Technika elektroencefalografie. Počítačové metódy elektroencefalogramovej analýzy

Zavedenie tejto metódy do klinickej praxe a experimentálnej neurofyziológie umožnilo získať zásadne nové údaje o funkčnej organizácii mozgu: o takzvaných nešpecifických systémoch – aktivačných a deaktivačných (synchronizačných), o organizácii spánku ( pomalý a rýchly spánok) a úloha narušeného fungovania nešpecifických systémov v mnohých patologických procesoch.

Metóda elektroencefalografie zohrala veľkú úlohu vo vývoji moderných predstáv o patogenéze epilepsie. Pre diagnostiku je to druhé najdôležitejšia metóda inštrumentálny výskum.

Na registráciu EEG sa používajú špeciálne prístroje - elektroencefalografy, ktoré stotisíckrát, miliónkrát zosilnia bioelektrickú aktivitu odobranú z mozgu a zaznamenajú ju na papierovú pásku alebo v počítačovom procesore s následným vizuálnym alebo automatickým rozborom.

Elektroencefalografia sa zaznamenáva v uvoľnenom stave subjektu, s zatvorené oči.

EEG s funkčnými testami

Po zaznamenaní aktivity pozadia sa aplikujú funkčné testy: krátkodobé otvorenie očí (spôsobí aktivačnú reakciu - vymiznutie a-rytmu), svetelná rytmická stimulácia (normálne asimilácia frekvencií blikania svetla v rozsahu 6- zaznamená sa 18 Hz); hyperventilácia – hlboké dýchanie („nafúknutie lopty“) – spôsobuje synchronizáciu, t.j. spomalenie frekvencie kmitov a zvýšenie ich amplitúdy. Tento jav je obzvlášť výrazný u detí a zvyčajne sa stáva bezvýznamným po 20. roku života.

Evokované potenciály

Špeciálnou metódou elektroencefalografického výskumu je metóda zaznamenávania evokovaných odpovedí mozgu (evokované potenciály - EP) na diskrétnu stimuláciu (svetlo, zvuk a pod.), EEG registruje pravidelnú odpoveď, pri bežnej metóde záznamu však nevýznamnú amplitúda odozvy na pozadí rytmickej aktivity obrovské množstvo neurónov vám neumožňuje vybrať odpoveď. Tvorba špeciálne zariadenia, umožňujúci sumarizovať opakované odpovede a vyrovnávať aktivitu pozadia, umožnil zaviesť metódu evokovaných potenciálov do klinickej a experimentálnej praxe.

Evokovanými potenciálmi sú rytmické fluktuácie, pri ktorých sa rozlišuje skorá a neskorá zložka (obr. 1.9.14). Predpokladá sa, že prvé komponenty odrážajú procesy spojené s budením a prechodom impulzu pozdĺž zodpovedajúcej senzorickej dráhy s jeho prepínaním v reléových štruktúrach; neskoré komponenty sú spojené s aferentom z nešpecifických štruktúr aktivovaných špecifickými impulzmi.

Existujú negatívne (smerované nahor od izočiary) a pozitívne (smerované nadol) oscilácie, ktoré sú označené zodpovedajúcimi číslami alebo číslami označujúcimi latentné periódy oscilácií v milisekundách.

Skúmajte reakcie na záblesky svetla – vizuálne evokované potenciály (VEP, zvukové kliknutia – sluchové evokované potenciály (AEP) a elektrickú stimuláciu periférnych nervov alebo receptorov – somatosenzorické evokované potenciály (SSEP).

V klinickej praxi sa metóda evokovaných potenciálov využíva pri diagnostike úrovne a lokalizácie poškodenia nervového systému a podľa toho niektorých ochorení, najmä roztrúsená skleróza(porušené skoré zložky VEP), hysterická slepota (VEP sa nemenia) atď.

V posledných rokoch vstúpili do klinickej praxe nové metódy počítačového spracovania elektroencefalografie: amplitúdové mapovanie, odhad spektrálneho výkonu, metóda viackrokovej dipólovej lokalizácie a metóda elektromagnetickej tomografie s nízkym rozlíšením.

