大腦與行為：馬研究中的數據整合

更新時間：2025-08-01

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腦電圖 (EEG) 是評估腦電波活動的理想診斷工具。這些數據可以評估腦功能障礙，或研究睡眠的不同階段。對于人類來說，收集腦電圖數據只需將電極放置在頭皮上即可；最難的部分是讓受試者靜坐，因為記錄的質量取決于細微的運動或肌肉活動。

腦電圖記錄在動物模型中也很有價值，可用于研究腦部疾病、腦損傷、睡眠、麻醉的影響、癲癇等。但是，收集可靠的記錄非常困難。通常來講，需要對動物進行剃毛和固定（鎮靜），甚至在某些情況下需要手術和植入。由于多種原因，這種方法并不實用，尤其是在使用大型動物（例如馬）進行臨床研究時。

材料與方法

Hugo Cousillas和他的同事希望以一種更適合獸醫學和動物福利研究的方式，更輕松地獲取可靠的馬匹腦電圖數據。他們著手研發一套系統，使其能夠在馬匹的居家環境（馬廄）中自由活動。目標是打造一套易于使用、可根據馬匹個體進行調節，并且不會像普通籠頭那樣對馬施加更多束縛的系統。

因此，他們研發了一種耳機（如圖1A所示），可以讓電極與馬頭保持良好而穩定的接觸。通過這款耳機，研究人員可以從馬匹的兩個半球（每側兩個電極）獲取記錄，從而獲取大腦枕葉和額葉之間差異活動的數據。

五匹7-9歲的馬每天佩戴耳機兩次，每次15分鐘，分別在馬廄中站立和休息。有觀點認為，馬的頭部有很多肌肉，所以可能會容易干擾信號。但研究者的測試證明，能夠捕捉到α、β和γ波，數據似乎與之前的研究一致。

復雜的數據，需要更多信息才能理解。為了監測馬的行為，研究人員使用諾達思的多視頻錄制軟件(Media Recorder)同時錄制多個視頻，然后將這些視頻導入行為觀察記錄分析系統(The Observer XT)，對感興趣的行為進行評分，并將行為數據與腦電圖數據同步。

同步數據的優勢在于，您可以根據一個數據流中發生的情況來選擇另一個數據流的時間段。在本研究中，分析的是馬匹放松站立時的腦電圖數據。在此期間，所有馬匹的腦電圖數據在兩個半球之間均未表現出差異，并且兩天的數據收集之間也沒有差異。這說明電極兩次放置位置都是精確的。

結果

數據結果顯示，本研究獲得的腦電圖記錄與其他方法獲得的腦電圖相似（圖2）。所有馬匹的腦電圖均相似，馬匹呈現安靜清醒狀態，與先前使用外部或植入電極的研究中的腦電圖結果一致。

研究人員指出，佩戴這款腦電圖耳機后，所有馬匹都出現了α波，而在其他研究中，馬匹有時無法呈現這些波。在本研究中，馬匹因為處于熟悉的環境中并允許自由活動所以感到很放松，沒有受到耳機的干擾。研究人員認為，焦慮的馬匹可能會增加皮質喚醒，導致α波頻率下降。所以，本研究中設計的腦電圖耳機能夠允許馬匹在熟悉的環境中自由活動，有助于推動對馬匹大腦處理機制的認識。

在三種波中，β波更為穩定。馬匹處于清醒、安靜和環顧四周的狀態，這意味著它們的注意力可能會隨著動物是否關注周圍發生的事情而變化（圖3）。β波是清醒狀態的特征，而γ波則與更高意識狀態有關，α波則與安靜清醒狀態有關。α波和γ波的較高變異性可能反映了環境變化導致的注意力過程的變化。

總結

研究人員在自由活動的馬匹身上獲取更優質的腦電圖數據方面無疑取得了良好的開端。試用這款腦電圖耳機，有助于在真實環境下對馬匹個體行為和認知的研究，在數據集成環境中顯著，可能是未來更多研究的有力工具。

參考文獻

Cousillas, H.; Oger, M.; Rochais, C.; Pettoello, C.; Ménoret, M.; Henry, S.; Hausberger, M. (2017). An ambulatory electroencephalography system for freely moving horses: an innovating approach. Frontiers in Veterinary Science, 4, 57.

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