Elektroencefalografia

Elektroencefalografia (EEG) − nieinwazyjna metoda diagnostyczna służąca do badania bioelektrycznej czynności mózgu za pomocą elektroencefalografu. Badanie polega na odpowiednim rozmieszczeniu na powierzchni skóry czaszki elektrod, które rejestrują zmiany potencjału elektrycznego na powierzchni skóry, pochodzące od aktywności neuronów kory mózgowej i po odpowiednim ich wzmocnieniu tworzą z nich zapis – elektroencefalogram. Jeśli elektrody umieści się bezpośrednio na korze mózgu (np. podczas operacji) badanie nosi nazwę elektrokortykografii (ECoG).

Richard Caton (1842–1926), lekarz pracujący w Liverpoolu, opublikował w British Medical Journal w 1875 roku badanie dotyczące aktywności elektrycznej w odkrytych półkulach mózgowych królików i małp. Pierwszy polski zapis EEG został zarejestrowany na Uniwersytecie Jagiellońskim przez Adolfa Becka, który swoją pracę opublikował w 1890 roku. Pierwsze badanie EEG na człowieku przeprowadził Hans Berger, psychiatra z Jeny[1].

Pierwszy zapis sygnału EEG człowieka, sporządzony w 1929 roku przez Hansa Bergera

Zastosowania EEG

Badania EEG są wykonywane dla monitorowania i diagnozy w następujących sytuacjach:

Uproszczone aparaty elektroencefalograficzne wykorzystywane są w treningu umysłu – biofeedbacku.[2]

Elektroencefalografia jest wykorzystywana również w interfejsach mózg-komputer (BCI). Pomiary aktywności elektrofizjologicznej układu nerwowego pozwalają na komunikację człowieka z otoczeniem bez użycia mięśni[3].

Elektroencefalografia znajduje również zastosowanie w badaniach konsumenckich (badania neuromarketingowe), ale ich przydatność budzi kontrowersje[4].

Metodyka badania EEG

W standardowym badaniu klinicznym umieszcza się 19 elektrod należących do systemu 10-20, zalecanego przez Międzynarodową Federację Neurofizjologii Klinicznej IFCN:

  • osiem elektrod nad każdą półkulą
  • trzy elektrody w linii pośrodkowej

Są one oznaczane:

  • siedem elektrod nad korą płatów czołowych: Fp1, Fp2, F3, F4, F7, F8, Fz
  • trzy elektrody na granicy płatów ciemieniowych i czołowych: C3, C4, Cz
  • trzy elektrody nad płatami ciemieniowymi: P3, P4, Pz
  • cztery elektrody nad płatami skroniowymi: T3, T4, T5, T6
  • dwie elektrody nad płatami potylicznymi: O1, O2

Oraz dwie elektrody referencyjne przymocowane do płatka ucha A1, A2

W neurobiologii poznawczej coraz częściej stosowane są systemy składające się ze 128, a nawet 512 elektrod.

Rodzaje aktywności mózgu

Jedna sekunda zapisu EEG

Prawidłowy elektroencefalogram osoby dorosłej w czuwaniu przy zamkniętych oczach składa się z dominującej rytmicznej, regularnej czynności alfa prawidłowo zróżnicowanej przestrzennie, tzn. o amplitudzie malejącej od potylicy ku przodowi; w odprowadzeniach przednich czołowych dominuje niskonapięciowa czynność beta.

W warunkach fizjologicznych powstają fale mózgowe o częstotliwości w zakresie 1–100 Hz oraz amplitudzie od 5 do kilkuset µV:

W przypadku jakiejkolwiek patologii (np. zniszczone komórki lub upośledzone przewodzenie chemiczne) będzie się opóźniać lub zwiększać szybkość ich przepływu, zwiększać lub zmniejszać amplituda, zmieniać ich kształt lub konfiguracja.