Amplitúdové mapovanie bioelektrickej aktivity mozgu

Táto metóda umožňuje kedykoľvek vizualizovať rozloženie potenciálových rozdielov na povrchu mozgu, vyhodnotiť polaritu, priestorové rozloženie určitých javov, ako aj súlad potenciálových máp s dipólovým modelom (konkrétne prítomnosť 1 alebo 2 extrémy opačného znamienka).

Odhad spektrálneho výkonu

Táto metóda sa používa na analýzu priestorového rozloženia spektrálnej sily podľa hlavných rytmov EEC: α, β 1 , β 2 , θ a δ na daných úsekoch záznamov bez artefaktov (epochy analýzy). Výber epoch je určený prítomnosťou javov, ktoré výskumníka zaujímajú na EEG.

Viackroková metóda lokalizácie dipólov

Program BranLoc, založený na analýze rozloženia potenciálových rozdielov na povrchu hlavy, umožňuje riešiť inverzný problém EEG, t.j. určiť trojrozmernú lokalizáciu zdrojov bioelektrickej aktivity mozgu. Zdroj aktivity je reprezentovaný ako dipól v trojrozmernom priestore (karteziánsky súradnicový systém), kde os X prechádza pozdĺž ión-nasonovej čiary, os Y je rovnobežná s čiarou spájajúcou zvukovody, os Z je od základne po artex. Funkcie programu vám umožňujú zobraziť výsledky dipólovej lokalizácie na skutočných a štandardizovaných rezoch CT alebo MRI.

norma EEG

Bioelektrické potenciály sú normálne charakterizované symetriou. EEG odráža celkovú funkčnú aktivitu neurónov v mozgovej kôre. Táto činnosť je však pod vplyvom nešpecifických kmeňovo-kortikálnych systémov, aktivujúcich a deaktivujúcich, je rytmicky organizovaná a má inú vekovú charakteristiku.

Na elektroencefalografii dospelého človeka v bdelom stave (obr. 1.9.10) bioelektrická aktivita pozostáva hlavne z rytmu a ťažkých klkov s frekvenciou 8-12 Hz a amplitúdou 50-100 μV (a-rytmus), vyjadrené najmä v zadné časti mozgu, maximálne - v okcipitálnych zvodoch a z častejších výkyvov v predných častiach mozgu s frekvenciou 13-40 Hz a amplitúdou do 15 μV (p-rytmus). materiál zo stránky

EEG dieťaťa

EEG novorodenca je charakterizované absenciou rytmickej aktivity. Registrujú sa nepravidelné pomalé vlny. Do veku 3 mesiacov sa formuje rytmická činnosť, hlavne v 5-pásme. Do 6. mesiaca dominuje 0-rytmus (5-6 Hz). V budúcnosti sa objavuje a rastie takzvaný pomalý a-rytmus (7-8 Hz), ktorý sa stáva dominantným do veku 12 mesiacov.

11.02.2002

Momot T.G.

Aký je dôvod potreby elektroencefalografickej štúdie?

Potreba použiť EEG je spôsobená tým, že jeho údaje by sa mali brať do úvahy ako zdravých ľudí pri profesionálnom výbere, najmä medzi ľuďmi pracujúcimi v stresových situáciách alebo so škodlivými výrobnými podmienkami a pri vyšetrovaní pacientov na riešenie diferenciálnych diagnostických problémov, čo je obzvlášť dôležité v počiatočných štádiách ochorenia na výber najefektívnejších metód liečby a monitorovania terapie.

Aké sú indikácie pre elektroencefalografiu?

Za nepochybné indikácie na vyšetrenie treba považovať prítomnosť pacienta: epilepsiu, neepileptické krízy, migrénu, volumetrický proces, cievne lézie mozgu, traumatické poranenie mozgu, zápalové ochorenie mozgu.

Okrem toho v iných prípadoch, ktoré sú pre ošetrujúceho lekára náročné, možno pacienta poslať aj na elektroencefalografické vyšetrenie; často opakované opakované EEG vyšetrenia sa vykonávajú na sledovanie akcie lieky a objasnenie dynamiky ochorenia.

Čo zahŕňa príprava pacienta na vyšetrenie?

