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肌电图(EMG)是什么以及它是怎样工作的?

肌电图(electromyogram,EMG)是指用肌电仪记录下来的肌肉生物电图形,对评价人在人机系统中的活动具有重要意义,可以通过专用的肌电图仪或多导生理仪进行测量。

它基于一个简单的传导过程:每当肌肉收缩时,就会产生电活动,该电活动通过相邻的组织和骨骼传导,然后被相邻皮肤区域上的电极片记录下来。

肌肉如何运动?

这个过程是从大脑开始的。触发肌肉运动始于发送肌肉运动指令的运动皮层,其中神经活动(一系列动作电位)向脊髓发出信号,将有关运动的信息通过运动神经元传递至相关肌肉。这是上运动神经元把信号传递给下运动神经元的过程。

下运动神经元是肌肉运动的直接原因,因为它们直接在神经肌肉接头处对肌肉进行神经支配。这种神经支配会导致肌肉中钙离子的释放,最终在肌肉张力中产生机械性变化,由于此过程涉及去极化(电化学梯度的变化),因此可以通过EMG来检测电流差。

EMG提供了什么信息?

由于EMG活动(以微伏为单位)与肌肉收缩量以及收缩肌的数量呈线性相关,换句话说,肌肉收缩越强烈,激活的肌肉中运动单位的数量越多,记录的电压振幅就越高。

当我们没有做出明显的动作或是没有抑制某些行为时,肌电活动也可以被测量,因此,肌电记录是认知行为过程中的一个额外的信息来源,而这些信息仅仅通过观察是无法获取的。

先前的研究表明,肌肉的肌电图和运动皮层的脑电图之间存在密切的耦合关系,这反映在信号特征的显著相关性上,例如12 – 25 Hzβ频带中的频率、功率和相位。

肌电图显然有助于理解人们的活动方式,同样的,使用fEMG(面部肌电图,肌电图信号是从面部肌肉记录的)也可以提供有关面部表情的信息。

面部肌电图

与自动或手动面部表情分析(即基于视频记录的分析)相比,fEMG的独特优势在于它在检测信号方面的敏感度。虽然比视频录制更难操作,但提供的数据更可靠。它甚至可以检测出面部不可见的肌肉活动,提供有关抑制表情的信息,或者提供那些不属于可见活动阈值的信息。

这种敏感性有助于理解隐藏(有意或无意)的面部表情,而这些表情可能与内部情绪状态有关,因此fEMG像是一个可以看到人们隐含感受的窗口。

如果与其他人类行为测量方法(如眼动追踪或电流皮肤反应等)相结合,那么这个功能将会更加强大,从而使您仅通过某人的外观,便能知道他们的情绪表达程度及表达情绪的方式。

如何开始使用肌电图

使用表面电极

  • 表面肌电图是一种完全无创的技术,可让您轻松地将带有贴纸的肌电图电极放置在皮肤上;
  • 由于这些电极是非侵入性的,因此EMG是一种理想的监测生理过程的方法,而不干扰既定的常规和运动模式;
  • 为了获得高质量的数据,要经常清洁记录电极,并用酒精擦拭清洁。

将EMG电极放置于受测肌群

  • 诚然,这需要一定程度的解剖学知识,只有知道特定动作所涉及的肌肉状态,您才能获得有效和可靠的信号。
  • 例如,面部EMG记录由于脸上有43块肌肉而变得复杂,但其中大部分由第七颅神经(“面神经”)控制,包括从大脑皮层到五个主要分支(颞、颧、颊、下颌和颈部)
  • 每个分支都支配着不同面部区域的肌肉运动,从而实现复杂的面部表情。

选择合适的参考点

  • EMG数据是作为测试记录点和参考点之间的电压差收集的,因此选择合适的参考点与实际测试记录点一样重要。
  • 我们建议将EMG参考通道放置在多骨骼的身体部位,如肘部、髋部或锁骨。

使用短电极电缆/导线

  • 为了最大程度地减少周围电源的干扰,请使连接记录电极和放大器/记录设备的电缆的长度尽可能短。

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