（非全面總結，僅為個人發(fā)泄；可能是班門弄斧了，哈哈）

如何觀測人/動物的神經(jīng)活動？

神經(jīng)元活動的表現(xiàn)：神經(jīng)元細胞內(nèi)外電壓差的電信號（動作電位，和影響動作電位發(fā)生難易的電壓差），神經(jīng)元之間傳播信息的化學信號（突觸之間神經(jīng)遞質的濃度）。

如果是離體的神經(jīng)元。研究者可以將電極插入或者接觸感興趣的神經(jīng)元，直接測量在單個神經(jīng)元上的電壓；或者使用能隨電壓/代謝產(chǎn)物變化而發(fā)光的指示物質來觀測神經(jīng)元活動；當然也可以直接用顯微鏡觀察、錄像來測量神經(jīng)元結構的變化。

如果是想觀測活動物體內(nèi)的神經(jīng)活動，研究者可以通過手術將電極插入人/動物的腦中，記錄神經(jīng)元細胞內(nèi)的電壓變化（比較困難）和一塊區(qū)域中多個神經(jīng)元共同造成的電壓變化（比較容易）；也可以開顱之后用顯微鏡觀察指定腦區(qū)指示物質的顏色變化，或者觀察指定腦區(qū)附近的血流變化——神經(jīng)元活動變強或者變?nèi)醣厝粫殡S消耗能量的變化，神經(jīng)元附近的血管也會擴張/收縮改變血流量來改變供氧。

講一句廢話，沒有特別重要的理由，一般不會給人開顱。

但是，在不開顱的情況下，研究者依然有不侵入地觀測人的神經(jīng)活動的方法。

最原始的方法是觀測感興趣腦區(qū)對應的功能是否正常，比如處理眼球運動的腦結構如果受腫瘤壓迫，這個人的眼球運動就有可能異常。另外，大腦皮層中的有一層神經(jīng)元是并列排步的，它們在集體活動時產(chǎn)生的電壓可以直接從人的頭皮用電極測量到——研究者/醫(yī)生可以給被研究者戴上腦電帽，腦電帽上有按解剖位置分布的數(shù)個（32，64，甚至128）電極，這些電極測量到的頭皮電壓分布可以反映被研究者的神經(jīng)活動。頭皮電壓的大小、不同頻率范圍的能量強弱都蘊含著腦活動相關的信息；當然，頭皮測量的電壓也會受頭皮附近肌肉運動和眼球運動相關的電流干擾，所以在測量腦電信號的時候，一般會要求參與者盡量不要動頭和過分眨眼，并且同時在眼球附近測量眼動與眨眼相關的電信號用于事后去除相關的噪音。頭皮腦電記錄的一個優(yōu)點是方便，只需要帶上帽子之后給電極附近包裹上導電膏即可記錄，不會對參與者造成傷害；另一個優(yōu)點是可以記錄快速變化的電信號，研究參與者瞬時的神經(jīng)活動變化。但是，由于隔了頭皮、頭骨等結構，如果沒有相應的算法，研究者很難確定頭皮腦電的信號變化的來源位置。

除了腦電以外，還有另外一種帽子，在各個位置放置近紅外光的發(fā)射器與接收器，發(fā)射器發(fā)出的兩種波長的紅外光可以穿透頭皮和頭骨，接收器可以測量被反射和散射后的紅外光強度；上邊提到過，在神經(jīng)元活動時，負責供氧的血管也會擴張/收縮，引發(fā)神經(jīng)元活動所需的血流量、血流中含氧血紅蛋白和去氧血紅蛋白的濃度變化，而不同濃度的含氧血紅蛋白和去氧血紅蛋白對紅外光的吸收能力是不同的，當兩種血紅蛋白的濃度變化時，接收器接收到的紅外光強度也會變化。這種近紅外光譜技術的優(yōu)點是，近紅外信號不會受眼動和頭轉動的影響，所以被測量者可以演奏樂器甚至進行體育活動，而且不同位置的近紅外信號直接對應不同位置腦皮層的活動；但是，血流的變化并不能跟得上電信號的變化，所以近紅外技術不適合研究幾毫秒內(nèi)甚至更快的神經(jīng)活動變化。近紅外技術的常用采樣頻率是10Hz，據(jù)說人類行為變化的最高頻率也是10Hz左右（這點我一直沒查參考文獻……有知道的朋友可以提一提）。

有沒有一種技術，既可以測量高頻率的電信號變化，又可以確定這些變化來自的腦皮層部位呢？腦磁圖就是這樣的技術，它的原理與腦電圖類似，是使用探頭測量腦皮層電流變化對應的磁場變化（當然，探頭在磁場變化的時候產(chǎn)生的直接反應也是電流變化）。腦磁圖的儀器看起來像一個大柱子，在底部有個凹槽可以蓋上參與者的頭……因為沒仔細研究過，所以我記不太清楚腦磁信號是否會受肌肉和眼動的信號干擾了。

