Semnalul Encefalografic

Semnalul encefalografic

Definiți

EEG– electroencefalografia (cuvântul grecesc “enzephalon” înseamnă “creier”) este o măsurătoare a activității electrice a creierului, înregistrată cu ajutorul unor electrozi poziționați la nivelul scalpului, după un tipar standardizat. Rezultatele reprezintă suma activității milioanelor de neuroni individuali. Acest procedeu este intens folosit pentru determinarea etapelor somnului sau pentru diagnosticarea unor afecțiuni ale sistemului nervos (crizele epileptice, moartea cerebrala etc.). Depistând undele creierului, neurologii si psihiatrii pot sa recunoască tulburările funcționale ale sistemului nervos si pot stabili terapia cea mai potrivita.

Electroencefalograma (EEG) reprezintă o tehnică prin care se înregistrează și interpretează activitățile electrice ale creierului. Captarea acestor semnale se face cu ajutorul unor electrozi așezați pe scalp, acești electrozi sunt cuplați la un aparat numit electroencefalograf.

Activitatea celebrară se poate observa la EEG ca fiind niște potențiale spontane neregulate, aceste potențiale reflectă activitatea celebrară ca urmare a transformărilor biochimice ce se produc în creier.

Istoria EEG

În secolul al XVIII-lea, chiar dacă se demonstrase ca nervii din corp pot fi stimulați, încă nu putea explica ce fel de energie stimulează nervii. În anul 1780, medicul italian, Luigi Galvani (cel ce a descoperit procesul galvanizării) a susținut că organismul este cel care produce electricitatea care duce la contractarea mușchilor, pentru a proba această afirmație a efectuat un experiment: a legat mușchiul și nervul de la piciorul amputat al unei broaște la doi conductori de metal, imediat piciorul broaștei a început să se miște. În urma acestui experiment Alessandro Volta, un fizician contemporan cu Galvani, susținea că electricitatea era produsa de metalele cu care piciorul era in contact. Această controversă a fost rezolvată după o jumătate de secol, de Emil Heinrich DuBois Raymond, un medic german, care, în timpul facultății, scrisese un tratat despre peștii dotați cu electricitate. El a măsurat, cu ajutorul unor instrumente, curent de joasa tensiune, in nervi si mușchi. Cercetările au pus baza electrofiziologiei moderne și astfel au avut un rol major în dezvoltarea aparatelor pentru efectuarea electrocardiogramei (ECG) si electroencefalogramei (EEG).

Inovațiile din secolul al XIX-lea au adus un impact foarte puternic asupra concepțiilor referitoare la corpul uman, dar mai ales asupra celor legate de bolile mintale, deoarece multă vreme au fost explicate ca efect al forțelor “demonice”. Din prisma noilor descoperiri corpul uman este perceput ca un „gadget” electric, care trebuia diagnosticat corect și reparat cu unelte necesare. Creierul uman a fost definit ca o componenta “tehnică” și a dobândit din ce în ce mai multa susținere, datorită identificării activității electrice a sistemului nervos central și prin dezvoltarea ulterioară a înregistrărilor EEG, cu ajutorul cărora erau identificate aceste tipare de activitate neuronală.

În 1924, Hans Berger a dezvoltarea prima procedură pentru reprezentarea grafică a undelor cerebrale, graficele au fost obținute prin înregistrarea semnalelor nervoase provenite de la neuroni sistemul nervos central, în urma experimentelor efectuate pe șobolani. Experimentele lui fost efectuate cu „elektrenkephalograph” în urma experimentelor au fost identificate niște tipare electrice oscilante, aceste oscilați au fost asociate :

activitatea vizuală

stările de veghe

sarcini simple mentale

Pentru a efectua același experiment pe creierul uman, Berger a fixat  placi de argint umezite, în diferite locuri, pe pielea capului, acești electrozi erau conectați la un aparat de măsură. Undele cerebrale ale unui bebeluș sănătos, de exemplu, erau înregistrate sub forma unei linii fără mari fluctuații, iar ale unui adult tânăr, ca niște mici zig-zag-uri. In cazul unor afecțiuni ale creierului, reprezentarea grafica apărea sub forma unor curbe mari, neregulate.

