肌电产生原理

总得来说，我们在脑电实验中采集到的肌电，大多是表现为电极点附近的肌肉收缩。究其根本，则是神经元的动作电位传导：当神经元处于静息状态时，肌细胞的细胞膜处于一个电位内负外正的状态，当给予其一个适当的刺激（可能是中枢神经给的指令，也可能是外界给到的刺激），细胞膜上的钠钾离子泵被激活，大量正离子进入细胞膜，使细胞膜产生了一个峰状的电位变化，而这样的动作电位会在相邻细胞中传播，完成肌肉运动。

当我们的脑电采集电极点位于运动肌肉的附近时，电极点周围无数的肌细胞膜电位变化都将被采集到，若在采集电极点周围有较大程度的肌肉活动，肌细胞电位就综合叠加而成了我们所看到的肌电伪迹信号。肌电伪迹的频率分布从0~200Hz不等，具有较多不同的频谱分量。

肌电伪迹对脑电数据的影响

由于头皮良好的电传导能力，不仅脑电，附近的肌电甚至空间内的电噪声都能被头皮上的采集电极所记录到。由于肌电等伪迹与脑电的信号频率分量类似，以目前的技术能力，想要从单电极中收集到的叠加电信号中分离出所需的脑电信号并剔除肌电伪迹、心电伪迹与眼球运动伪迹是十分困难的——就好比将可乐、雪碧及矿泉水倒入一个杯子中再试图将其一一分离。

当前使用较多的去除肌电伪迹影响的方式主要为：直接剔除噪声段与阈值法。但效果而言并不可作为通用手段。也就是说，在平常脑电实验中，若想保证更好的信号数据质量，我们应尽量避免肌电伪迹的产生。

脑电采集中常见的肌电种类

在脑电采集中，即使和被试说明实验要求尽量保持静止，被试的各种微习惯或出于不可抗力的肌肉运动也仍然会不断产生。下面列举几种在实验过程中常见的肌电伪迹：

1) 头部肌电：头皮移动所产生肌电（呈现为一个幅值频率都较大的长波形）；

2) 面部肌电：皱眉、说话等（呈现为时长较短频率较大的一个嘈杂短波）；

3) 舌头蠕动；咬牙；咀嚼；吞咽等；

其中，头部及面部的肌电主要产生于额颞区电极，舌动及吞咽主要产生于颞区电极。

在产生相应的肌电信号后，数据分析者可根据肌电伪迹产生的区域推测产生方式，也可以根据产生方式去推测伪迹产生区域，方便后续分析时去除相关通道的无用数据。

肌电自身的采集方式及应用领域

刚刚谈到了肌电对脑电产生的影响，那么肌电本身是否有其用处呢？答案显而易见，既然同脑电一样都是人体中的微电信号，那么肌电一样载有了大量的可用信息，而且追溯肌电的研究史，比脑电研究还要早上一个世纪多。

现如今，肌电主要有两类采集方式，一是针电极（用极细的电极刺至目标肌细胞），一是表面电极（比如我们常见的电极贴片）。

针电极优势在于可以测量运动单位甚至单个肌纤维的电位变化，还可以单独研究肌肉内部单束肌纤维。但它毕竟是针啊，扎着痛不说，也不好身上扎着它去研究大幅运动时的肌电变化吧。这就是表面电极的优势了，不仅不会造成人体损伤，还比较适合研究运动状态的肌电变化。不足之处大概就在于它同脑电采集会受肌电影响一样，表面电极采集到的肌电也是由许多来源的电位综合而成，比较复杂。

采集到的肌电经过信号处理及分析，可被用至多个领域，包括：

1) 运动研究——如对比不同动作的肌肉协调性、平衡性与肌肉疲劳程度等。在评价肌肉疲劳程度时，主要评价其积分肌电（IEMG）、肌电频率与平均功率频率。肌肉疲劳时，表面肌电潜伏期延长，波幅降低，频率下降；

2) 临床医学——通过肌电图检查患者患侧肌肉状态；

3) 康复训练与诊断——更加客观地了解病人身体肌肉状况，方便制定康复方案：如引入生物反馈系统，将病人表面肌电信号放大并转换为视听反馈，将其原本抽象的感觉转换成实时的反馈，有利于患者重掌握肢体控制；

4) 人机交互——如肌电假肢等类似设备，残障人士重获运动能力的一大方式；