Prvou požiadavkou pri vykonávaní EEG vyšetrení je jasné pochopenie jeho cieľov elektrofyziológom. Napríklad, ak lekár potrebuje len posúdenie celkového funkčného stavu centrálneho nervového systému, vyšetrenie sa vykonáva podľa štandardného protokolu, ak je potrebné zistiť epileptiformnú aktivitu alebo prítomnosť lokálnych zmien, čas vyšetrenia a funkčné zaťaženia sa menia individuálne, možno použiť záznam z dlhodobého monitorovania. Preto ošetrujúci lekár, ktorý pacienta odkáže na elektroencefalografickú štúdiu, musí zozbierať anamnézu pacienta, v prípade potreby poskytnúť predbežné vyšetrenie rádiológom a oftalmológom a jasne formulovať hlavné úlohy diagnostického hľadania neurofyziológa. Pri vykonávaní štandardnej štúdie musí mať neurofyziológ v štádiu počiatočného hodnotenia elektroencefalogramu údaje o veku a stave vedomia pacienta a ďalšie klinické informácie môžu ovplyvniť objektívne hodnotenie určitých morfologických prvkov.

Ako dosiahnuť bezchybnú kvalitu záznamu EEG?

Efektívnosť počítačová analýza elektroencefalogram závisí od kvality jeho registrácie. Bezchybný záznam EEG je kľúčom k jeho následnej správnej analýze.

EEG registrácia sa vykonáva iba na vopred kalibrovanom zosilňovači. Kalibrácia zosilňovača sa vykonáva podľa pokynov priložených k elektroencefalografu.

Na vyšetrenie sa pacient pohodlne usadí do kresla alebo položí na gauč, na hlavu sa mu nasadí gumená prilba a priložia sa elektródy, ktoré sú napojené na elektroencefalografický zosilňovač. Tento postup je podrobnejšie opísaný nižšie.

Schéma umiestnenia elektród.

Montáž a aplikácia elektród.

Starostlivosť o elektródy.

Podmienky registrácie EEG.

Artefakty a ich odstraňovanie.

Postup záznamu EEG.

A. Rozloženie elektród

Na záznam EEG sa používa systém usporiadania elektród "10-20%", ktorý zahŕňa 21 elektród, alebo upravený systém "10-20%", ktorý obsahuje 16 aktívnych elektród s referenčnou spriemerovanou spoločnou elektródou. Charakteristickým rysom posledného systému, ktorý používa spoločnosť "DX Systems" je prítomnosť nepárovej okcipitálnej elektródy Oz a nepárovej centrálnej Cz. Niektoré verzie programu poskytujú systém 16 elektród s dvoma okcipitálnymi zvodmi O1 a O2, pri absencii Cz a Oz. Uzemňovacia elektróda je umiestnená v strede prednej frontálnej oblasti. Abecedné a digitálne označenia elektród zodpovedajú medzinárodnému usporiadaniu "10-20%". Odstránenie elektrických potenciálov sa uskutočňuje monopolárnym spôsobom s priemerným súčtom. Výhodou tohto systému je menej časová náročnosť procesu aplikácie elektród s dostatočným informačným obsahom a možnosťou konverzie na ľubovoľné bipolárne zvody.

b. Montáž a aplikácia elektród sa vykonáva v nasledujúcom poradí:

Elektródy sú pripojené k zosilňovaču. Za týmto účelom sa elektródové zástrčky vkladajú do elektródových zásuviek zosilňovača.

Pacient má na hlave prilbu. V závislosti od veľkosti hlavy pacienta sa rozmery prilby upravujú uťahovaním a povoľovaním gumičiek. Umiestnenie elektród sa určuje podľa systému umiestnenia elektród a na priesečníku s nimi sú inštalované postroje na prilby. Je potrebné mať na pamäti, že prilba by pacientovi nemala spôsobovať nepohodlie.

Vatovým tampónom namočeným v alkohole sa miesta určené na nastavenie elektród odmastia.

Podľa označení uvedených na paneli zosilňovača sú elektródy inštalované na miestach, ktoré poskytuje systém, párové elektródy sú usporiadané symetricky. Bezprostredne pred umiestnením každej elektródy sa elektródový gél nanesie na povrch v kontakte s pokožkou. Je potrebné mať na pamäti, že gél použitý ako vodič musí byť určený na elektrodiagnostiku.