Cronologia EEG

În anul 1870, fizicianul englez, Richard Caton, a reușit să descopere capacitatea creierului de a genera electricitate. În urma experimentelor făcute în laborator pe maimuțe si câini s-a observat că prin plasarea unor electrozi ai unui galvanometru pe suprafața creierul, au loc niște oscilații ritmice induse de lumina.

În anul 1912, filozoful rus, Vladimir Vladimirovich Pracdich-Neminsky, a înregistrat primul EEG pe animale, în urma experimentelor s-a ajuns la concluzia că potențialul electric al sistemului nervos se modifică în urma unui stimul extern: lumină, sunet.

În anul 1914, Cybulsky și Jelenska-Macieszyna au fotografiat înregistrările EEG ale crizelor epileptice induse experimentale.

În anul 1924, neurologul german Hans Berger, a detectat un curent electric mic atunci când a plasat doi electrozi pe scalpul unui pacient.

În anul 1934, Fisher și Lowenback au fost primii cercetători care au înregistrat vârfurile epileptice pe un grafic, cu ajutorul EEG.

În anul 1936, s-a deschis primul laborator de EEG, în cadrul spitalului  general din Massachusetts.

În 1947, a fost înființată prima societate de electroencefalografie și s-a organizat primul congres pe această temă.

În 1950, William Grey Walter a dezvoltat electroencefalografia topografică, un aparat complementar celui de electroencefalografie, folosit pentru cartografierea și scanarea activității suprafeței cerebrale.

În 1953, Aserinsky și Kleitmean au descris somnul REM(Rapid Eya Movement) sau MRO

În anul 1960 Berry Steman, reia experimentul prin care vrea să demonstreze că somnul este o alegerea a omului și nu neapărat o nevoie, acesta folosindu-se de EEG pentru a demonstra asta.

În anii 1960 conceptul de neuro-feedback a devenit din ce în ce mai popula, acest fapt s-a datorat și experimentelor lui Joe Kamira, care a studiat fenomenele ce apar în timpul somnului, electroencefalografia a devenit din ce în ce mai folosită.

Tabel modele lungimi de unda

EEG, este un amestec de semnale de joasă frecvență, mai mult sau mai puțin ritmice, cuprinse intre 10-100 µV amplitudine, separabile prin analiza spectrală. EEG este indispensabilă în monitorizarea stărilor de somn.

Unde cerebrale EEG

Reprezentare undelor EEG Figură 1

Undele delta.

Undele delta au frecvența de până la 4 Hz. Acestea tind să aibă amplitudine mare și cele mai mici lungimi de undă. Se vede în mod normal la adulți în timpul somnului. De asemenea, este văzut în mod normal la copiii. Se poate produce focal cu leziuni subcorticale și în general, de distribuție cu leziuni difuze, encefalopatie metabolică hidrocefalie sau leziuni mediane profunde. Acestea se produc de obicei preeminent frontal la adulți (de exemplu, FIRDA – frontal intermitenta ritmică Delta) și posterior la copii (de exemplu, OIRDA – occipital intermitenta ritmică Delta).

Figură 2

Undele theta.

Undele Theta sunt între 4 Hz și 7 Hz. Undele Theta apar în mod normal la copiii mici. Acesta mai poate fi văzute în timpul stări de somnolență sau excitare la copiii mai mari și adulți; poate fi, de asemenea, văzut în meditație. Prezența undelor theta la adulți reprezintă activitatea anormală. Se poate observa ca o tulburare focala în leziunile subcorticale focale; se poate observa în distribuția generalizată în difuză tulburări sau metabolice encefalopatie sau tulburări mediane profunde sau a unor cazuri de hidrocefalie. Acest interval a fost asociat cu raportări de state de relaxare, meditative, și creative.

Figură 3

Undele alfa.

Undele alfa au frecvențe de la 7 Hz la 14 Hz. Hans Berger în prima activitate EEG ritmic a văzut ca "unda alfa". Aceasta a fost "ritmul posterior de bază" (de asemenea, numit "posterior ritmul dominant" sau "ritm alfa posterior"), Undele Alfa sunt localizate în regiunile posterioare ale capului pe ambele părți, mai mare în amplitudine pe partea dominantă. Apare odată cu închidere ochilor și relaxare și se atenuează cu deschidere ochilor sau efort mental.

