XXX -X-XXXX -XXXX -XXXXX.00 20XX IEEE Dispozitiv pentru inregistrarea grafica a [622218]

XXX -X-XXXX -XXXX -X/XX/$XX.00 ©20XX IEEE Dispozitiv pentru inregistrarea grafica a
activitatii electrice a creierului

Bugher Luciana Cosmina
Electronica Biomedicala
Facultatea de Electronica,
Telecomunicatii si Tehnologii
Informational
Universitatea Politehnica Timisoara
Timisoara , Romania
[anonimizat]

Abstract — Tematica acestei lucrări practice prezinta interes
pentru domeniul bioingineriei, domeniu pe care, la ora
actuala, se pune din ce în ce mai mult accent, acesta avand un
rol foarte important in asigurarea calității vieții, în plan
economic și social. Ingineria biomedicala creeaza modele
functionale, aparatu ra medicala, implanturi si proteze
mecanice, organe artificiale,etc.
Acest proiect are ca scop utilizarea unor circuite
electrice pentru masurarea si inregistrarea in timp a activitatii
electrice a creierului cu ajutorul unor senzori (electrozi)
asezati pe scalpul pacientului si cuplati la un calculator.

Cuvinte cheie —alfa, betta, theta , gamma , fenomene psi ,
fenomenbe theta, ESP, PK, M, delta, electroencefalograma ,
telenceflic, rombencefalic ;

I. INTRODUCERE
La ora actuală o componenta esentiala a asigurarii
calitatii vietii in societatile moderne este asistenta medicala
accesibila si performanta, iar progresul medicinei, asigurarea
unui nivel corespunzator al actului medical sunt conditionate
in prezent de utilizarea echipamentelor si tehnicilor m oderne
pe care ingineria si stiintele exacte le pot pune la dispozitie.
Un echipament medical modern este un produs care
utilizeaza asistenta tehnica inginereasca si metodele moderne
de investigatie (vizualizare si masura) de mare acuratete.
Pentru monitorizarea activitatii creierului este nevoie
de un dispozitiv care poate detecta starea normala a acestuia
precum si modificari.
Activitatea cerebrală se bazează pe conexiunile și
comunicarea dintre neuroni, ce se realizează prin transmiterea
unor mici semnale electrice, denumite impulsuri electrice.
Acestea creează potențiale electrice care sunt recepționate de
electrozi amplasați pe scalp.
Fiecare gand, sentiment sau senzație, nivel de constiență și
constientizare are ca și corespondent un model de un dă
cerebrală sau emisie pe o frecvență specifică. Mai mult,
reciproca este valabilă, dirijarea și controlul undelor cerebrale
produce accesarea și provoacă nivelele de conștientizare
dorite. Deși acestea erau intuitiv cunoscute de mii de ani, abia
in 1908 psihologul austriac Hans Berger a determinat
experimental undele alfa ca undă generată ca urmare a
activității creierului.
Timp de aproape 10 ani a ținut secretă descoperirea,a
facut determinări și a decoperit și celelalte unde cerebrale, le –
a măsurat și denumit (conform alfabetului grecesc alfa, beta,
delta și delta) și a studiat efectele frecvențelor cerebrale folosind un galvanometru Siemens cu dubla bobină, foarte
sensibil. Cercetările au fost continuate și de alți cerecetători
și s-a observat că stimu larea repetată cu lumină a determinat
ca undele cerebrale să varieze și să urmeze aceeași frecvență,
intrand in rezonanță cu ele (FFR: Frequency Following
Response), una dintre cele mai insemnate descoperiri in acest
domeniu. De aici a pornit așadar totul. Creierul uman produce
in permanență impulsuri electrice, numite unde cerebrale, ce
corespund stărilor creierului și se descriu prin frecvența cu
care vibrează activitatea cerebrală in anumite momente,
amplitudinea impulsului electric este masurată in μV i ar
frecvența (viteza ondulațiilor electrice) este măsurată in herti
(Hz). Există mai multe teorii de clasificare:
– Unde Alfa: (7 – 14)Hz sau (8 – 12)Hz, 50 μV.
– Unde Beta: (14 – 30)Hz sau (13 – 30)Hz, 5 -30 μV.
– Unde Gamma: peste 30 Hz – cicli pe secunda , 20 μV
– Unde Delta: (1 – 4) Hz sau (0.5 – 3)Hz.
– Unde Theta: (4 – 7) Hz sau (4 – 7.5)Hz.

