通过同步 EEG-SEEG 揭示人类低频与高频阿尔法节律的不同起源

为何大脑的平静波动重要

当你闭上眼睛放松时，大脑并不会沉寂——它以被称为阿尔法波的温和电节律轻声振荡。麻醉科医生在将人们置于手术麻醉时也能观察到强烈的阿尔法活动。本研究提出了一个看似简单却意义深远的问题：这些阿尔法波是否都相同，还是不同类型的阿尔法节律在指示截然不同的大脑状态，从放松的清醒到意识丧失？理解答案有助于改进麻醉监测、探测意识状态，甚至为脑健康设计新的工具。

熟悉波形的两种类型

阿尔法活动通常被视为 8 到 13 赫兹之间的一个频段。作者表明，这一范围实际上包含两种截然不同的节律。在闭眼的清醒状态下，他们发现一种“低阿尔法”节律（约 8–10 赫兹）在大脑后部最强，那些区域与视觉处理相关。当医生增加静脉麻醉药丙泊酚的剂量并让人进入无意识状态时，这种低阿尔法节律逐渐减弱。与此同时，一种“高阿尔法”节律（约 10–13 赫兹）增强并在大脑中扩散，尤其在意识丧失后变得显著。

从大脑内部与外部同时监听

为了发现这些模式，团队利用了一个罕见机会：癫痫患者因临床监测已在多个脑区植入细薄的深部电极。在为移除电极而施行全身麻醉期间，研究者同时记录了来自脑内（立体脑电 SEEG）和头皮（标准 EEG）的信号。这种内外同时监听使他们能够绘制不同阿尔法节律最强的位置，并检验头皮上的信号是否真实反映深部大脑活动。他们发现，在清醒静息时低阿尔法集中于大脑后部，而在麻醉下高阿尔法变得广泛且在各区域更为均匀。

将真实节律与背景噪声区分开来

静息状态下的大脑活动是由真实的节律脉冲与更不规则的背景波动混合而成。为弄清哪一部分随麻醉发生变化，研究者采用了一种数学方法，将每个信号分解为“周期性”成分（像阿尔法这样的真实振荡）和“非周期性”成分（平滑、噪声状的背景）。他们发现，随意识丧失从低阿尔法向高阿尔法的显著转变几乎完全归因于真实节律成分的变化。背景部分出人意料地保持稳定。这意味着在从放松状态向麻醉性无意识转变时，大脑在主动重塑其内部时序，而不是仅仅改变总体活动水平。

一个简单的电路解释

是什么导致在一种状态下出现低阿尔法，而在另一种状态下出现高阿尔法？作者转向了一个由两类单元构成的局部大脑电路的简化计算模型：兴奋性细胞倾向于激活其他细胞，抑制性细胞则抑制活动。通过稍微增强抑制作用的强度——模拟类似丙泊酚这类增强抑制的药物作用——他们发现模型中类似阿尔法的节律频率从较低加速到较高，类似于真实数据中观察到的转变。这提示在脑电路中调节兴奋与抑制的平衡可以在与清醒和无意识相关的不同阿尔法模式之间切换。

对睡眠、手术与脑健康的意义

对非专业读者来说，关键的信息是：并非所有阿尔法波都相同。头后部平静的低阿尔法节律很可能反映一个放松但清醒的大脑，在低视觉输入下静默处理信息。而在麻醉下，更快且广泛的高阿尔法节律可能标志着大脑电路被强抑制紧紧控制，无法支持有意识体验。识别这些不同的阿尔法特征有助于改进医生判断麻醉深度的方法、完善意识理论，并支持寻找用于痴呆、抑郁或注意力障碍等疾病的新型脑基生物标志。简言之，熟悉的阿尔法波比此前认为的更为精细，是洞察大脑状态变化的更细腻窗户。

引用: Wang, R., Jiang, S., Cai, Q. et al. Distinct origins of human low and high alpha rhythms revealed by simultaneous EEG-SEEG. Commun Biol 9, 503 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09769-7

关键词: 阿尔法脑电波, 麻醉, 意识, 脑电图（EEG）, 神经振荡