神經反饋原理與實踐 Technical Foundations of Neurofeedback

Thomas F. Collura （托馬斯F.科盧拉），博士，智慧腦（BrainMaster）科技公司的創始人兼總裁，俄亥俄州貝德福德腦健康中心主任，國際神經反饋和研究學會（ISNR）的前任主席，應用心理生理學和生物反饋協會（AAPB）EEG分部前任主席，曾在AT＆T貝爾實驗室、克利夫蘭診所神經病學部、凱斯西儲大學和Picker X-射線公司（現為西門子醫療系統公司）擔任教職。
主要研究方向為大腦誘發電位、矽集成電路、癲癇腦電圖譜、定量腦電圖和神經反饋。

伏雲發，中國科學院研究生院、中國科學院瀋陽自動化研究所機器人學國家重點實驗室博士，副教授。
昆明理工大學腦信息處理與腦機交互融合控制學科方向團隊負責人。
主要從事：（1）智能自主機器人控制理論、方法及創新應用；（2）現代信號處理和模式識別理論、方法及創新應用（應用於生物醫學信號處理和特徵識別）；（3）腦信息處理與腦-機交互控制和通信（Brain Information Processing and Brain-machine Interaction Control and Communication ）的理論、方法、模型及創新應用；（4）腦功能神經成像、腦網絡連通性計算與腦-計算機接口（ Brain Functional Neuroimage, Brain network connectivity and Brain-computer Interface）及創新應用；（5）實驗心理學與行為學（Experimental Psychology and Behavioral Science）及創新應用。

第1章概述1
1．1神經反饋的定義1
1．2主要的心理健康干預措施及其特點3
1．3 EEG信號的產生4
1．3．1大腦皮層的錐體細胞產生電位4
1． 3．2 EEG信號幅度反映局部的同步5
1．3．3測量的大腦節律反映了激活和抑制時的調節機制5
1．3．4 EEG信號在大腦內的容積傳導6
1．4 EEG信號的測量6
1．4．1在頭部放置傳感器6
1．4．2使用差分放大器7
1．4．3放大器的性能指標：輸入阻抗和共模抑制比7
1．4．4信號特性：頻率和振幅7
1．5 EEG信號的處理8
1．5．1數字化：採樣率和分辨率8
1．5．2快速傅里葉變換就像一個“棱鏡” 8
1．5．3數字濾波就像一個“有色透鏡” 8
1．6相干性和同步性9
1．6．1由反饋訓練的閾值和方案設置決策點9
1．6．2通過數據存儲保存信號和結果10
1．6．3統計數據為信息評估和決策提供依據10
1．7如何將EEG信息反饋給受訓者10
1．7．1圖像／文本顯示提供視覺反饋11
1．7．2聲音提供聽覺反饋11
1．7．3觸覺反饋和其他反饋11
1．8受訓者須知12
1．9大腦中發生了什麼12
1．9．1自動調節12
1．9．2操作性條件反射13
1．9．3想要保持安靜、集中註意力和放鬆13
1．9．4增強後同步化13
1．9．5經典條件反射和其他機制14
1．10非自主性技術14
1．10．1顱電刺激14
1．10．2光刺激15
1．11神經反饋的結果15
1． 11．1神經反饋是一個學習過程15
1．11．2神經反饋可以實現特定的生理變化16
1．11．3神經反饋既是一門技藝，又是一門科學16
1．12神經反饋是否會造成傷害17
1．13神經反饋的臨床應用19

第2章EEG信號和節律的神經生理起源23
2．1偶極子源和突觸後電位24
2．1．1泊松方程25
2．1．2偶極子場的測量25
2．2 EEG信號在頭皮處變模糊：來自侵入式記錄的證據29
2．3神經動力學基礎33
2．4混沌與腦動力學：一種簡化的視角37
2． 4．1神經反饋的EEG動力學觀測37
2．4．2基本模型38
2．4．3一種EEG波模型：進入動作狀態39
2．4．4生理模型及其在神經活動中的應用41
2．4．5神經元匯集的重要性：時間一致性43
2．4．6向混沌的轉變44
2．4．7建立臨床實用模型45
2．4．8訓練應用：第一階段――初級突觸訓練46
2．4．9訓練應用：第二階段――次級突觸訓練46
2．4．10總結47
2．5大腦和皮層的功能解剖結構48
2．6直流（DC）和慢變皮層電位（SCP） 49