Figura 1.1 Creierul uman
II. UNDELE ALFA
Semnificație: starea de relaxare, meditație și vis.
Undele Alfa sunt undele electrice din regiunile
parietală și occipitala ale creierului, avand frecvența cuprinsă
intre cca. 8 și 12,5/13/14 Hz. Constituie calea către
subconștient. Aceste unde caracterizează o stare de ușoara
relaxare carese poate obține inchizand ochii și relaxandu -ne
adanc, stare de luciditate, ca lm și relaxare mentală sau stare
de visare cu ochii deschiși, sunt un semn de relaxare mentală,
indicand absența stimulării senzoriale.
Undele Alfa sunt asociate unei stări de spirit
detașate și receptive, in care se creează o punte intre constient
și inconștient și sunt caracteristice stării de semiconștientă,

fiind prezente in timp ce omul iși foloșeste imaginația și
capacitatea de a vizualiza. Este deci o stare relaxantă, dar
totuși dinamică, asociată unei minți calme, liniștite. Atenția
poate fi focalizată cu succes atat in exterior dar și in interior,
permițand aprofundarea unei stări de meditație dinamică. Ele
sunt predominante de asemenea in stări de concentrare sau de
focalizare asupra unui părți a propriului corp.
Undele alfa sunt asociate și cu introspecția, iar in
minte ne vin involuntar flash -uri, imagini scurte nesolicitate,
care ne par foarte reale. Nici imaginile, nici celelalte date
senzoriale nu par sa aibă o logică, lumea exterioara dispare și
omul este absorbit de vis dato rită activității undelor alfa
(procesul de pre -somn) sau cea pe care o are la trezire.
La acest nivel alfa:
– are loc percepția extrasenzorială și se produce
reinoireaenergiilor celulare.
– constituie primul nivel al sugestiei.
– creierul iși folosește și o parte din straturile mai profunde.
– ele se amplifică la persoanele care practică diferite forme de
meditații, relaxare, etc.
– creierul produce o serie de substanțe chimice benefice, cu
efect de calmare.
– capătul de jos al domeniului (8 Hz) este carac teristic unor
stări precum cea de dinainte de somn, sunt asociate cu o stare
de pace și mulțumire și este tiparul predominant al stării de
meditație obișnuite.
– Capătul de sus al domeniului (12/14 Hz) descrie o stare
acumulare concentrată (atunci cand sun tem foarte absorbiți
de citirea unei cărți), creează răspunsul la relaxare, in care, in
loc să reacționăm exterior la un pericol, suntem “intorși” către
noi inșine, spre introspecție, invățare, relaxare,reinnoire.

III. UNDELE BETA
Semnificație: conștientul .
Au amplitudinea cea mai mică și frecvența cea mai
mare dintre toate celelalte tipare de unde cerebrale și au intre
13/14 și 20/21 Hz. Undele beta iau naștere in timpul orientării
predominante a minții umane de către satisfacerea nevoilor
de subzistență, calc uland, organizand, caracterizează
perioadele de concentrare mentală, rezolvare a problemelor,
analiză centrată pe diferite probleme zilnice.
Undele cerebrale Beta corespund stării obișnuite de
veghe, in care atenția noastră este predominant orientată spre
acțiuni exterioare. In timpul acestei emisii suntem treji și
conștienți. Undele Beta sunt asociate gandirii logice,
rezolvării problemelor concrete și atentiei active asupra lumii
inconjurătoare. Cand sunt majoritare, nu se pot efectua
activități legate de intuiție, meditație/relaxare. In aceste
condiții nu primim informații de la subconștient decat cand
acestea ajung să genereze o senzație organică. Creierul iși
folosește doar ≪materia cenușie ≫/logică, care exercită o
dominare absolută. Frecvența undelor beta este mult
amplificată in condiții de stress sau anxietate.
Undele Beta cu amplitudine mare caracterizează
stări de anxietate, nevroza, puternic simțămant de separație
etc. Iar cand sunt preponderente, observăm că se instalează
starea de panic ă, cu simptomele ei caracteristice: puls
neregulat, respirație rapidă, imposibilitatea de a se concentra
și de alua o decizie.

