一、从标签到空间：给脑电数据装上 3D 电极坐标（Montage）
原始文件只有通道名称，不带空间坐标：常见的公开脑电文件（如 EDF、BDF）通常只记录时间序列和通道标签（如 C3、Cz），并不自带头皮的三维几何坐标（在 MNE 的 info[“dig”] 中默认为空）。对电脑来说，这只是一行行时序数字，无法知道每个通道在头皮的真实空间位置。
国际标准 10-20 与 10-10 系统：脑电电极位置遵循国际统一定位标准。字母代表大脑解剖脑区：Fp 为额极区、F 为额叶、C 为中央运动感觉区、T 为颞叶、P 为顶叶、O 为枕叶；数字代表左右方位：奇数（1, 3, 5, 7）在左半球，偶数（2, 4, 6, 8）在右半球，中线以小写 z（zero）结尾。
什么是 Montage（电极坐标表）：在 MNE 中，Montage 是一张标准的空间坐标映射表（如 standard_1020 或 standard_1005）。一旦调用 set_montage()，程序就会按通道名检索并赋予每个电极 (x, y, z) 真实空间坐标。
对后续分析的决定性影响：没有电极空间坐标，后续就无法绘制脑地形图（Topomap）、无法对坏道进行球面样条插补，更无法提取共空间模式（CSP）空间滤波特征或进行源定位溯源。因此，装配 Montage 是从连续信号迈向科学分析的必经第一步。
二、一段提示词：写电极定位、波形检视与功率谱质控脚本
打开脑电项目的根目录，新开一个 AI 对话。提示词末尾写明用项目里的独立虚拟环境运行，换了对话也不会用错环境。
提示词：
在 code 文件夹里写一个脚本 02_montage_bads_psd.py：
1. 依次读取 data 文件夹中的 1 号被试第 1 段（睁眼静息）、第 2 段（闭眼静息）和第 3 段（左右手握拳动作）数据，统一通道名；若未下载则用 MNE 自动下载，不改动全局配置；
2. 为三段数据装配标准 standard_1020 电极空间坐标（Montage），绘制 64 导电极排布拓扑图（Topomap）并保存至 results 文件夹；
3. 用交互式波形浏览器打开第 1 段睁眼静息数据：每屏显示 20 个通道、时长 10 秒，通道按额区在上、枕区在下排列，幅度刻度设为 100 µV，方便人工检视并标记坏道与眼电等典型伪迹；
4. 使用 Welch 法计算睁眼与闭眼静息态两段数据的功率谱密度（PSD，频率范围 1–79 Hz，窗长 2 秒、重叠 50%）：
- 绘制全通道功率谱图排查工频与异常离群通道；
- 绘制枕区通道（O1、Oz、O2）睁眼与闭眼的平均功率谱对比图，检验闭眼 10 Hz 附近的 α 节律增益与 60 Hz 工频干扰尖峰；两张图均保存至 results 文件夹；
5. 将携带电极空间坐标与质控标记的数据另存为 MNE 标准 FIF 格式（文件名以 _raw.fif 结尾）存入 data 文件夹；
6. 自动汇总生成数据质控表 results/02_qc_table.csv，每段一行：记录被试号、段号、任务名称、通道数、采样率、时长、电极坐标状态、坏道列表、坏段时长、α 峰检验结果与 FIF 存储路径。
参数集中写在脚本开头，代码添加中文注释。除了统一通道名与装配电极坐标，不对原始脑电做滤波或截断。写完后用项目文件夹内的独立环境运行，把输出和结果给我看。
每条要求的用意：
要求
为什么这样写
统一通道名后装配 standard_1020
EDF 原名常带点号（如 Fc5.），MNE 只有查到规范的名字（FC5）才能匹配标准电极库中的三维空间坐标
幅度刻度设为 100 µV
MNE 默认刻度 20 µV 过于敏感，会导致波形严重混叠；设为 100 µV 符合临床医生习惯，波形舒展，易于识别眨眼与肌电
Welch 窗长 2 秒、重叠 50%
在 160 Hz 采样率下，2 秒对应 320 点，频率分辨率恰好为 0.5 Hz；50% 重叠平滑伪迹，足以清晰解析 α 峰与工频尖峰
枕区（O1/Oz/O2）对比睁闭眼
正常大脑闭眼时枕叶α 节律强烈爆发；这是检验脑电数据读对、通道没反、信号真实的黄金客观标准
另存为 FIF 格式（*_raw.fif）
EDF 是只读档案格式，无法保存电极坐标与人工坏道标记；FIF 是 MNE 原生格式，把数据、坐标、bads 一体化封装
导出 results/02_qc_table.csv
每人每段留档质控记录，作为可复现科研与论文补充材料的直接证据
① 发出提示词
② AI 说明脚本的实现与步骤拆解
②-1 步骤1：数据读取、通道对齐与检查点设计
②-2 步骤2：装配标准 10-20 电极坐标与步骤3：交互波形检视
②-3 步骤4：Welch 法功率谱计算与步骤5：另存 FIF 标准格式
②-4 步骤6：自动汇总质控表并打印执行摘要
三、时域检视与频域质控：临床与工程双重视角
1. 调节幅度刻度，建立临床视角的清晰视野：MNE 的交互波形窗口默认刻度为 20 µV，初学者直接打开往往看到满屏波形挤压混叠、一团漆黑。将幅度刻度调到 100 µV（scalings=dict(eeg=100e-6)），通道排列设为额区在上、枕区在下，各通道舒展清晰，立刻恢复临床阅图的熟悉手感。
2. 数据视角下识别三大典型伪迹：
• 眨眼/眼动伪迹（Blink）：主要出现在额极通道（Fp1、Fpz、Fp2），表现为高幅值、周期性的大慢波（可达几百微伏）。在数据处理视角下，眨眼会大幅抬高超低频功率，若不标注，易被误认为额叶病理性慢波或组间 δ 频段差异。按 A 键拉框标记为 BAD_blink，后续步骤可自动避开或用 ICA 剔除。
• 肌电伪迹（EMG）：常出现在耳周及边缘通道（颞区 T7、T8），表现为密集成片的高频毛刺。肌电会剧烈抬高 β 和 γ 频段能量，破坏频带特征真实度。
