浅谈脑电的beta频段振荡

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之前推送了一篇题为《浅谈脑电的theta频段振荡》的文章，对theta频段振荡进行了简单介绍。本文紧接上述文章，对beta频段振荡进行简单介绍。同样，本文不求对beta振荡做广而宽的全面介绍，内容也可能不是来自最新文献，而是对beta振荡做一个简单的梳理，希望对beta振荡不熟悉的朋友可以通过本文对beta振荡有一个基本的了解。如要对beta振荡有深入的了解，可以在本文的基础上查询最新文献研究。

1.Beta振荡及其分类

所谓beta振荡，按照传统的EEG频率分段，一般是指频率为13-30Hz范围的EEG信号。Beta节律频率较高，而幅度较低（以耳垂作参考，起幅值一般小于20uV）。

与枕叶区域相比，beta节律往往在frontal或central区域表现出最大的功率，因此，依据beta节律的分布往往可以把beta节律分为两类：第一类称之为Rolandic beta 节律，其一般在sensory-motor区域表现出最大的功率；另一类称之为frontal beta节律，其一般在frontal区域表现出最大的功率。

2.Rolandic beta振荡

对于自发的EEG活动（eye open或 eye close状态），可以在健康被试的感觉运动皮层（C3、C4和Cz）观察到明显的beta节律，即称之为Rolandic beta 节律。尽管Rolandic beta节律的功率谱的峰频率大约为20Hz（2倍的mu 节律），但是Rolandic beta节律不应该被认为是mu节律的谐波。有研究者用MEG技术研究表明，mu节律和beta节律的发生源不同，分别位于primary somatosensory 和 motor cortex [1]. Rolandic beta 节律可以与Rolandic mu 节律同时出现，但是两者出现在不同的位置（如图1所示）。图1所示为将康被试在eye open状态下采集的EEG信号，可以看到Rolandic beta节律主要分布在Cz电极附近，Rolandic mu节律主要分布于C3、C4电极，并且两者是同时出现的。

图1

Rolandic beta 节律可以被不同的运动任务所调控。研究表明，在运动想象（如图2）、运动准备和运动执行过程中Rolandic beta 节律都会出现功率降低（即去同步化ERD）。图2所示为健康被试运动想象过程中的C3电极的时频分析图（0时刻表示开始运动想象），可以看到，在运动想象过程中C3电极的beta节律（即Rolandic beta 节律）出现显著的ERD。

图2

3.Frontal beta振荡

对于自发的EEG活动，有时也可以在健康被试的额叶（F3、F4和Fz）观察到明显的beta节律，即称之为Frontal beta 节律。图3所示为健康被试在eye open状态下的beta节律分布，可以看到在F3和F4电极处表现出最大的beta功率。

图3

Frontal beta 节律往往与刺激评价和decision making等认知活动相关，因此可以被相关的认知任务所调控。图4所示是一个GO/NOGO的实验，当第一个刺激St1为“动物”图片时，指示被试做好按键准备，依据第二个刺激St2的情况进行按键（Go trial）或者不按键（NOGO trial）；当刺激St1为“植物”图片时，指示被试忽略St2而不做任何动作准备（Ignore trial）。对于GO和NOGO trial，从时频图中可以看出，St1出现一段时间后FZ电极处呈现出显著的beta节律的同步化ERS；此外，St2也诱发显著的beta节律ERS。而对于Ignore trial，则观察不到beta节律的ERS。这可能是由于，GO和NOGO trial中的St1、St2会引起被试较为复杂的认知活动（如刺激评价和decision making等）。

图4

4.总结

当然，beta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beta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beta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]Hari, R. and Salmelin, R.(1997). Human cortical oscillations: A neuromagnetic View through the skull.Trends Neurosci. 20(1): 44–49

[2]Juri Kropotov- Quantitative EEG, Event-Related Potentials and Neurotherapy-Academic Press

[3]Zabielskamendyk E, Francuz P, Jaśkiewicz M, et al.The Effects of Motor Expertise on Sensorimotor Rhythm Desynchronization duringExecution and Imagery of Sequential Movements.[J]. Neuroscience, 2018,384:101-110.