IV. UNDELE GAMMA
Semnificație: stress+panică.
Undele cerebrale gamma au cea mai mare frecvență:
domeniu 30 -40Hz in sus.Sunt implicate in activitatea mentală
foarte intensă.

V. UNDELE THETA
Semnificație: subconștientul.
Prezintă frecvențe care sunt cuprinse intre cca. 3 -7
sau 4 -8 Hz (cicli/sec). Apar in stări de somnolența,
inconștiență, vis, cand nu ne putem concentra s au in stări de
calm profund, relaxare, liniște, cum ar fi stările de trecere de
la veghe la somn sau invers. Reflectă o stare specifică a minții
care permite vizualizarea benefică, dinamizarea constructivă
a imaginației și inspirația creatoare.
Undele Theta sunt active in timpul visului și
meditației profunde, fiind extrem de accentuate in timpul
experiențelorlimită, a revelațiilor și a stărilor de funcționare
exceptională a creierului. Pot fi considerate ca fiind
subconștientul, acea parte a spi ritului care face tranziția de la
conștient la inconștient (amintiri, senzații, emoții),
caracteristice stării de somn. Dacă sunt controlate, se pot
manifesta fenomene paranormale (fenomene psihokinetice –
PK).
Timpul prelungit de activitate mentală Theta, in
stare de veghe, indică prezența unei perioade de creativitate
psihomentală foarte mare, insă poate fi caracterizată și ca
stare de inconștiență, aparand in timpul somnului paradoxal
(REM) in care apar majoritatea viselor sau a stării hipnotice.
Cand ap ar in starea de veghe acestea sunt răspunzatoare de
cunoașterea intuitivă și de explorarea imaginativă a
profunzimilor misterioase ale inconștientului. Tot la acest
nivel se poate face "anestezie" fără anestezice pentru
intervenții chirurgicale, stomatolog ice etc.
Undele Theta funcționează numai in straturile
profunde ale creierului și sunt asociate deseori cu activitățile
artistice desfășurate intr -o atmosferă de armonie și
beatitudine, afectează și chiar guvernează atitudinile,
speranțele, credințele și comportamentele individului.
Predominanta undelelor Theta este asociată cu
creativitatea crescută, memorie, vindecare, experiențe
integrative, leagă rapid punctele informaționale și
influențează marile descoperiri prin observații aproape
incredibile, să s imtă că ceva nu este in reguli sau să resimtă
impulsul inexplicabil de a face ceva anume. Frecvența
determină categorisirea undelor cerebrale, iar combinația
acestor diferite categorii de unde determină starea de
conștiință a unei persoane la un anumit mom ent. Undele
cerebrale și stările psiho -mentale sunt -practic – două aspecte
ale aceleiași realități.
Fiecare stare pe care o are omul antrenează o
armonie/simfonie de unde cerebrale, fiecare frecvență avand
un rol caracteristic. Cercetatorii au stabilit a numite
corespondențe intre diferitele stări ale ființei umane și
caracteristicile activitătii electrice a creierului, obiectivată
sub forma undelor celebrale care apar in fiecare stare.

Fenomenele paranormale se pot impărți in 2 mari
categorii:
1) Fenomen e Psi
2) Fenomene Theta
Fenomenele Psi se impart in:
a) Fenomene extrasenzoriale (ESP)
b) Fenomene psihokinetice (PK)
c) Fenomene de materializare (M)