第3章EEG儀器及其測量56
3．1引言56
3．2差分放大器57
3．3 10―20系統63
3．4 EEG電極材料64

第4章EEG信號數字化與處理68
4．1採樣原理71
4．1．1採樣分辨率71
4．1．2採樣率71
4．1．3窗（數據段）大小和頻率分辨率72
4．1．4頻率混疊和頻譜洩露72
4．2聯合時頻分析（JTFA） 73
4．3數字濾波器74
4．3．1數字濾波器帶寬、類型與階數75
4．3．2正交濾波器76
4．4持續獎勵準則78
4．5不應期78

第5章EEG信號成分及其性質81
5．1 ?節律82
5．2 ?節律83
5．3 ?節律84
5．4 ?節律86
5．5 ?節律89?
5．6 DC和SCP的頻率90
5．7亞慢頻電位91

第6章基於連通性的EEG生物反饋92
6．1相干性92
6．2相干性和相位的類比94
6．3譜相關係數97
6．4同步性99
6．5同調性100
6．6不對稱性101
6．7相位101
6．8信號之和102
6．9利用壓縮譜陣列模型顯示雙導聯EEG信號和／差結果104

第7章神經反饋訓練方案基礎111
7．1標準訓練方案111
7．1．1 “警覺度”訓練方案111
7． 1．2 “專注度”訓練方案111
7．1．3 “最佳表現”訓練方案112
7．1．4 “放鬆”訓練方案112
7．1．5 “敏銳度”訓練方案112
7．1． 6 “深入度”訓練方案113
7．2 “擠壓”方案115
7．3多重抑制方案115
7．3．1重疊頻段的使用116
7．3．2多重閾值116
7．4亞慢頻和超慢頻訓練方案116
7．5同步性訓練117
7．5．1單人同步性訓練117
7．5．2單人雙導聯同步性訓練118
7．5．3單人和／差導聯訓練118
7．5．4單人四導聯同步性訓練120?
7．6雙人模式120
7．6．1雙人雙導聯同步性訓練121
7．6．2雙人四導聯同步性訓練122
7．7應用聚焦――應用於最佳表現的神經反饋123
7．8基本注意事項124
7．9 ?放鬆125
7．10 ?相干性125
7．11集中訓練方案126
7．12低頻抑制“擠壓”訓練127
7．13寬帶“擠壓”訓練128
7．14 ? /?訓練128
7．15光刺激、聽覺刺激和電磁刺激129
7．15．1光刺激129
7．15．2觸覺刺激――“接觸器”振動觸覺墊129

第8章實時Z分數訓練131
8．1與Z分數和人群統計數據有關的一些重要概念135
8．2瞬時Z分數和靜態Z分數136
8．3多變量訓練――ZOK比率139
8．4多變量實時Z分數訓練結果142
8．5 Z+：下一代LZT訓練軟件149
8．6 Z柱狀圖154
8．7 Z地形圖155
8．8 Z分數訓練的理念：在靈活性、適當性與被卡住之間尋找平衡157

第9章LORETA（溯源）神經反饋158

第10章光刺激和非自主（意志）性神經反饋163
第11章實踐中的神經反饋179

第12章療程管理和控制184

第13章MINI-Q評估和訓練方法190
13．1四導聯傳感器位置方案的功能分析及利用實時Z分數192
13．2 MINI-Q Ⅱ位置方案1――“記憶和規劃” 193
13．3 MINI-Q Ⅱ位置方案2――“視覺和規劃” 194
13．4 MINI-Q Ⅱ位置方案3――“執行和表達” 195
13． 5 MINI-Q Ⅱ位置方案4――“感知和理解” 196
13．6 MINI-Q Ⅱ位置方案5――“注意和感知” 197
13．7 MINI-Q Ⅱ位置方案5a――“記憶和感知” 198
13．8 MINI-Q Ⅱ位置方案6――“視覺和行為” 199
13．9 MINI-Q Ⅱ位置方案7――“規劃和表達” 200
13．10 MINI-Q Ⅱ位置方案8―― “理解和執行” 201

參考文獻203