腦電波（英文：Brain Waves），是大腦在活動時，腦皮質細胞群之間形成電壓，從而在大腦皮質的細胞外產生電流。它記錄大腦活動時的電波變化，是腦神經細胞的電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。
1924年，德國精神科醫生漢斯·貝格爾（HansBerger）發現并記錄了人類第一條腦電波。動作電位學說認為，腦電活動由神經元胞體或神經纖維的動作電位組成；突觸后電位學說認為，腦電波是皮層內神經細胞群同步活動時突觸后電位的總和。廣泛認可的腦電波有：貝塔（β）、阿爾法（α）、西塔（θ）、德爾塔（δ）四種。
在軍事、醫學、航天等領域腦電波已開始應用。腦電波是診斷癲癇的必要依據，腦電波對于各種顱內病變，如腦中風、腦炎、腦瘤、代謝性腦病變等，亦有很大診斷幫助。研究腦電波和動作之間的關系就能實現人機交互。
波形種類
腦電波由不同頻率的波段所組成。按其頻率可分為α、β、θ和δ波4種基本波形，各波可在皮層不同區域引出。
阿爾法（α）波
α波或α節律（alpha rhythm）的頻率為8~13Hz，幅度為20~100μV，它是正常人腦電波的基本節律。如果沒有外加的刺激，其頻率是相當恒定的，常表現為波幅由小變大，再由大變小反復變化的梭形波，稱為α梭形。α波在枕葉皮層最為顯著，反映靜息時的覺醒狀態，睜開眼睛或接受其他刺激時，立即消失而呈現快波（β波），這一現象稱為α阻斷。
貝塔（β）波
β波的頻率最快，在14~30Hz，幅度為:5~20μV，額葉和頂葉較顯著，是新皮層處于緊張活動狀態的標志。
西塔（θ）波
頻率為4~7Hz，幅度為100~150μV的腦電波，稱為θ波或θ節律（theta rhythm），是困倦時的主要腦電活動表現，在額葉和枕葉可以記錄到。
德爾塔（δ）波
頻率為0.5~3Hz，幅度為20~200μV的腦電波，稱為δ波或δ節律（delta rhythm），δ波的頻率最慢，在顳[niè]葉和枕葉比較明顯，常出現在成人入睡后，或處于極度疲勞、麻醉等狀態。當人在嬰兒期或智力發育不成熟時，也可記錄到這種波段。
變動
腦電波形可因記錄部位及人體所處狀態不同而有明顯差異。如上所述，在睡眠時腦電波呈現高波幅慢波，而在覺醒時呈現低波幅快波。這兩種腦電波也被皮分別稱之為腦電的同步化（syn-chronization）和去同步化（desynchronization）。
人類在安靜狀態下，腦電圖的主要波形可隨年齡而發生改變。在嬰兒，可看到β波樣的較快電活動，而枕葉則常記錄到0.5~2Hz的慢波。在整個兒童期，枕葉的慢波逐漸加快，到青春期開始出現成人的a波。
在不同生理情況下腦電波也可發生改變，例如，在血糖、體溫和糖皮質激素處于低水平，以及及當動脈血CO，分壓升高時，α節律減慢；而在相反的情況下，α節律加快。
臨床上，癲癇患者或皮層有占位病變（如腦瘤等）的患者，腦電波可出現棘波、尖波、棘慢綜合波等變化。因此可根據腦電波改變的特點，并結合臨床資料，診斷癲癇或判斷腫瘤發生的部位。
以上參考：
形成機制
動作電位學說：認為腦電活動由神經元胞體或神經纖維的動作電位組成，據此，時程較長的腦電波則由不同步的動作電位組成。但是，這無法對下列情況進行解釋：α波頻率8—13Hz，時程約100ms，而動作電位時程僅1~2ms；動作電位在興奮時出現，而α波在安靜時出現；在阻斷腦血流或在麻醉狀態下，動作電位消失但皮層的緩慢電活動仍在存在。因此，腦電波不可能由皮層神經元或神經纖維的動作電位產生。
突觸后電位學說：認為腦電波是皮層內神經細胞群同步活動時突觸后電位的總和，這是目前較公認的論點。其依據是：神經生理學家張香桐證實，腦內神經元的慢波活動發源于皮層并且與頂樹突的活動有關；Scheibel 觀察到，腦電波的個體發生與頂樹突的形態分化有平行關系。新生小貓腦電圖只有低幅慢波，此時頂樹突只有極少分支，出生后10～12周，隨著頂樹突突觸及樹突小棘分布增多，腦電圖上各種頻譜的節律都出現；應用微電極細胞內記錄技術，可見皮層內神經元突觸后電位的節律與皮層引導出的腦電波節律一致；靜脈注射巴比妥類藥物，當劑量達500mg 時腦電波與細胞內記錄所得的突觸后電位同時消失，停止注射5分鐘則兩者同時恢復。 上述資料有力地支持了突觸后電位學說。