VI. UNDELE DELTA
Semnificație: inconștientul.
Frecvența lor este cuprinsă intre cca. 0,5 și 3/4 Hz ,
cea mai mică frecvență dintre toate tiparele (gamma, beta,
alfa, theta), dar cu cea mai mare amplitudine. Apar in timpul
somnului profund sau al stărilor de inconștiență, definesc cele
mai profunde nivele ale relaxării psihosomatice pe care o
ființa umană le poate atinge, constituie nivelul sugestiei
totale, se află la nivelul amintirii integrale.
Undele Delta caracterizează o stare de profundă
uniune, pe de altă parte se poate păstra o anumită vigilență
atata timp cat mai persista și celelalte tipare, de asemeni
caracterizează somnul profund fără vise in care organismul se
reface, au loc eliberări de neuro -transmițători care
accelerează sau inhibă anumite procese din organism.
Preponderența undelor delta este asociată cu procesul
complet și amplu al regene rarii fizice și al refacerii ori
menținerii sănătății, de unde rezultă că fluctuațiile noastre
mentale determină starea noastră generală (vezi Paradigma
Medicala a Dr. Ryke Geerd Hamer) Astfel, fiind cele mai
lente unde cerebrale, ele caracterizează somnul profund fără
vise, stările de extaz profund, mistic. Fiind prezente in timpul
somnului profund, ele răman active atunci cand toate celelalte
unde cerebrale incetează să -și facă simțită prezența sau pot fi
prezente in timpul stărilor de veghe, bineințeles, in
combinație cu alte tipuri de unde. Undele Delta sunt un fel de
radar personal, trimițand și primind mesaje la nivel
inconștient.
De fapt, compun chiar inconștientul individului,
caracterizează o stare de meditație foarte adancă care,
antrenată, se po ate păstra vigilentă fără să fie prezent somnul
adanc fără vise, care asigură funcționarea de intreținere a
corpului. Telepatia, anticiparea, presentimentul, simțirea
simultană a emoțiilor, durerilor unor persoane similare
(gemeni, mame -fii-fiice, …) aceas ta este acțiunea undelor
delta, acordate in timp și spațiu. Tot cu undele delta se poate
“accesa” acel “inconștient colectiv” al lui Jung care e același
la toți oamenii (ex. teama colectivă)
Putem concluziona că undele Delta de amplitudine
mare creează a desea o puternică capacitate de empatie, fiind
prezente in cantitate mare la psihoterapeuti, vindecători,
consilieri etc. cu efect asupra unor persoane care sunt
copleșite de activitatea undelor delta emise, neputand să
discearnă intre propriile sentimente și cele induse.

VII. ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG)

Explorarea funcțională de detectare pe pielea
capului a activității bioelectrice cerebrale, reprezentarea grafică a acesteia și analiza semnalului obținut se numește
electroencefalografie.
Electroencefalograma (prescurtat EEG) este un
amestec de semnale de joasă frecvență, neperiodice sau
cvasiperiodice, avand amplitudinea intre (10 … 100) μVvv
(tipic cca. 50 μVvv). Traseul EEG reprezintă mai multe tipuri
de unde separabile pe benzi de fre cvență prin analiză
spectrală, reflectă activitatea electrică a creierului.
Interpretarea electroencefalogramei necesită
cunoștințe privind ritmurile cerebrale, activitatea cerebrală de
repaus și activată precum și noțiuni legate de maturația
electrică cer ebrală la copil. Este foarte important ca medicii
care doresc să interpreteze electroencefalograme să facă acest
lucru in mod sistematic și repetat pentru a ajunge sa
stăpanească prin rutină protocolul de interpretare.
Inregistrarea se poate obține in 2 c ondiții:
EEG spontană (de fond) – cand se inregistrează
activitatea electrică a creierului in condiții bazale, fără
intervenția unor factori externi sau interni;
EEG evocată – inregistrată prin metode de activare
EEG, atunci cand se modifică activitatea de fond prin stimuli
periferici sau centrali. Această inregistrare are rolul de a pune
in evidență anomalii EEG care nu apar pe traseul spontan sau
modificări de receptivitate.
Activitatea electrică cerebrală a fost pusă in evidență
initial la animalele (Caton, 1874) și apoi la om de către H.
Berger (Clinica Neuropsihiatrica din Jena, 1924) care este
considerat și descoperitorul acestei metode. Pană astăzi EEG
rămane un instrument important in neurologie și
neurofiziologia clinică, pentru o lungă perioadă de timp fiind
singurul parametru obiectiv in furnizarea de informații cu
privire la funcția creierului, recentele tehnici imagistice
dinamice oferind informații complementare privind
funcționarea creierului. Metodele acceptate de interpretare și
analiza a EEG -urilor sunt:
– analiza vizuală a semnalelor EEG
– estimarea Fourier a puterii spectrale in benzile de frecvență
selectate,
– descrierea potentialelor, in valori medii in domeniul timp.
EEG ca este un semnal extrem de complex și
dezvăluie atat caracte ristici ritmice cat și tranzitorii.
Aparatura utilizată pentru EEG constă din:
– sistem de captare;
– sistem de amplificare;
– sistem de inregistrare.
Sistemul de captare constă din electrozi metalici
nepolarizabili legați de sistemul de amplificare prin
conductori electrici. Pentru a evita fenomenele de polarizare
se preferă electrozi din argint. Electrozii se fixeaza pe pielea
capului, dupa o degrasare prealabilă a zonei cu un amestec de
alcool, acetona și eter. Aceștia sunt amplasați si metric, dupa
scheme precise, realizand sisteme de derivații. Modul de
grupare al electrozilor sau de sistematizare a derivațiilor
constituie montajele. Una din schemele cele mai folosite de
plasare a electrozilor este cea realizată dupa repere anatomice
(Jasper, 1941).
Se utilizează 2 sisteme de culegere a semnalelor:
– unipolar – in care electrodul inactiv (de referință) se
plasează pe corp (lobul urechii, ceafă); amplifică semnalul de
electrod față de referință. Culegerea cu punct median de
referință fol osește medierea semnalelor tuturor electrozilor
encefalici printr -o rețea rezistivă de sumare.

