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腦電圖（EEG）發明於100年前。自這種監測大腦電活動的裝置發明以來，它對科學家研究人腦的方式產生了深遠的影響。
自首次應用以來，腦電圖塑造了研究人員對認知的理解，從感知到記憶。它對於診斷和指導多種腦部疾病（包括癲癇）的治療也至關重要。
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我是一名認知神經科學家，使用腦電圖研究人們如何回憶過去的事件。腦電圖誕生100週年是一個反思這項發現在神經科學和醫學領域重要意義的機會。
1924年7月6日，精神病學家漢斯·伯格對一位正在接受神經外科手術的17歲男孩進行了首次人體腦電圖記錄。當時，伯格和其他研究人員正在對動物的大腦進行電活動記錄。
伯格與眾不同之處在於，他痴迷於尋找他所謂的“精神能量”或人類“精神努力”的物理基礎。在他的早期職業生涯中，伯格透過一系列實驗測量大腦體積和溫度，以研究智力工作、注意力和慾望等心理過程的變化。
然後他轉向記錄電活動。儘管他在1924年記錄了人類大腦中腦電圖的最初痕跡，但他直到1929年才發表結果。這五年是痛苦的自我懷疑時期，他懷疑腦電圖訊號在大腦中的來源，並不斷改進實驗裝置。伯格在包括他自己的孩子在內的多個受試者身上記錄了數百次腦電圖，經歷了實驗的成功和挫折。
最終確信了自己的結果後，他在《精神病學文獻》雜誌上發表了一系列論文，並希望獲得諾貝爾獎。不幸的是，研究界對他的結果表示懷疑，多年過去後，才有人開始在自己的研究中使用腦電圖。
伯格最終在1940年被提名為諾貝爾獎候選人。但由於第二次世界大戰和德國佔領挪威，當年所有類別的諾貝爾獎均未頒發。
當許多神經元同時活躍時，它們會產生足夠強的電訊號，瞬間透過大腦、顱骨和頭皮的導電組織傳播。放置在頭部的腦電圖電極可以記錄這些電訊號。
自腦電圖被發現以來，研究人員已經表明，神經活動以特定頻率振盪。在1924年的首次腦電圖記錄中，伯格注意到每秒振盪8到12次的振盪活動占主導地位，即8到12赫茲，並將其命名為阿爾法振盪。自從發現阿爾法節律以來，人們進行了許多嘗試來理解神經元如何以及為何振盪。
神經振盪被認為對於專門化的大腦區域之間的有效溝通至關重要。例如，以4到8赫茲迴圈的θ振盪對於動物和人類大腦中參與記憶編碼和檢索的區域之間的通訊非常重要。
研究人員隨後考察了他們是否可以改變神經振盪，從而影響神經元之間的相互交流方式。研究表明，許多行為和非侵入性方法可以改變神經振盪，並導致認知能力的變化。參與特定的心理活動可以誘導這些心理活動所使用頻率的神經振盪。例如，我的團隊的研究發現，正念冥想可以增加θ頻率振盪，並改善記憶檢索。
非侵入性腦刺激方法可以針對感興趣的頻率。例如，我的團隊正在進行的研究發現，θ頻率的腦刺激可以改善記憶檢索。
腦電圖還在許多其他認知領域取得了重大發現，包括人們如何感知周圍的世界、如何集中注意力、如何透過語言交流以及如何處理情緒。
腦電圖如今常用於診斷睡眠障礙和癲癇，並指導腦部疾病的治療。
科學家正在使用腦電圖來觀察是否可以透過非侵入性腦刺激來改善記憶力。儘管這項研究仍處於起步階段，但已經取得了一些有希望的結果。例如，一項研究發現，25赫茲的伽馬頻率非侵入性腦刺激改善了阿爾茨海默病患者的記憶力和神經遞質傳遞。
一種新型的非侵入性腦刺激稱為時間干涉，它使用兩個高頻率來產生神經活動，其頻率等於刺激頻率之差。高頻率可以更好地穿透大腦併到達目標區域。研究人員最近在人體上測試了這種方法，使用2000赫茲和2005赫茲的頻率向負責記憶的關鍵大腦區域——海馬體傳送5赫茲的θ頻率。這導致了在記住與面孔相關的名字方面的改善。
儘管這些結果令人鼓舞，但仍需要更多研究來了解神經振盪在認知中發揮的確切作用，以及改變神經振盪是否能帶來持久的認知增強。
腦電圖誕生100週年提供了一個機會，讓我們思考它教會了我們關於大腦功能的哪些知識，以及這項技術未來可以發揮什麼作用。
在腦電圖的下一個100年裡，什麼將成為可能？
包括我在內的一些研究人員預測，我們將使用腦電圖來診斷和建立針對腦部疾病的靶向治療。其他人則預測，經濟實惠的可穿戴腦電圖將廣泛用於在家中增強認知功能，或將無縫整合到虛擬現實應用程式中。可能性是巨大的。