近紅外掃描和腦磁圖測量的對象都是靠近頭皮的腦皮層，頭皮腦電圖測量的信號中可以包含深層腦區(qū)的信號，但是沒有精密的算法很難定位信號的來源。那么，如果我感興趣的腦結構不在頭皮附近，甚至不屬于大腦皮層（比如處在丘腦和腦干），該怎么辦呢？我們還有各種斷層掃描技術，其中有使用X射線的CT，注射放射性元素（危害小的那種）并探測其分布的正電子掃描（這個技術不太熟，可能理解有誤），還有給定變化磁場后定點測量與特定物質相關磁場變化的核磁共振技術（雖然名字里有“核”，但是跟放射性元素無關）。

核磁共振掃描技術如果用來檢測去氧血紅蛋白濃度變化，就可以間接測量神經(jīng)活動的變化。在腦執(zhí)行不同功能時，不同腦區(qū)中的血流量會不同，血氧水平相關的核磁信號也會不同；核磁掃描儀會調(diào)整磁場逐個測量腦的不同位置，2秒就可以把整個腦掃一遍。這種反映腦功能的核磁共振掃描被稱為功能性磁共振掃描。前邊提到的近紅外技術在研究人類行為對應的腦功能變化時，也被稱作功能性近紅外光譜。

以上就是目前我有印象的非侵入性的腦活動觀測技術，因為是憑空回憶的、而且沒有精力和金錢支撐我做精細整理，所以沒有列參考文獻（doge）……不過感興趣的同學應當可以從“認知神經(jīng)科學”相關的書籍里找到相應內(nèi)容。

當然了，對于因為其他原因在腦中已經(jīng)有了電極（比如為了尋找病灶而植入電極的癲癇病人）的研究對象，研究者可以直接測量電極附近的單細胞和多細胞電壓變化；腦腫瘤手術中得到的附帶的神經(jīng)細胞也可以用于研究……

神經(jīng)科學入門書籍資料推薦（英文版中文版都可）：

1. 從神經(jīng)元到腦 From Neuron to Brain

2. Coursera上的醫(yī)學神經(jīng)科學Medical Neuroscience課程

其他無關資料推薦：

Coursera上的狗的情感與認知課程（doge）

寫這個專欄的起因：

看到一個有意思的視頻，題目是【焦慮中VS焦慮好了后的神經(jīng)元變化，只是想通過視頻告訴大家，是情緒影響到神經(jīng)產(chǎn)生的軀體化反應】。

視頻中放了兩段神經(jīng)元的錄像，一段的神經(jīng)元看起來很自閉，另一段神經(jīng)元看起來很活潑；推薦視頻也有類似的錄像，不過錄像不完全相同，題目也不一樣……

收到其中一個視頻評論的啟發(fā)，我也寫了一條評論并且把這個視頻轉發(fā)到了我的動態(tài)和微博：

這個不是體內(nèi)神經(jīng)元，目前在體神經(jīng)元沒有這種觀察手段，所以絕對不可能是焦慮狀態(tài)下人類的神經(jīng)元錄像；
頂多是離體神經(jīng)元在皮質醇之類物質作用下和普通生理狀態(tài)的對比。
離體培養(yǎng)的神經(jīng)元形成的神經(jīng)結構遠不及人腦中的，前一陣還有科普up解讀文獻，研究者千辛萬苦在鼠腦中培養(yǎng)人神經(jīng)元，才讓培養(yǎng)出的神經(jīng)元結構稍微復雜一些。
另外，視頻是被裁切過的，圖注和參考文獻都沒有…這個視頻從標題“只是想通過視頻告訴大家，是情緒影響到神經(jīng)產(chǎn)生的軀體化反應”這句話來看，作者只是隨手找了一個視頻用來比喻，并不是科普焦慮狀態(tài)下神經(jīng)元的狀態(tài)。
雖然也可以起到讓網(wǎng)友們交流焦慮狀態(tài)，互相安慰的作用，但是視頻容易讓人誤會。

聊天的時候，有人心疼我花費精力寫這個評論、質疑我多管閑事，并且表示我也沒有放參考文獻啊，人家還有個圖/視頻，我什么都沒有，我憑什么質疑別人？

而且有位朋友回復我的評論問我說的是不是真的，所以我就回憶了一下上述內(nèi)容……

我這個人寫東西經(jīng)常跑題，這次也不例外；即使我列出了常用的在體腦活動檢測技術，也并不能直接說明當事視頻中的神經(jīng)元不是體內(nèi)的神經(jīng)元，也不能說明視頻中的神經(jīng)元不是在焦慮個體和非焦慮個體中取出的，也不能說明它們與焦慮無關。（doge）所以我相當于什么都沒說，哈哈哈??