– bipolar – care culege diferența de potential dintre 2 arii
electrice (ambii electrozi sunt activi). Permite localizarea mai
bună a fenomenelor encefalice, căci semnalele utile pot fi in
antifază și astfel pot fi izolate de artefacte. In sistemul bipolar
se deosebesc 3 tipuri de montaje: circulare, longitudinale și
transversale.
Sistemele de culegere a semnalului EEG sunt standardizate.
Electrozii poarta numele zonei de culegere:
F – electrozi frontali,
T – temporali,
C – centrali,
P – parietali,
O – occipitali,
Electrodul de referință este notat cu A. Electrodul de
masă este plasat pe piciorul drept.
Sistemul de amplificare are rolul de a realiza o intensitate
suficient de mare a biocurenților culeși pentru a putea acționa
sistemul de inregistrare. Acest sistem constă dintr -un
dispozitiv electronic capabil să realizeze o amplificare de sute
de mii de ori a potențialelor cerebrale (precum cel descris in
acest Kit ), care au o valoare foarte redusă (20 -50 μV), fără a
produce distorsionări ale acestor potențiale.
Rejecție de mod comun mare (100 dB), Zin >10 MΩ, zgomot
redus (1 μVrms).
Sistemul de afișare și inregistrare poate fi un
ansamblu galvanometric cu penițe, osciloscopul catodic ce
permite urmărirea traseului EEG afisat cu spotul electronic,
fotografică și in ultima perioadă, vizualizare directa pe PC și
loggere pe multiple canale pentru achiziții de date pe perioade
lungi de timp.
Traseul EEG normal .Ritmuri cerebrale
In descrierea activității electrice a creierului se
urmăresc mai mulți parametri: frecvențe, amplitudine,
morfologie, reactivitate, topografie. Ritmurile cerebrale au
frecvența joasă (0,5 -30 cicli/secunda). In funcție de frecvența
cu car e se repetă un element grafic in unitatea de timp
(secunda in cazul EEG) se descriu 4 tipuri de ritmuri numite
cu litere ale alfabetului grecesc (alfa, beta, teta, delta).
In cadrul fiecarui ritm se disting mai multe variante
(lent, rapid, etc.) care sun t denumite „bandă”.
Traseul EEG în stare de veghe. Pentru stabilirea normalității
unui traseu se va avea in vedere aspectul traseului in funcție
de varstă, după starea de veghe sau somn, in repaus (spontan)
sau activat.
Traseul EEG la adult, este stabil ș i se modifică foarte
puțin in hiperpnee in stare de veghe și in repaus psihomotor.
Traseul EEG la copil, unde aspectul traseului este in
funcție de varsta copilului. La varste mici sunt dominante
frecvențele joase, iar la adult frecvențele inalte. La var sta a
III-a revine spre frecvențele joase. Se poate afirma deci că
maturarea cerebrală poate fi corelată cu frecvența.
Interpretarea EEG la copil pune probleme mult mai dificile
ca la adult datorită variabilității mari de manifestare.
Traseul EEG în timpu l somnului. Aspectul EEG este
complet diferit in timpul somnului fața de cel din stare de
veghe și este caracteristic fiecărei faze de somn. Se descriu 2
forme de somn:
– somnul lent (telencefalic) – Non REM (Non Rapid Eye
Movements);
– somnul rapid (rombe ncefalic) – cunoscut sub denumirea de
REM (Rapid Eye Movements). In această fază a somnului ochii se mișcă in toate
direcțiile, ca și cum ar inspecta rapid imprejurimile, dar
pleoapele răman inchise pe tot parcursul somnului. Respirația
și bătăile inimii pot deveni mai rapide și neegulate, mainile,
picioarele și fața pot tresari.
In acest interval s -ar putea să vorbim in somn.