C. Starostlivosť o elektródy.

Osobitná pozornosť by sa mala venovať starostlivosti o elektródy: po ukončení práce s pacientom je potrebné elektródy umyť teplá voda a osušte čistou utierkou, zabráňte zauzleniu a nadmernému ťahaniu káblov elektród, ako aj vody a soľného roztoku na konektoroch káblov elektród.

D. Podmienky registrácie EEG.

Podmienky na zaznamenávanie elektroencefalogramu by mali pacientovi poskytnúť stav uvoľnenej bdelosti: pohodlné kreslo; svetlo a zvukotesná komora; správne umiestnenie elektród; umiestnenie fonofotostimulátora vo vzdialenosti 30-50 cm od očí subjektu.

Po priložení elektród by sa mal pacient pohodlne usadiť na špeciálnom kresle. Svaly horného ramenného pletenca by mali byť uvoľnené. Kvalitu záznamu je možné skontrolovať zapnutím elektroencefalografu v režime záznamu. Elektroencefalograf však dokáže registrovať nielen elektrické potenciály mozgu, ale aj cudzie signály (tzv. artefakty).

E. Artefakty a ich odstraňovanie.

Väčšina míľnikom Využitie počítačov v klinickej elektroencefalografii je príprava počiatočného elektroencefalografického signálu, ktorý je uložený v pamäti počítača. Hlavnou požiadavkou je tu zabezpečiť vstup EEG bez artefaktov (Zenkov L.R., Ronkin M.A., 1991).

Na odstránenie artefaktov je potrebné určiť ich príčinu. V závislosti od príčiny výskytu sa artefakty delia na fyzikálne a fyziologické.

Fyzické artefakty sú spôsobené technickými príčinami, medzi ktoré patria:

Neuspokojivá kvalita uzemnenia;

Možný vplyv rôznych zariadení používaných v medicíne (röntgen, fyzioterapia atď.);

Nekalibrovaný zosilňovač elektroencefalografického signálu;

Nekvalitné umiestnenie elektródy;

Poškodenie elektródy (časť, ktorá je v kontakte s povrchom hlavy a spojovacím drôtom);

Vyzdvihnutie z fungujúceho fonofotostimulátora;

Porušenie elektrickej vodivosti, keď sa voda a soľný roztok dostanú na konektory káblov elektród.

Na riešenie problémov súvisiacich s neuspokojivou kvalitou uzemnenia, rušením blízkym zariadením a fungujúcim fonofotostimulátorom je potrebná asistencia inštalačného technika, ktorý správne uzemní lekárske vybavenie a nainštaluje systém.

V prípade nekvalitnej aplikácie elektród ich preinštalujte podľa p.B. súčasné odporúčania.

Poškodenú elektródu je potrebné vymeniť.

Vyčistite konektory káblov elektród alkoholom.

Fyziologické artefakty, ktoré sú spôsobené biologickými procesmi organizmu subjektu, zahŕňajú:

Elektromyogram - artefakty pohybu svalov;

Elektrookulogram - artefakty pohybu očí;

Artefakty spojené so zaznamenávaním elektrickej aktivity srdca;

Artefakty spojené s pulzáciou krvných ciev (s blízkou polohou cievy od záznamovej elektródy;

Artefakty súvisiace s dýchaním;

Artefakty spojené so zmenami v odolnosti kože;

Artefakty spojené s nepokojným správaním pacienta;

Fyziologickým artefaktom sa nie je vždy možné úplne vyhnúť, preto ak sú krátkodobé (zriedkavé žmurkanie pred očami, napätie žuvacích svalov, krátkodobá úzkosť), odporúča sa ich odstrániť pomocou špeciálneho režimu, ktorý program poskytuje. Hlavnou úlohou výskumníka v tejto fáze je správne rozpoznanie a včasné odstránenie artefaktov. V niektorých prípadoch sa na zlepšenie kvality EEG používajú filtre.

Registrácia elektromyogramu môže byť spojená s napätím žuvacieho svalu a reprodukuje sa vo forme oscilácií s vysokou amplitúdou v rozsahu beta v časových zvodoch. Podobné zmeny sa vyskytujú pri prehĺtaní. Určité ťažkosti vznikajú aj pri vyšetrovaní pacientov s tikoidnými zášklbmi, pretože dochádza k vrstveniu elektromyogramu na elektroencefalograme, v týchto prípadoch je potrebné aplikovať antimuskulárnu filtráciu alebo predpísať vhodnú medikamentóznu terapiu.

