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庞兆阳 (Zhaoyang Pang)、Andrea Alamia 和 Rufin Vanrullen 的研究，发表于《eNeuro》期刊 (2020年11月/12月，第7卷第6期)。研究通过题为“Cognition and Behavior: Turning the Stimulus On and Off Changes the Direction of a Traveling Waves”的文章，探讨了神经旅行波（traveling waves）的传播方向如何受到任务条件的影响，并确认了任务条件与大脑α波（alpha oscillations，8–13 Hz）传播方向之间的密切关联。
旅行波已被广泛研究，其在跨脑区复杂的时空动态中扮演重要角色。然而，其功能意义尤其在传播方向上的具体关联尚不清楚。早期研究表明，旅行波的传播方向可能与特定任务相关。例如，在视觉处理中，前馈（forward, FW）波从枕叶传播至额叶，而在无感官输入时，反馈（backward, BW）波以相反方向传播。然而，以往研究中，大脑旅行波的记录多来自不同实验组和会话，无法在单一任务切换条件下追踪其传播方向的改变。因此，本研究旨在通过设计结合静息状态和视觉刺激的单一实验任务，系统性地分析旅行波在时空动态中的传播变化，验证旅行波的功能角色。
研究招募了14名参与者（最终可用数据为13名，6名女性，平均年龄25.57岁），没有癫痫史、光敏感性及其他神经认知障碍。参与者经过知情同意，实验遵守《赫尔辛基宣言》，在法国图卢兹 Centre de Recherche Cerveau et Cognition 实验室进行。
视觉刺激包括两种条件：动态（white-noise动态对比序列）和静态刺激（固定对比度序列）。每次试验包含5秒刺激呈现（刺激-on阶段）和紧随的5秒空屏（刺激-off阶段）。参与者需在视觉刺激阶段专注于屏幕中央的小圆盘，并检测其中短暂出现的低亮度方形靶点。
五次实验会话中，每组提供动态或静态刺激的实验块相互交替，每块包含两种刺激各三次重复，总计约一个小时。
脑电活动数据通过Biosemi 64通道系统采集（采样频率1024 Hz）。预处理包括通道降噪、下采样（到160 Hz）、去除功率线伪影、均值参考、去漂移（>0.1 Hz高通滤波）、基线校正和运动伪影剔除。此外，特定算法引入了一种基于2D FFT（二维快速傅里叶变换）的旅行波量化方法，以分离和确认FW与BW波在特定任务条件下的动态特性。
研究者将每个10秒（每次试验）分为20个1秒滑动窗口（500毫秒重叠）。分别计算从OZ至FZ的中线电极7通道上的EEG信号，通过2D FFT量化旅行波的方向和强度。在α频段（8–13 Hz）内，结果通过一个非参数置换测试与随机化（无序电极）重复矩阵进行比较，测定各时间点处FW和BW波的显著性。
使用三因子重复测量方差分析（ANOVA），比较波形类型（FW/BW）、任务（静态/动态）和时间窗的影响。此外，通过组合刺激-on与刺激-off阶段的数据，进一步探讨任务对α波传播方向的调制效应。
FW波仅在视觉刺激阶段出现，在刺激-on阶段以后枕到前额方向传播，并于视觉输入结束瞬时消失；与之相对，BW波无论在有刺激或无刺激条件下均存在，但在刺激-off阶段更为显著。动态和静态刺激条件表现出显著一致性，但在静态条件下，刺激后期FW波强度显著减弱，而BW波略有增强。
在头皮不同路径上测量传播方向，FW仅见于垂直（枕-额）及对角方向，而横向传播呈波动较小。对比刺激-on与-off阶段的波幅变化，FW波在视觉刺激阶段的增强支持了假设：FW波为视觉处理中的诱发波，而BW波体现自主生成或内源性活动。
FW和BW波在视觉刺激期间同时出现，但负相关的趋势表明二者之间可能存在交替关系：FW波显著时BW波较弱，反之亦然。这种关联尤其体现在动态视觉条件下，而静态条件中随着视觉输入持续时间加长，FW波渐弱而BW波渐强。这一现象被解释为预测编码机制：视觉预测信息的强化伴随着残余误差信号的弱化。
本研究验证了旅行波传播方向与任务条件密切相关。在视觉刺激阶段，FW波反映自下而上的感觉处理；而在静息阶段，BW波可能参与自上而下的反馈信息整合。进一步，研究提出FW波携带预测误差信号，BW波传递预测信号，两者负相关的动态特性支持旅行波可能是级联预测编码框架的体现（预测误差自低到高层，预测信号自高到低层）。
本研究对神经波动行为及跨区域信息整合的理解，以及α波在不同层级神经机制中的功能意义提供了新知识。此外，研究提出测量旅行波行为的新方法，精准分离FW与BW波，并分析其在单个实验条件切换中的动态表现。
本研究揭示复杂动态神经过程中的旅行波机制，具有潜在的基础科学价值及对认知和神经科学模型改进的意义。