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科普 | 把脑电波“转换”成动听的音乐 这所双一流A类大学的教授竟然发现“脑电波”蕴藏着“天籁之音”!

发布时间:2020-03-26

转自今日头条  电子科技大学 2020-03-25 19:03:27

脑科学研究领域,有很多“烧脑”而且有趣的基础科学问题。

#我要上头条#

我们的所思所想其实都是脑电信号?

科普 | 把脑电波“转换”成动听的音乐  这所双一流A类大学的教授竟然发现“脑电波”蕴藏着“天籁之音”!


如果机器能解译脑电信号,是不是可以用意念控制机器人?

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可不可以把人的意识储存下来?

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小编还想问:

能不能把脑电信号“解译”成音乐呢?

答案是:当然可以!

实际上,电子科技大学生命科学与技术学院尧德中教授团队已经做到了这一点!

科普 | 把脑电波“转换”成动听的音乐  这所双一流A类大学的教授竟然发现“脑电波”蕴藏着“天籁之音”!

尧德中教授

他们发现,音乐与大脑之间具有神奇的关系。

为什么音乐能够打动我们的心灵?

音乐与大脑之间究竟具有什么关系?

为什么音乐能够缓解疼痛?

音乐和宇宙、自然、人类又具有什么联系?

……

以大脑与音乐的关系为切入点,尧德中教授正在深入探究大脑的机制和思维的本质。


怎么样把脑波信号“翻译”成音乐?

有的人说音乐是“心灵的慰藉”,有的人觉得音乐能和人的心情产生共鸣,有的人觉得音乐可以使人放松,有的人也会被音乐鼓舞或感动。

也有哲人说,音乐是大自然的密码。但是,这些解释对脑科学研究者而言都太过于感性了。

人为什么会喜欢音乐呢?

尧德中说,“我曾经看过一部心理学书籍,它的解释是:人和音乐服从同样的规律!但是,那本书并没有说清楚这个规律到底是什么!这个解释把我们的求知欲吊在这里,逼着我们自己寻找答案!”

通过大量的实验和文献分析研究,他发现脑电信号与音乐具有共同性。在此基础上,他再往前走了一步,探究脑电信号可否转换成音乐的问题。

具体的科研过程,十分复杂。但我们可以这样通俗地理解:

尧德中教授所做的工作,主要是把脑电信号的“振幅”翻译成音乐的“音高”,把脑电信号的“周长”翻译成“音长”,把脑电信号的“功率”翻译成“音量”。

这样,一组脑电信号就可以轻松翻译成一组旋律,并在计算机上进行播放。



这个视频的前半段,是人在“快速眼动睡眠”状态下的脑波音乐。由于此时大脑的活动比较活跃,因此脑波音乐的节奏比较明快。

视频的后半段,是“慢波睡眠”时期的脑波音乐,节奏则十分缓慢。

把脑波翻译成音乐,有什么用处呢?

正因为脑波与音乐之间具有如此紧密的联系,因此,把脑波音乐应用于临床治疗,就具有了一定的现实意义。例如:


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第一次听说音乐可以用在医疗上!

第一种用法是,监测大脑的活动状态。

由于大脑在不同精神状态下的脑波特性各异,脑波音乐会随之变化。例如,癫痫病患者的脑波音乐听起来“杂乱”无章,且时不时有突如其来的简短高音;而老年痴呆患者的脑波音乐,则像一条宁静的河流,当把这种音乐转换成古筝曲时,更加显得荡气回肠。

“我们可以从脑波音乐反向推测大脑的活动状态,”尧德中说,“虽然老年痴呆患者无法表达自己的感受,但从其舒缓的脑波音乐中可以推测,他的内心或许很宁静,幸福指数可能并不比我们低!”

第二种用法是,缓解疼痛。

以年轻人喜欢的牙齿矫形手术为例,研究者把这些人的脑电信号转换成脑波音乐,然后把接受测试的人分成两组,一组听自己的脑波音乐,另一组作为对照组,不听脑波音乐但接受正常的心理认知干预。最后的结果是:听自己的脑波音乐的人,其疼痛指数明显低于对照组。

第三种用法是,用脑波音乐来探究并帮助艺术创作。

脑波音乐本身即是一种“实验音乐”的形式,除此之外,聆听自己的脑波音乐是否可以强化自己的某种天分呢?那么,脑波音乐与灵感的产生之间可有何种联系?让音乐家聆听自己的脑波音乐和各类特殊人群的脑波音乐,是否会促进创作灵感的产生呢?


脑科学研究,更精彩的还在后面呢!

“脑电很有趣,音乐也很有趣,把两个有趣的东西连接起来不是更有趣吗?”

当然,要把脑波音乐应用于临床,“需要更多具有数学、仪器等学科背景的同学们投身于这项事业!”

尧德中说,大脑的机理是什么?音乐的本质是什么?脑电信号的频段划分为什么也符合黄金分割?诸多“天问”还有待探究和回答。

欢迎更多读者关注这些重大基础科学问题,关注尧德中教授团队!

探索世界的奥秘,等你一起来!


链接:

2018年9月,国际脑电图与临床神经科学学会(ECNS)决定将2018年Roy John Award授予尧德中教授,“以表彰他在电生理方面令人印象深刻和富有影响的研究”(http://www.ecnsweb.org/awards.htm)。尧德中教授是亚洲首位获此殊荣的研究学者。

Erwin Roy John(1924–2009) 被誉为定量脑电图(qEEG)和神经测量学(neurometrics)的开拓者,ECNS以其名字命名的Roy John Award每次只授予全世界在此领域做出突出贡献的一位科学家。自2012年设立该奖项以来的5次评选中,先后有4位科学家获此殊荣,他们是ECNS第6任主席、纽约州立大学Downstate医学中心Ivan Bodis-Wollner 教授(2014),比利时布鲁塞尔大学 Salvatore Campanella 教授(2015),ECNS第8任主席、美国匹兹堡大学Dean Salisbury教授(2017),我校尧德中是第4位获奖者(2018)。前三位均为临床神经精神病学家,尧德中是唯一一位以方法研究为主的学者,也是亚洲第一位获奖者。

尧德中教授现为电子科技大学生命科学与技术学院教授,电子科技大学信息医学研究中心主任,神经信息教育部重点实验室主任和科技部国际联合研究中心主任。中国生物医学工程学会副理事长。2005年获国家杰青,2006年获长江学者,2010年获全国优秀教师,2017 年当选美国医学与生物工程院Fellow。他所发明的脑电零参考技术被国际脑成像组织(OHBM)白皮书和国际电生理联盟(IFCN)指南所推荐。尧德中教授先后担任Brain Topography、IEEE T-NSRE等6本国际SCI期刊编委,已发表SCI论文200余篇,Google h指数49,2014-2018连续入选Elsevier“中国高被引学者”榜单。

欢迎关注 神经教育部重点实验室 http://www.neuro.uestc.edu.cn/keyan1


原文链接:https://www.toutiao.com/i6808058829620642315/