许多人初次接触头皮脑电（EEG）时，会有一个直观的猜想：贴在头皮C3位置的电极，记录的应该就是它正下方运动皮层的活动；O1电极则对应下方的视觉皮层。这听起来很合理，就像听诊器贴在哪里，就听到哪里心脏或肺的声音。然而，这种想法可能会将我们引入误区。头皮EEG的空间分辨率之所以看起来很低，信号之所以显得“模糊”且广泛分布，甚至有时会出现左右颠倒的奇怪现象，背后有着深刻的物理原理。
为了理解这种模糊性，我们可以先看看“高清版本”作为参照。当使用侵入式或半侵入式电极直接记录大脑皮层表面的电活动时（好比把麦克风紧贴音箱的喇叭），信号的空间精度非常高。例如，在记录手指运动相关电位时，皮层上不同电极点之间的响应差异可以非常显著且精确。有的点位对特定手指的运动反应强烈，仅一厘米之隔的邻点却可能几乎没有反应。这表明，大脑皮层的功能活动在起源上通常是相当局部的。
然而，当我们将视角转回头皮表面记录的EEG时，情况就大不相同了。同样是运动相关活动，头皮上许多导联记录到的波形看起来却颇为相似，空间上的差异远不如皮层记录那样尖锐。这并非意味着执行一个简单任务需要动员一大片脑区同时兴奋，其首要原因在于容积传导效应。大脑产生的电信号需要穿过脑组织、脑脊液、颅骨和头皮等多层导电介质才能到达表面电极。这个过程就像一滴墨水滴入水中，局部的电活动源在抵达头皮时，其电场已经被严重地扩散和抹平了。因此，一个原本局部的皮层活动，在头皮上会表现为一个范围广泛的电位分布“场”。你看到的不是一个点，而是一片被晕染开的投影。
既然头皮EEG测量的是一个“场”，我们就需要用电场的思维来理解它。头皮上测得的电位分布，可以描绘成一系列的等电位线。这直观地展示了一个关键事实：电活动源的影响会随距离衰减，但在头皮上覆盖的范围可以很大。因此，我们无法简单地认为信号最强的电极正下方就是活动的源头，只能说这个“电场”在该区域表现得更强。
除了容积传导，还有两个常被忽略但至关重要的因素会进一步干扰我们的解读：参考电极和偶极子方向。EEG记录的是每个记录电极与一个公共参考点之间的电位差。参考电极放置的位置会全局性地影响所有电极记录到的幅度和地形图模式，有时甚至会导致靠近参考点的脑区信号被人为削弱。另一方面，大脑皮层并非光滑的平面，而是充满沟回。皮层内电活动源（常简化为一个“偶极子”）的方向如果与头皮表面平行或处于脑沟内，其产生的电场在头皮上的分布会非常复杂。一个经典的困惑是“反常偏侧化”：由于源的方向和脑几何结构的影响，某一侧脑区的活动可能在头皮对侧表现出更强的信号，造成左右相反的假象。
理解头皮EEG的这些本质特性，对于非侵入式脑机接口等领域的研究和应用至关重要。首先，电极位置的设计需要考虑到信号的广泛混合，而非简单地对准某个假设的脑区。其次，常用的空间滤波算法正是为了从这种混合的场中，分离出与任务最相关的神经信号成分。再者，源定位技术则试图用复杂的数学模型，将这个模糊的“场”反向推算出大脑内部可能的活动“源”，但这需要谨慎的假设和验证。
最后，一个非常实用的建议是：当我们看到一张显示脑电活动地形分布的热图时，应当避免直接断言“某个脑区被激活了”。更严谨的表述是：“在与某任务相关的时段，在某个头皮区域观察到了显著的电位变化”或“该任务诱发的电场在某个区域更为显著”。头皮EEG不是大脑活动的精细地图，它更像是透过毛玻璃观看的、被严重散射后的光影。尽早接纳这一现实，能帮助我们在分析数据、设计实验和解读结果时，保持清醒，避免被表象误导。
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