檢測方法
腦電圖(electroencephalography，EEG)是腦生物電活動的檢查技術，通過測定自發的有節律的生物電活動以了解腦功能狀態，是證實癲癇和進行分類的最客觀的手段。
電極安放的原則是盡可能記錄到異常電位。國際上通用而且廣泛使用的電極安放方法是采用國際10/20系統，參考電極通常置于雙耳垂。電極可采用單極和雙極法的連接方法。
特殊電極
蝶骨電極
按照北京協和醫院馮應琨教授的方法，將不銹鋼針灸針作為電極，在耳屏切跡前1.5~3.0cm，顴弓中點下方2cm處垂直刺人4~5cm進行紀錄。該方法與常規方法比較可明顯提高顳葉癲癇腦電圖診斷的陽性率。
鼻咽電極
主要用于檢測額葉底部和題葉前內側的病變。但因易受呼吸吞咽動作等影響，和患者有明顯的不適感而限制了該技術的應用。
深部電極
將電極插入顳葉內側的海馬及杏仁核等較深部位。為非常規的檢測方法，其主要并發癥是出血和感染。
誘發試驗
在進行常規EEG檢查時，還可以通過一些特殊的手段誘發不明顯的異常電 活動，以便提高診斷的陽性率。
歷史沿革
1875年，蘇格蘭王國生理學家Richard Caton首先在動物腦組織記錄到節律性腦電波，而人的腦電波是在1928年由德國精神病學習家Hans Berger首次記錄到的。腦電波的發現和腦電圖記錄的實際應用實現了人們對睡眠狀態的為準確判斷和定量分析，也是研究睡眠的必須手段。
相關疾病
癲癇
概述
癲癇（epilepsy）一種古老的疾病。有關癲癇的文字記載可以追溯到4000多年前的漢謨拉比法典。另一個詳細描述癲癇的文獻是巴比倫（Babylonian）的醫學教科書（Babylonian textbook of medicine）。中國是在公元前1700年開始記錄有關癲癇的內容。
癲癇，表現為反復癲癇發作的慢性腦部疾病稱為癲癇。患者腦部存在著能導致癲癇反復發作的易感性、由于這種發作所引起的神經生化、認知、心理后果，以及一次以上非誘發性(或反射性)的癲癇發作是癲癇存在的三要素。
癲癇發作由不同病因所引起的，腦部神經元高度同步化異常放電所與尋致的，反復、發作性、短暫性，通常也是刻板性的腦功能失調稱為癲癇發作。由于起源神經元位置不同、傳播過程不一致，這種腦功能失調所表現的癥狀和體征可以是感覺、運動、自主神經、意識、精神、記憶、認知、行為異常或兼有之。
腦部神經元高度同步化異常放電是癲癇發作的根本原因。但并不是所有腦部神經元異常放電引起的發作都是癲癇發作，腦部神經元異常放電還可引起發作性神經痛等。國際抗癲癇聯盟認為只有大腦、丘腦-皮質系統及中腦上部神經元的異常放電才會引起癲癇發作，這種異常放電的特征為神經元高度同步化活動。
腦電圖表現
腦電圖(electroencephalography)上的癇性放電是人類癲癇的另一個特征，也是診斷癲癇的主要佐證。理論上講，任何一種癲癇發作都能用腦電圖記錄到發作或發作間期痛樣放電，但實際工作中由于設備、技術和操作上的局限性，常規頭皮腦電圖僅能記錄到49.5%患者的痛性放電，重復3次可將陽性率提高到52%，采用過度換氣、閃光刺激等誘導方法還可進一步提高腦電圖的陽性率，但仍有部分癲癇患者盡管多次進行腦電檢查卻始終正常，部分正常人中偶爾也可記錄到痛樣放電。因此，不能單純依據腦電活動的異常或正常來確定或否定癲癇的診斷。
癲癇腦電圖的典型表現是棘波、尖波、棘-慢或尖-慢復合波。不同類型的癲癇，腦電圖上有不同表現，可輔助進行癲癇發作類型的確定。失神發作的腦電圖典型表現為3Hz的棘-慢波;West綜合征表現為無規律性的高幅慢波，混有少量的棘波;局社性病樣放電多提示系部分性發作;廣泛性病樣放電則多為全身性發作。