• 漂移与坏道（Bad Channels）：由于电极脱落或阻抗过高，表现为全段平直死线或大幅无规则漂移。在 MNE 窗口中点击通道名称或波形即可标为坏道（颜色变灰），防止坏道在后续平均参考时污染全部正常通道。
3. 功率谱密度（PSD）频谱分析与 α 峰验证：为什么仅靠目视波形不够？微弱的交流电工频干扰和全通道系统性增益漂移在时域上极难用肉眼察觉，但在频域上一目了然。Welch 功率谱是脑电数据质控的最硬核工具。
• 正常背景衰减（1/f 律）：健康大脑皮层电位在功率谱上呈现随频率升高呈平滑下降的幂律衰减曲线。
• 闭眼 α 峰黄金检验：枕区（O1、Oz、O2）在闭眼静息态下，8–12 Hz（峰值通常约 10 Hz）会出现相比睁眼高出近 18 dB（能量相差数十倍）的巨大尖峰！只要看到这个峰，就能 100% 确认：数据读取正确、通道映射无误、被试配合良好、记录的是真正鲜活的脑电生理信号。
• 工频干扰排查：本课使用的 PhysioNet 数据集采自美国，在 60 Hz 处呈现陡峭工频尖峰；国内采集的数据工频峰则在 50 Hz。在后续预处理进行陷波滤波时，必须根据数据源选择陷波频率。
四、验收：看代码，看输出，查留档
看代码：
③ 脚本开头的参数区
参数集中化：被试号 1、段号 ½/3、standard_1020、刻度 100 µV 与 Welch 窗长 2s 是否集中写在开头。
无越权操作：检查 AI 是否自作主张提前做了带通滤波或重采样。本节只做空间定位、检视与 PSD 计算，原始信号不作改动。
API 规范性：MNE 最新版本推荐使用 raw.compute_psd()，如果 AI 使用旧版的 raw.plot_psd()，提示其替换。
看输出：
④ 64 导电极排布拓扑图（Topomap）
⑤ MNE 交互波形窗口与坏道标注
⑥ 枕区睁闭眼 α 峰对比图
⑦ 全通道功率谱图
数据质控参考答案（本课实测标准）：
段号
任务名称
时长
Montage 装配
坏道
α 峰检验
FIF 留档
R01
第 1 段：睁眼静息
60.99 s
standard_1020 (64导对齐)
无
基线对照
S001R01_raw.fif
R02
第 2 段：闭眼静息
60.99 s
standard_1020 (64导对齐)
无
10.0 Hz (+18.0 dB)
S001R02_raw.fif
R03
第 3 段：左右手握拳
124.99 s
standard_1020 (64导对齐)
无
任务态 (待切片)
S001R03_raw.fif
为什么必须另存为 FIF 格式？
EDF 是公开数据集分发的原始通用格式，但它是“静态”的，无法保存我们后续添加的电极三维空间坐标、人工标记的坏道列表（raw.info[“bads”]）以及拉框标注的眼电伪迹（raw.annotations）。如果每次运行都要重新匹配坐标、重新拉框标眼电，不仅极其繁琐，也违背科学研究的可复现性原则。MNE 原生的 .fif 格式是神经电生理的标准容器，能够将时序矩阵、info 元数据、Montage 坐标与全部质控标记打包一体化持久保存。后续切片和滤波分析，都直接从这份干净的 *_raw.fif 启动。
⑧ 数据质控表 02_qc_table.csv 与 FIF 留档文件
论文方法（Methods）规范写法参考：“EEG channel coordinates were co-registered using the international standard 10-20 system (standard_1020 montage in MNE-Python). Continuous recordings were visually inspected using an interactive viewer (amplitude scale: 100 µV). Power spectral densities (PSD) were estimated using Welch’s method (2.0 s Hanning window, 50% overlap). Data quality and electrode integrity were verified by confirming physiological posterior alpha reactivity (10.0 Hz, +18.0 dB elevation during eyes-closed resting state compared to eyes-open). Preprocessed raw files including electrode montages and quality annotations were saved in standard Neuromag FIF format for subsequent epoching.”
五、本节留下的文件
位置
文件名 / 内容
用途与说明
code/
02_montage_bads_psd.py
本节核心脚本：电极装配、波形检视、PSD 质控与 FIF 导出
data/
S001R01_raw.fif / S001R02_raw.fif / S001R03_raw.fif
携带标准 10-20 坐标与坏道标记的标准格式数据，供后续切片直接调用
results/
02_electrode_layout.png
64 导电极排布拓扑排布图（Topomap）
results/
02_psd_all_channels.png
全通道 Welch 功率谱图（排查工频尖峰与全频段离群异常通道）
results/
02_psd_occipital_comparison.png
枕区（O1/Oz/O2）睁闭眼 α 峰对比图（验证脑电真实生理活性）
results/
02_qc_table.csv
数据质控汇总表，记录各段数据参数、坏道、坏段与 α 峰检出数值