Figură 4

Ritm senzoriu-motor Mu.

Activitatea ritnului alfa inregistrat în zonele senzoriumotoare poarta denumirea de ritm mu, frecvența acestul ritm este cuprină intre 8-13 Hz, se poate observa că se intercalează cu inferior cu undele theta.

Figură 5

Undele beta.

Beta este gama de frecvențe de la 15 Hz până la 30 Hz. Se observă de obicei pe ambele părți în distribuție simetrică și este cel mai evident frontal. Activitatea Beta este strâns legată de comportamentul , în general, atenuat în timpul mișcări active. Amplitudine scăzută beta cu frecvențe multiple și variate este adesea asociat cu gândirea activă, ocupată sau anxietate și concentrarea activă. Dacă ritmul Beta este dominant este asociat cu diverse patologii și efecte negative din cauza consumului de droguri, în special benzodiazepine.

Figură 6

Undele gamma.

Undele gamma au frecvențe aproximativ 30-100 Hz. Despre ritmurile gamma se crede ca reprezenta legarea diferitelor populatii de neuroni, împreună într-o rețea cu scopul de a efectua o anumită funcție cognitivă sau motorie.Undele sunt originare din talamus,acestea mătură creierul din fata spre spate, de 40 de ori pe secundă. Aceste unde sunt inregistrate de encefalogramă în condiți de activitate corticale superioare, de exemplu: percepția, teama, constiința.

Figură 7

Paraziți în aciziția semnalului EEG

În procesul de achiziție, semnalul EEG este însoțit de semnale cu origine non-celebrare. De obicei aceste semnale parazite au amplitudinea mai mare relativ cu semnalul cerebral.

Exemple de semnale parazite:

Semnale induse de ochi (include clipirile, mișcările oculare si activitatea musculara extra-ocular)

Electrocardiograma sau ECG (cardiace)

Electromiografia sau EMG (activare musculara)

Semnalele parazite induse de ochi sunt cauzate de diferența de potențial dintre cornee și retină care este mult mai mare comparat cu potențialul cerebral. Atunci când ochii și pleoapele sunt complet închise, semnalul EEG nu este afectat de dipolul cornee-retină. Cu toate acestea, ochiul clipește de mai multe ori pe minut și are mai multe mișcări pe secunda . Mișcări pleoapelor, apar mai ales în timpul mișcări verticale ale ochilor și provoacă un potențial mare văzut mai ales în diferența dintre canalele de deasupra și dedesubtul ochilor ale semnalului Electrooculografíc (EOG).

Sistemul 10-20

Sistemul 10-20 este o metodă internațională de poziționare și aplicare a electrozilor pe scalp în timpul testelor și experimentelor. Această metodă a fost dezvoltată pentru asigura o standardizare astfel încât rezultatele testelor să fie comparate între ele. Acest sistem este bazat pe relația dintre locația electrozilor și zona cortexului cerebral. Sistemul 10-20 se referă la faptul că distanțele reale dintre electrozi sunt fie de 10 % sau 20 % din totalul față – spate sau distanța dreapta-stânga a craniului.

Fiecare cerc are o literă pentru identificarea lobului și un număr pentru a identificarea locația emisferei cerebrale. Literele F,T,C,P și O vin de la lobul frontal, temporal, central, parental, occipital. Se observă ca litera „C” este folosită doar pentru identificare, ea nu vine de la lobul central. Litera "z ( zero) se referă la un electrod plasat pe linia mediană. Numere (2,4,6,8) se referă la electrozi poziționați pe emisfera dreaptă, în timp ce numerele impare (1,3,5,7) se referă la electrozi de pe emisfera stânga. În plus, literele A, Pg și Fp identifică lobul urechii, nazofaringian și frontul central. Două repere anatomice sunt utilizate pentru poziționarea esențială a electrozilor EEG: în primul rând, nasion care este zona clar deprimat între ochi, chiar deasupra nasului; în al doilea rând, inionul, care este cel mai jos punct al craniului din spatele capului și este în mod normal indicat printr-o denivelare proeminentă.

Figură 8