應用前景
在軍事、醫學、航天等領域腦電波已開始應用。腦電波是診斷癲癇的必要依據，腦電波對于各種顱內病變，如腦中風、腦炎、腦瘤、代謝性腦病變等，亦有很大診斷幫助。而穿戴設備采集的腦電波能被轉化成電腦信號，在進行簡單數據運算之后，通過WIFI傳遞給消費電子設備。與此同時，由于每個人在做出動作前，其發射出的腦電波都是不同的，研究腦電波和動作之間的關系就能實現人機交互。
生物密碼
2017年，西班牙科學家研制出了可錄取腦電波的耳機。這讓用腦電波充當個人密碼，實現“刷腦登錄”離現實更進了一步。在早年的研究中，科學家就證實了腦電波在身份識別上的巨大潛力。紐約州立大學上州醫科大學賓漢姆頓分校的科研人員曾對45名志愿者進行過實驗，讓他們瀏覽特定圖片和信息，然后用計算機系統繪制其大腦產生的腦電波特征復合圖，即“腦紋”。結果顯示，根據“腦紋”對受試者進行身份識別的準確率接近100%。由于每個人的“腦紋”獨特且不可用外力強取，不會丟失，科學家視之為理想的生物密碼。不過，在可錄取腦電波的耳機研制成功之前，這一科學構想苦于傳統錄取手段復雜而難以付諸使用。
意念控制
來自麻省理工學院計算機科學和人工智能實驗室的團隊研發了一個特殊的反饋系統，使人類操控者能夠通過“意念（腦電波信號）”向機器人傳達對應的信息，讓機器人感知到操控者的想法。2009年，國際消費類電子產品展覽會上推出過一款腦波控制玩具，玩家可以用“意念”讓玩具小球懸浮至空中，并穿越各種障礙。此外，各類腦波控制機械臂、意念控制輪椅更是給億萬殘障人士帶來了福音。
AI解碼腦電波
2020年3月30日，加州大學舊金山分校的科研團隊使用人工智能（AI）解碼系統，把人的腦電波轉譯成英文句子，最低平均錯誤率只有3%。這項研究3月30日發表在《自然·神經科學》雜志上。
腦機接口
腦機接口是一種在人或動物大腦與具有處理或計算能力的外部設備之間創建的連接通路，可以實現信息交換及控制。腦機接口技術主要包括非侵入式和侵入式兩類。
在2023年杭州第4屆亞殘運會的開幕式上，中國殘疾人游泳運動員徐佳玲是最后一棒火炬手。徐佳玲用通過大腦操控的智能仿生手高擎火炬“桂冠”，隨后點燃主火炬。智能仿生手基于腦機接口技術，通過采集解析使用者的神經信號，無需手術埋入電極，也可以精確控制每根手指的運動速度和位置，完成各種交互姿勢，讓徐佳玲得以在握持火炬時更穩定。
除了智能義肢，腦機接口還被應用于更多領域。在電子消費品領域，相關產品正受到消費者熱捧，例如強腦科技推出的非侵入式深海豚智能安睡儀，可以解譯大腦在不同睡眠階段的神經信號狀態，用于改善用戶睡眠質量，銷量超過10萬臺。此外，中國第一汽車股份有限公司也針對腦控車輛領域申請了一項專利，相關技術用于獲取車輛駕駛員的腦電信號，借此提高腦控車輛運行的安全性和可靠性。
中國信息通信研究院發布的《腦機接口總體愿景與關鍵技術研究報告》指出，腦機接口的產業應用實踐將具有顯著的社會效益，神經科學與多領域融合將呈現應用行業廣、輻射范圍大的特點。未來有望推動神經系統疾病的數字療法走向應用，屆時將撬動規模達到數千億元乃至萬億元的睡眠調控、消費娛樂、神經疾病治療市場。
相關產業也得到了政策的大力支持。2023年《工業和信息化部辦公廳關于組織開展2023年未來產業創新任務揭榜掛帥工作的通知》中包含“腦機接口”這一重點方向；2023年中國成立腦機接口產業聯盟，推進腦機接口研究。
參考資料 >
腦電波 - 概述 | 科學直接主題.sciencedirect.2023-12-05
腦電波技術應用領域不斷拓寬.中國網.2023-12-07
“刷腦時代”到來.人民網.2023-12-07
美國科學家用AI解碼腦電波，上演現實版“讀腦術”.中國科技網.2023-12-07
“心想事成” 腦機接口“連接”產業新空間-.新華網.2023-12-07