [5]Juri Kropotov - Quantitative EEG, Event-RelatedPotentials and Neurotherapy-Academic Press [6]Inanaga, K. (1998). Frontal midline theta rhythmand mental activity. Psychiatr. Clin. Neurosci. 52(6): 555–566 [7]Zhang D , Zhao H , Bai W , et al. Functionalconnectivity among multi-channel EEGs when working memory load reaches thecapacity[J]. Brain Research, 2016, 1631:101-112.