Ak pacient dlho žmurká, môžete sa ho opýtať sami ľahkým stlačením indexu a palec majte očné viečka zatvorené. Tento postup je možné vykonať zdravotná sestra. Okulogram sa zaznamenáva vo frontálnych zvodoch vo forme obojstranne synchrónnych oscilácií v rozsahu delta, ktoré amplitúdou presahujú úroveň pozadia.

Elektrická aktivita srdca môže byť zaznamenaná hlavne v ľavom zadnom temporálnom a okcipitálnom vedení, frekvencia sa zhoduje s pulzom, je reprezentovaná jednotlivými fluktuáciami v rozsahu theta, mierne presahujúcou úroveň aktivity pozadia. Nespôsobuje viditeľnú chybu v automatickej analýze.

Artefakty spojené s vaskulárnou pulzáciou sú reprezentované hlavne osciláciami delta-rozsahu, presahujú úroveň aktivity pozadia a sú eliminované presunutím elektródy do susednej oblasti, ktorá sa nenachádza nad cievou.

Pri artefaktoch spojených s dýchaním pacienta sa zaznamenávajú pravidelné oscilácie pomalých vĺn, ktoré sa zhodujú v rytme s dýchacími pohybmi a v dôsledku mechanických pohybov. hrudníka, častejšie sa počas testu prejavuje hyperventiláciou. Na jeho odstránenie sa odporúča požiadať pacienta, aby prešiel na bránicové dýchanie a vyhýbal sa vonkajším pohybom počas dýchania.

S artefaktmi spojenými so zmenou odolnosti kože, ktorá môže byť spôsobená porušením citový stav pacient zaznamenal nepravidelné oscilácie pomalých vĺn. Na ich odstránenie je potrebné pacienta upokojiť, oblasti kože pod elektródami opäť pretrieť liehom a vertikutovať kriedou.

O otázke vhodnosti štúdie a možnosti použitia liekov u pacientov v stave psychomotorickej agitácie sa rozhoduje spoločne s ošetrujúcim lekárom individuálne pre každého pacienta.

V prípadoch, keď sú artefakty pomalé vlny, ktoré sa ťažko eliminujú, je možné zaznamenávať s časovou konštantou 0,1 s.

F. Aký je postup pri zaznamenávaní EEG?

Procedúra záznamu EEG pri bežnom vyšetrení trvá asi 15-20 minút a zahŕňa záznam „krivky pozadia“ a záznam EEG v rôznych funkčných stavoch. Je vhodné mať niekoľko vopred vytvorených registračných protokolov vrátane funkčných testov rôzneho trvania a postupnosti. V prípade potreby možno použiť záznam dlhodobého sledovania, ktorého trvanie je spočiatku obmedzené len rezervami papiera alebo voľným miestom na disku, kde sa databáza nachádza. protokolový záznam. Záznam protokolu môže obsahovať viacero funkčných sond. Výskumný protokol sa vyberie individuálne alebo sa vytvorí nový, ktorý udáva poradie vzoriek, ich typ a trvanie. Štandardný protokol zahŕňa test otvorenia očí, 3-minútovú hyperventiláciu, fotostimuláciu pri frekvencii 2 a 10 Hz. Ak je to potrebné, phono- alebo foto-stimulácia sa vykonáva pri frekvenciách do 20 Hz, spúšťajúc stimuláciu na danom kanáli. V špeciálnych prípadoch sa okrem toho používa zovretie prstov v päsť, zvukové podnety, užívanie rôznych farmakologických liekov, psychologické testy.

Čo sú štandardné funkčné testy?

Test „otvorené-zatvorené oči“ sa zvyčajne vykonáva v trvaní približne 3 sekúnd s intervalmi medzi po sebe nasledujúcimi testami od 5 do 10 sekúnd. Predpokladá sa, že otvorenie očí charakterizuje prechod k aktivite (viac-menej zotrvačnosť procesov inhibície); a zatváranie očí charakterizuje prechod do pokoja (viac-menej zotrvačnosť excitačných procesov).