Fale delta
  • Fale delta (δ) mają częstotliwość do 4 Hz. Obserwowane są głównie w 3. i 4. stadium snu (stadium NREM).
Fale teta
  • Fale theta (θ) mają częstotliwość od 4 do 8 Hz. Aktywność theta może być zaobserwowana podczas stanów hipnotycznych takich jak trans, hipnoza, lekki sen. Związane są z 1. i 2. stadium snu NREM. Odmienny rodzaj fal theta jest związany z aktywnością poznawczą ─ w szczególności uwagą a także procesami pamięciowymi (tzw. rytm FMθ – frontal midline theta). Jest on obserwowany głównie w przyśrodkowej części przedniej części mózgu.
Fale alfa
  • Fale alfa (α) mają częstotliwość od 8 do 13 Hz. Ich amplituda wynosi około 30-100 µV. Fale alpha są dobrze widoczne przy braku bodźców wzrokowych (w warunkach zamkniętych oczu u osoby badanej). Ich stłumienie następuje podczas percepcji wzrokowej. Fale alfa związane są również ze stanem relaksu i obniżonym poziomem aktywności poznawczej.
Fale beta
  • Fale beta (β) mają częstotliwość od 13 do około 30 Hz, mają amplitudę poniżej 30 µV. Obrazują one zaangażowanie kory mózgowej w aktywność poznawczą. Fale beta o małej amplitudzie występują podczas koncentracji uwagi. Dodatkowo, mogą być wywołane przez różne patologie oraz substancje chemiczne takie jak benzodiazepiny.
Fale gamma
  • Fale gamma (γ) występują w zakresie częstotliwości około 26–100 Hz.

Przy przejściu ze stanu bezsenności (czuwania) przez stadium 1 (drzemka), 2 (lekki sen), do stadium 3 i 4 (głęboki sen) zanika aktywność alfa i częstotliwość zapisu obniża się. W stadium 2 występuje aktywność theta oraz zespoły K i wrzeciona snu. W stadium 3 i 4 występują fale delta o niskich częstotliwościach. Po okresie głębokiego snu zapis może przejść do stadium REM, w którym występują sny. Taki cykl powtarza się wielokrotnie podczas całego snu, zmienia się jednak czas trwania poszczególnych stadiów.

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Schwartz, B. E. (1998) The advantages of digital over analog recording techniques. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 106(2), 113–1117.
  2. ↑ EEG & Biofeedback Research from Muse, Muse [dostęp 2020-10-12] (ang.).
  3. ↑ Wolpaw, J. R. (2002) Brain–computer interfaces for communication and control. Clinical Neurophysiology, 113, 767–791
  4. ↑ Pete Etchells (2013) Does neuromarketing live up to the hype? The Guardian

Bibliografia

  • Michael J. Aminoff: Electrodiagnosis in clinical neurology. New York: Churchill Livingstone, 1999. ISBN 0-443-07549-2.
  • Mark Quigg (tłum. pod red. Jędrzejczak J.): EEG w praktyce klinicznej. Wrocław: Elsevier Urban&Partner, 2008. ISBN 978-83-7609-056-6.

Linki zewnętrzne


Star of life.svg Przeczytaj ostrzeżenie dotyczące informacji medycznych i pokrewnych zamieszczonych w Wikipedii.

Media użyte na tej stronie

Star of life.svg

The Star of Life, medical symbol used on some ambulances.

Star of Life was designed/created by a National Highway Traffic Safety Administration (US Gov) employee and is thus in the public domain.
Eeg delta.svg
Autor: Hugo Gamboa, Licencja: CC-BY-SA-3.0
An EEG (electroencephalograph) 1 second sample. The signal is filterd to present only the delta waves. The signal was acquired in the Oz position processed with scipy and saved with matplolib.
Eeg gamma.svg
Autor: Hugo Gambo, Licencja: CC-BY-SA-3.0
An EEG (electroencephalograph) 1 second sample. The signal is filterd to present only the gamma waves.The signal was acquired in the Oz position processed with scipy and saved with matplolib.
Eeg beta.svg
Autor: Hugo Gamboa, Licencja: CC-BY-SA-3.0
An EEG (electroencephalograph) 1 second sample. The signal is filterd to present only the beta waves.The signal was acquired in the Oz position processed with scipy and saved with matplolib
Eeg alpha.svg
Autor: Hugo Gamboa, Licencja: CC-BY-SA-3.0
An EEG (electroencephalograph) 1 second sample. The signal is filterd to present only the alpha waves. The signal was acquired in the Oz position processed with scipy and saved with matplolib.
1st-eeg.png
First published Electroencephalogram of a human.

This image is one of the first EEGs, appearing in Berger's First Report. It is a portion of fig. 13 from Berger's first publication on EEG:

  • Berger H. Über das Elektrenkephalogramm des Menschen. Archives für Psychiatrie. 1929; 87:527-70.

This was later translated into English and republished:

  • Berger H. On the Electroencephalogram of Man. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1969;Suppl 28:37-73. PMID 4188918
It appears on page 58 of the translated version. The top trace is the EEG recorded from a young boy, the bottom trace is a 10 Hz frequency reference.
Eeg theta.svg
Autor: Hugo Gamboa, Licencja: CC-BY-SA-3.0
An EEG (electroencephalograph), 1 second sample.
Eeg raw.svg
Autor: unknown, Licencja: CC-BY-SA-3.0