脑电分析之参考电极变换

前几天，在一个脑电讨论群里，看到有人在问有了参考电极，还需要GND电极干什么？做过脑电实验的人来说，一定会有人告诉你这两个电极是必需的。在我们做EEG/ERP实验中，想要获取较好的实验数据，除了要控制实验环境等因素的影响外，选择合适的参考点也是至关重要的。当然，对于做MEG脑磁图的同学来说，是没有参考点的。所以，接下来，我们就来谈谈参考点和接地点。

我们所知道，目前，我们所探测的脑电信号是由我们人体自发脑电产生的，所以要记录下来，那就是测量我们头皮上的电压。（电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。电流之所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电势和低电势之间的差别。这种差别叫电势差，也叫电压。换句话说。在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常用字母V代表电压。—摘自百度），通过上面的释义，我们就能知道要记录到我们头皮上的电压，除了贴在大脑部位的单个电极外，就应该还有一个参考电极。在我们日常的电子电路中，我们通常会选择大地作为参考，所以，它记录的电压就是其两者的电压差。当然，在我们的脑电设备中也可以以大地作为参考点，但是，这样记录下来的脑电信号则是由我们的头皮上信号和大地的差值，这里面就记录到了由我们身体的其它部位产生的电位信号，这样一来就不能说是测量的大脑产生的电压信号，更严重的接上市电的设备，因为与大地相连，还有可能产生触电的危险，所以为了避免上述情况，市场上厂商就在放大器电路上建立了一个虚拟地电极，但是建立的虚拟地电极也不是绝对的零电位点，在测量信号时，这个虚拟的地电极也会产生信号，这个信号就是影响到测量的数据。所以为了更精确采集到数据，于是就引用的另一个电极做为参考点。所以，现在市场上的脑电放大器均是采用的差动放大器。不知道你有没有明白，我们就通过数学公式进行线性的变换就知道，假设GND的电压A，ref的电压B，单个电极的电压C，所以我们在记录的数据就应该是，（C-A）-（B-A）= C-B ，所以我们其实记录的数据时测量的单个电极与参考电极的差值。这样我们就消除了GND电极带来的信号干扰。所以目前说的最多的就是ref参考点的选取。在不同实验中，参考点ref的选取位置也是会对你的实验有一定的影响。

关于参考点选取以及BP设备analyzer软件的转换方法，可参考前一段时间的一篇文章《脑电参考电极选择与转换》，在这里，我主要说明一下，像BP公司以及Biosemi公司生产的电极称为“有源”电极，是没有固定的参考点。参考点的设定是软件上设定的。我们根据上面提到的公式应该可以知道，大脑上的任意一点均可以做参考点是不会影响我们的记录的。

下面也初步介绍一下Neuroscan中curry软件以及eeglab分析软件重参考变换的操作界面。

curry分析软件中，点击

，就会展开界面