Normálne, keď sú oči otvorené, dochádza k potlačeniu aktivity alfa a zvýšeniu (nie vždy) aktivity beta. Zatvorením očí sa zvyšuje index, amplitúda a pravidelnosť alfa aktivity.

Latentná perióda odpovede s otvorenými a zatvorenými očami sa pohybuje od 0,01 do 0,03 sekundy a 0,4 až 1 sekundy. Predpokladá sa, že odpoveďou na otvorenie očí je prechod zo stavu pokoja do stavu aktivity a charakterizuje inertnosť procesov inhibície. A reakcia na zatvorenie očí je prechodom zo stavu aktivity do pokoja a charakterizuje inertnosť procesov excitácie. Parametre odpovede pre každého pacienta sú pri opakovaných skúškach zvyčajne stabilné.

Pri vykonávaní testu s hyperventiláciou musí pacient dýchať zriedkavými hlbokými nádychmi a výdychmi 2-3 minúty, niekedy aj dlhšie. U detí do 12-15 rokov vedie hyperventilácia do konca 1. minúty prirodzene k spomaleniu EEG, ktoré sa pri ďalšej hyperventilácii zvyšuje súčasne s frekvenciou kmitov. Efekt hypersynchronizácie EEG počas hyperventilácie je výraznejší, čím je subjekt mladší. Normálne takáto hyperventilácia u dospelých nespôsobuje žiadne špeciálne zmeny EEG alebo niekedy vedie k zvýšeniu percentuálneho podielu alfa rytmu na celkovej elektrickej aktivite a amplitúde alfa aktivity. Treba poznamenať, že u detí mladších ako 15-16 rokov je normou výskyt pravidelnej pomalej generalizovanej aktivity s vysokou amplitúdou počas hyperventilácie. Rovnaká reakcia sa pozoruje u mladých dospelých (do 30 rokov). Pri hodnotení odpovede na hyperventilačný test treba brať do úvahy stupeň a povahu zmien, čas ich vzniku po nástupe hyperventilácie a trvanie ich pretrvávania po skončení testu. V literatúre neexistuje konsenzus o tom, ako dlho pretrvávajú zmeny EEG po ukončení hyperventilácie. Podľa pozorovaní N. K. Blagosklonovej by sa pretrvávanie zmien EEG dlhšie ako 1 minútu malo považovať za príznak patológie. V niektorých prípadoch však hyperventilácia vedie k objaveniu sa špeciálnej formy elektrickej aktivity mozgu - paroxyzmálnej. V roku 1924 O. Foerster ukázal, že intenzívne hlboké dýchanie počas niekoľkých minút vyvoláva u pacientov s epilepsiou výskyt aury alebo rozšíreného epileptického záchvatu. Zavedením elektroencefalografického vyšetrenia do klinickej praxe sa zistilo, že u veľkého počtu pacientov s epilepsiou sa epileptiformná aktivita objavuje a zintenzívňuje už v prvých minútach hyperventilácie.

Ľahká rytmická stimulácia.

