脑磁图是什么

众所周知，大脑在进行信息处理时，神经元活动会产生微微微微弱的电流，并且会产生很微弱的磁场。这个磁场可以被一种包在头外部的超导磁感受器探测到。这种探测大脑微弱磁场的方法就被叫做脑磁图（Magnetoencephalography，MEG）。

MEG研究方法是基于一种叫SQUID的设备，全称是superconducting quantum interference device，即超导量子干涉器件。这种元器件是60年代由一位叫James Zimmerman 的科学家引入到神经科学界的，他利用这个方法测量了一位正常人和一位癫痫病人的正常和非正常脑活动。此后研究者就逐渐开始使用MEG进行脑活动研究了。

MEG与EEG的精准度接近（了解更多请查看EEG的介绍）。MEG和EEG测量的是同一波被激活的神经元所释放的活动信号，他们在时间分辨率上都可以精确到毫秒级，比起其他神经学实验设备更加精准。因此，MEG和EEG都被用来测量神经元活动的快速变化。

从另一方面，由于MEG在时间分辨率维度很精细，研究学者们也会使用fMRI配合MEG共同使用，将获得的MEG信号与fMRI获得的脑结构匹配分析。

大脑活动产生的磁场很微弱，很容易受到周围环境的干扰。有很多因素可以产生系统噪音：比如周围的环境音、在做实验过程中使用的测试投影设备、声音设备等，还有参加测试人员自身的眼动、眨眼等动作，甚至心跳和规律的呼吸。因此，在实验前，所有的可能产生磁场的物品，比如手表、金属首饰之类，都必须从身上拿走。另外，为了尽量降低环境干扰，实验一般会在墙壁经过特殊处理的房间里进行。

MEG及脑电磁场的产生示意 图片来源：网络

使用MEG探索大脑功能

1. 听觉信号探测

MEG很适合研究听觉皮层相关的脑功能，它的敏感性表现在，当声音信号发出后大约100ms左右，MEG就会探测到听觉皮层产生一个明显的信号波动，研究者称之为N100m信号。研究者利用MEG发现听觉皮层对声音的频率切换及内容变换非常敏感，对一些极小的声音位置、方向的变化，也非常敏感。

2. 注意力研究

同样是在研究听觉选择性注意方面，研究者利用一些五个字的词汇，让被试去判别哪些词汇是动物或植物相关。研究控制了两种场景，一种是通过阅读转移被试的注意力的情况下去听，另一种是让被试专注的去听，结果发现在声音出现120ms左右时，听觉皮层的激活开始产生差异。

3. 听觉-视觉交互作用

在进行一段对话时，我们如果看着讲话者的嘴唇一边听，唇语的信息会帮助我们进行对话的含义理解，尤其是在吵闹的环境下，我们可能听不清讲话者的声音，但是看着讲话者的嘴唇时，就会更容易辨别出讲话者在说什么。

基于这种加工方式，英国研究者发现一个错觉效应叫做McGurk效应（麦格克效应），这个效应可以简单解释为：当我们看到的嘴型是ba、ba、ba，但是耳朵听到的是ga、ga、ga时，我们的大脑会把这两种互相冲突的讯息中和起来，找出一个合理的解释。这时我们就会认为，听到的时da、da、da。

研究者基于这个效应，利用MEG设备探索了这个错觉效应产生时大脑的变化情况。实验方法参考图中，让被试边看嘴型，边听单词，来诱发McGurk效应

同时会使用MEG记录被试在听觉皮层产生的信号。实验结果反应出，当视觉与听觉发生不一致而产生McGurk效应时，对比正常的视听一致情况下产生的N100信号，会有一个在200-300ms时出现的明显的峰值信号：

这说明，与听觉不一致的视觉输入，的确会影响到听觉皮层的加工。控制变量下，如果是单纯只有视觉输入而没有听觉的信息，是不会引起听觉皮层的反应变化的。

除了在探索听觉皮层功能时使用了MEG研究，在探索视觉皮层激活，比如人脸识别；躯体感觉皮层激活，比如移动大拇指、小拇指或者脚踝等时激活的脑信号，都有一些相关研究。

在这里就不多讲实验了，感兴趣的小伙伴可以在公众号内回复“MEG"，获得对应的综述文章哦~

Reference:

1. Wikipedia: Magnetoencephalography

2. Hämäläinen, M., Hari, R., Ilmoniemi, R. J., Knuutila, J., & Lounasmaa, O. V. (1993). Magnetoencephalography—theory, instrumentation, and applications to noninvasive studies of the working human brain. Reviews of modern Physics, 65(2), 413.

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