大脑是意识的主体,脑科学的研究一直吸引着众多研究者。大脑结构复杂,脑细胞之间除了宏观的电、磁等方面的联系外,还有分子的交换以及基本粒子的交换活动。对控制着人类思维、意识、学习和记忆等高级功能的大脑进行模拟仿真分析是目前研究大脑有效且无创的方法之一。脑电仿真是按一定的仿真算法模拟脑电产生、传播过程,然后根据某一时刻兴奋的神经组织所产生的动作电位和兴奋源的位置、大小和方向,用有限元法等数值算法求出兴奋的神经元在体表产生的电位。有了脑电仿真模型,通过设置模型参数可以仿真多种神经疾病。借助神经病理时体表电位的分布情况和脑电仿真模型,有助于研究神经异常形成的机理。本文从细胞静息电位和动作电位角度阐述生物组织的电特性,介绍神经元动作电位的产生、脑电产生的机理、脑电图的检测等;并从电磁学角度对大脑自身产生的电磁场进行数学描述,给出大脑电磁场问题的相关计算和脑电场有限元分析法的求解过程。用具有一定偶极矩的电流偶极子等效模型可以模拟大脑神经元电活动,本文采用不同偶极矩的单偶极子、偶极矩随时间变化的单偶极子、双偶极子作用于等效的四层同心球大脑模型产生的脑电场问题进行仿真,并对单偶极子作用于大脑等效模型产生的磁场进行仿真。分析仿真结果发现,用电流偶极子模型能较好地模拟神经元电活动产生的脑电场和脑磁场,仿真结果和脑电场的解析解吻合较好。由仿真结果可知,大脑表面距离神经元电活动源较近的区域产生的电位高,随着大脑兴奋源和观测点距离的增大,观测点的电位降低;不同强度的神经元电活动产生的脑电磁场强度是不同的。最后介绍根据头皮电位逆推大脑兴奋源位置和大小等信息的脑电逆问题求解方法。对脑电进行病理和认知等方面的分析可获得大脑神经活动源的信息,为临床上大脑病变的预防、诊断提供可靠地依据和参考。