V klinickej praxi sa na EEG analyzuje výskyt rytmických odpovedí rôznej závažnosti, opakujúcich sa rytmus svetelných zábleskov. V dôsledku neurodynamických procesov na úrovni synapsií môže EEG okrem jednoznačného opakovania blikajúceho rytmu vykazovať javy konverzie stimulačnej frekvencie, keď frekvencia odpovedí EEG je vyššia alebo nižšia ako frekvencia stimulácie, zvyčajne o párny počet krát. Dôležité je, aby v každom prípade nastal efekt synchronizácie mozgovej aktivity s externým snímačom rytmu. Za normálnych okolností leží optimálna stimulačná frekvencia na detekciu maximálnej asimilačnej reakcie v oblasti prirodzených frekvencií EEG, ktoré dosahujú 8–20 Hz. Amplitúda potenciálov počas asimilačnej reakcie zvyčajne nepresahuje 50 μV a najčastejšie nepresahuje amplitúdu spontánnej dominantnej aktivity. Reakcia asimilácie rytmu je najlepšie vyjadrená v okcipitálnych oblastiach, čo je samozrejme spôsobené zodpovedajúcou projekciou vizuálneho analyzátora. Normálna reakcia asimilácie rytmu sa zastaví najneskôr 0,2-0,5 sekundy po ukončení stimulácie. Charakteristickým znakom mozgu pri epilepsii je zvýšený sklon k excitačným reakciám a synchronizácii nervovej aktivity. V tomto ohľade pri určitej, individuálnej pre každú vyšetrovanú frekvenciu, mozog pacienta s epilepsiou poskytuje hypersynchrónne reakcie s vysokou amplitúdou, niekedy nazývané fotokonvulzívne reakcie. V niektorých prípadoch sa odozvy na rytmickú stimuláciu zvyšujú v amplitúde, nadobúdajú komplexnú formu vrcholov, ostrých vĺn, komplexov vrchol-vlna a iných epileptických javov. V niektorých prípadoch elektrická aktivita mozgu pri epilepsii pod vplyvom blikajúceho svetla nadobúda autorytmický charakter samoudržiavajúceho sa epileptického výboja bez ohľadu na frekvenciu stimulácie, ktorá ho vyvolala. Výboj epileptickej aktivity môže pokračovať aj po ukončení stimulácie a niekedy sa môže zmeniť na petit mal alebo grand mal záchvat. Takého druhu epileptické záchvaty nazývaný fotogenický.

V niektorých prípadoch sa používajú špeciálne testy s adaptáciou na tmu (pobyt v zatemnenej miestnosti do 40 minút), čiastočným a úplným (od 24 do 48 hodín) depriváciou spánku, ako aj spoločným monitorovaním EEG a EKG a monitorovaním nočného spánku. .

Ako vzniká elektroencefalogram?

O pôvode elektrických potenciálov mozgu.

V priebehu rokov sa teoretické predstavy o pôvode mozgových potenciálov opakovane menili. Naša úloha nezahŕňa hĺbkovú teoretickú analýzu neurofyziologických mechanizmov generovania elektrickej aktivity. Obrazné vyjadrenie Graya Waltera o biofyzikálnom význame informácií, ktoré prijíma elektrofyziológ, uvádza nasledujúci citát: "Elektrické zmeny, ktoré spôsobujú striedavé prúdy rôznych frekvencií a amplitúd, ktoré registrujeme, sa vyskytujú v bunkách samotného mozgu. Nepochybne to je ich jediným zdrojom. Mozog by sa mal opísať ako rozsiahly agregát elektrických prvkov, ktorý je taký početný ako hviezdna populácia Galaxie. V oceáne mozgu stúpajú nepokojné prílivy našej elektrickej bytosti, tisíckrát relatívne silnejšej než Príliv a odliv oceánov Zeme. K tomu dochádza, keď sú milióny prvkov spoločne excitované, čo umožňuje merať rytmus ich opakovaných výbojov vo frekvencii a amplitúde.

Nie je známe, čo spôsobuje, že tieto milióny buniek spolupracujú a čo spôsobuje vybitie jednej bunky. K vysvetleniu týchto základných mozgových mechanizmov sme ešte veľmi ďaleko. Budúci výskum nám možno poskytne dynamickú perspektívu úžasných objavov, podobných tomu, ktorý sa otvoril pred fyzikmi v ich pokusoch pochopiť atómovú štruktúru našej bytosti. Možno, podobne ako vo fyzike, možno tieto objavy opísať matematickým jazykom. Ale aj dnes, keď sa pohybujeme v súlade s novými myšlienkami, primeranosť používaného jazyka a jasná definícia predpokladov, ktoré robíme, sú čoraz dôležitejšie. Aritmetika je adekvátny jazyk na opis výšky a času prílivu a odlivu, ak však chceme predpovedať jeho vzostup a pád, musíme použiť iný jazyk, jazyk algebry s jej špeciálnymi symbolmi a teorémami. Podobne sa dajú elektrické vlny a výplachy v mozgu primerane opísať počítaním, aritmetikou; ale keď sa naše nároky zvyšujú a my chceme pochopiť a predpovedať správanie mozgu, existuje veľa neznámych "x" a "y" mozgu. Preto je potrebné mať aj jeho algebru. Niektorí ľudia považujú toto slovo za zastrašujúce. Neznamená to však nič iné ako „spájanie kúskov rozbitých“.