Undele reprezentate pe electroencefalograma sunt
rapide, semănand foarte mult cu cele obținute atunci cand
incercăm să adormim, dar suntem incă treji.
Fiecare fază de somn REM durează intre 15 -20
minute, apoi corpul și creierul iși relaxează și iși incetinesc
activitatea; urmează o noua fază de somn profund. După o
perioadă de 60 pană la 90 de minute, se va instala din no u un
somn de tip REM.
VIII. CONCLUZII
Undele cerebrale se combină, creand stări.Fiecare
stare de conștiință in care un individ se află in orice moment,
este o combinație intre cele cinci categorii de unde cerebrale
prezentate.
Analizand interacțiunea intre ele se poate ințelege
mai bine ceea ce se intamplă cu stările individului precum și
de ce apar anumite experiențe.Toate categoriile sunt la fel de
importante și toate impreună oferă o diversitate extraordinară
de stări mentale, emoționa le și spirituale.
In afara acestor categorii generale descrise, există
domenii de frecvențe diferite, particlulare, care variază de la
persoană la persoană.
Omul experimentează in același timp empatia
undelor delta, inspirația creativă, viziunea person ală și
conștiința spirituală a undelor teta, descătușarea spirituală
produsă de undele alfa și toate acestea in stare conștientă și
rațională, provocată de undele beta. Combinarea in proporții
precise, ideale, a tuturor tipurilor de unde poate duce la o st are
de conștientizare extraordinară pe toate planurile, poate
conduce la ganduri și fapte de o creativitate ieșită din comun,
clarviziune.
Experiențe diverse au demonstrat că undele pot fi
captate, interpretate, transmise, controlate și modificate prin
interiorizare și concentrare, influențate de factori senzitivi
(lumină -culoare, căldura, sunete, vibrații, miros, impulsuri
electrice).
Chiar dacă nu vă vine să credeți, “suntem ceea ce
vrem să fim”. Chiar daca nu suntem conștienți de anumite
stări ale gand irii noastre, care apar in subconștient, ele se vor
reflecta pe plan real mai devreme sau mai tarziu in viața
noastră. Armonia launtrică pe care o dorim pentru intreg
corpul nostru (fizic, emoțional, mental și spiritual) se poate
obține prin echilibru și f olosirea zilnică a meditației, prin
autotratament, folosind afirmațiile pozitive. Convingerea
pune gandul in mișcare, deoarece planul minții este și planul
convingerii.
Trebuie să ținem minte că, intotdeauna, corpul este
in serviciul minții și mintea in serviciul spiritului.
Concentrarea ne trezește forța interioară și o
canalizează, dizolvă obstacolele din calea noastră, atrage
oportunități, dezvoltare personală și inspirație supremă. In
foarte multe feluri, concentrarea este singura cale către
succes.

REFERINTE
[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S136184152030
1328 J.
[2] https://www.sciencedirect.com/journal/medical -image –
analysis/special -issue/106Q24J5GLQ
[3] https://www.sciencedirect.com/book/9780128160343/ biomedical –
information -technology
[4] https://www.sciencedirect.com/book/9780128197950/brain -and-
nature -inspired -learning -computatio n-and-recognition [5] https://www.sciencedirect.com/book/9781785482953/cognitive –
prosthethics
[6] https://www.sciencedirect.com/book/9780128093955/circuits -signals –
and-systems -for-bioengineers
[7] https://www.sciencedirect.com/book/9780128182475/artificial –
neural -networks -for-engineering -applications