《Frontiers in Neuroscience》：Validation of Neuphony 8-channel EEG flex cap: a comparative study with BioSemi 64-channel EEG system
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本研究系统评估了Neuphony 8通道干电极EEG弹性帽与BioSemi 64通道湿电极EEG系统的性能差异。通过静息态、听觉oddball和视觉辨别任务，对比分析了两者在功率谱密度（PSD）、事件相关电位（ERP）成分（P300、MMN、LPC）的振幅、潜伏期及信噪比（SNR）。结果表明，Neuphony能可靠捕获主要ERP成分和振荡活动，但在低频段（如α波，8-13 Hz）存在变异性，且ERP潜伏期有轻微延迟（可能与蓝牙传输有关）。该研究为便携式干电极EEG系统在认知神经科学研究和实际应用中的可行性提供了实证依据。
背景
脑电图（EEG）因其可靠性、高时间分辨率及无创性，已成为神经评估和认知研究的重要工具。便携式EEG系统提升了可及性，但多数依赖电极帽或密集电极阵列，限制了实际应用的便捷性和便携性。本研究旨在评估8通道可穿戴Neuphony EEG弹性帽是否能可靠捕获关键事件相关电位（ERP）成分（如P300和失匹配负波MMN），并提供稳健的连续EEG活动测量。
材料与方法
研究纳入25名健康参与者（平均年龄19.72 ± 0.8岁），在静息态、听觉oddball和视觉辨别任务中同步记录Neuphony弹性帽和BioSemi系统的EEG数据。静息态记录时，参与者保持睁眼注视十字；听觉oddball任务通过播放不同音调（500 Hz标准音与1000 Hz偏差音）诱发P300和MMN；视觉辨别任务要求参与者对目标字母（M或W）进行按键反应。EEG数据预处理包括带通滤波（1–30 Hz）、降采样（BioSemi数据至250 Hz）、伪迹剔除（采用伪影子空间重建ASR）和独立成分分析（ICA）。统计分析采用重复测量方差分析（ANOVA），比较功率谱密度（PSD）、ERP振幅与潜伏期，并计算信噪比（SNR）。
结果
信噪比（SNR）分析显示，Neuphony在中央和后部电极（如F3、Pz、O1）表现出较高SNR（最高19.75 dB），但前额电极（Fp1、Fp2）出现负值（约-5 dB），表明噪声污染；BioSemi在各电极SNR均值为5.24 dB，稳定性更高。静息态PSD比较发现，两设备在delta（1–4 Hz）、theta（4–7 Hz）、alpha（8–13 Hz）和beta（13–30 Hz）频段均存在显著差异（p < 0.01），Neuphony在alpha频段（8–13 Hz）功率变异性较大。听觉oddball任务中，两设备均成功诱发出P300成分，但振幅存在设备主效应［F(1, 24) = 271.59, p < 0.001, ηp2= 0.919］，且Neuphony的P300潜伏期显著延迟［F(1, 24) = 8298.6, p < 0.001, ηp2= 0.997］。MMN成分在两者间波形相似，但振幅略有衰减。视觉辨别任务中，晚正复合波（LPC）的振幅［F(1, 24) = 16.44, p = 0.00046］和潜伏期［F(1, 24) = 7094.90, p < 0.001］也显示出设备相关差异，Neuphony记录到的LPC响应延迟更明显。
讨论
本研究表明，Neuphony干电极系统能够获取质量尚可的EEG数据，适用于研究目的。其主要优势在于便携性、快速设置和参与者舒适度，但存在一定局限性：低频段（如delta、theta）信号可能受运动伪迹、基线漂移和生理噪声影响；ERP成分（P300、MMN、LPC）的潜伏期普遍延迟，可能与蓝牙信号传输的同步精度有关；前额电极易受肌电干扰。与BioSemi相比，Neuphony在振幅一致性和信号纯净度方面稍逊，但仍能有效捕捉关键神经活动特征。这些发现支持便携式干电极EEG系统在实地环境、长期监测及生态学效度要求较高的研究场景中的应用潜力，为认知神经科学和临床监测提供了新的工具选择。未来研究需进一步考察其信号长期稳定性、抗环境噪声能力及跨环境可靠性。