Záznamy EEG možno teda považovať za častice, fragmenty zrkadla mozgu, jeho speculum speculorum. Pokusom o ich spojenie s úlomkami iného pôvodu musí predchádzať starostlivé triedenie. Elektroencefalografické informácie prichádzajú, ako bežná správa, v zašifrovanej forme. Môžete otvoriť šifru, ale to neznamená, že informácie, ktoré získate, budú nevyhnutne mať veľkú hodnotu...

Funkcia nervový systém spočíva vo vnímaní, porovnávaní, ukladaní a generovaní mnohých signálov. Ľudský mozog je nielen mechanizmus oveľa zložitejší ako ktorýkoľvek iný, ale aj mechanizmus s dlhou individuálnou históriou. V tomto ohľade by bolo skúmanie iba frekvencií a amplitúd zložiek vlnitých čiar počas obmedzeného časového obdobia prinajmenšom prílišným zjednodušením.“ (Gray Walter. Living Brain. M., Mir, 1966).

Prečo potrebujeme počítačovú analýzu elektroencefalogramu?

Historicky sa klinická elektroencefalografia vyvinula z vizuálnej fenomenologickej analýzy EEG. Avšak už na začiatku vývoja elektroencefalografie vznikla túžba fyziológov hodnotiť EEG pomocou kvantitatívnych objektívnych ukazovateľov, aplikovať metódy matematickej analýzy.

Najprv sa EEG spracovanie a výpočet jeho rôznych kvantitatívnych parametrov uskutočňovali manuálne digitalizáciou krivky a výpočtom frekvenčných spektier, pričom rozdiel v rôznych oblastiach bol vysvetlený cytoarchitektonikou kortikálnych zón.

Kvantitatívne metódy hodnotenia EEG by mali zahŕňať aj planimetrické a histografické metódy analýzy EEG, ktoré boli tiež vykonávané manuálnym meraním amplitúdy oscilácií. Štúdium priestorových vzťahov elektrickej aktivity mozgovej kôry človeka sa realizovalo pomocou toposkopu, ktorý umožnil študovať intenzitu signálu v dynamike, fázové vzťahy aktivity a zvoliť zvolený rytmus. Použitie korelačnej metódy pre EEG analýzu prvýkrát navrhol a vyvinul N. Wiener v 30. rokoch 20. storočia a najpodrobnejšie odôvodnenie aplikácie spektrálno-korelačnej analýzy na EEG je uvedené v práci G. Waltera.

So zavedením digitálnych počítačov do lekárskej praxe bolo možné analyzovať elektrickú aktivitu na kvalitatívne novej úrovni. V súčasnosti je najperspektívnejším smerom v štúdiu elektrofyziologických procesov smer digitálna elektroencefalografia. Moderné metódy počítačové spracovanie elektroencefalogramu umožňuje detailnú analýzu rôznych EEG javov, zobrazenie ľubovoľného úseku krivky vo zväčšenej forme, vykonanie jej amplitúdovo-frekvenčnej analýzy, prezentovanie získaných údajov vo forme máp, čísel, grafov, diagramov a získavanie pravdepodobnostné charakteristiky priestorového rozloženia faktorov, ktoré spôsobujú výskyt konvexitnej plochy elektrickej aktivity.

Spektrálna analýza, ktorá sa najčastejšie používa pri analýze elektroencefalogramov, sa použila na posúdenie základných charakteristík EEG v r. rôzne skupiny patológie (Ponsen L., 1977), chronické účinky psychofarmák (Saito M., 1981), prognóza porúch cerebrálny obeh(Saimo K. a kol., 1983), s hepatogénnou encefalopatiou (Van der Rijt C.C. a kol., 1984). Charakteristickým znakom spektrálnej analýzy je, že EEG predstavuje nie ako časový sled udalostí, ale ako spektrum frekvencií v určitom časovom období. Je zrejmé, že spektrá budú odrážať stabilné charakteristiky EEG na pozadí vo väčšej miere, ako boli zaznamenané počas dlhšieho obdobia analýzy v podobných experimentálnych situáciách. Dlhé epochy analýzy sú výhodnejšie aj z toho dôvodu, že odchýlky v spektre spôsobené krátkodobými artefaktmi sú v nich menej výrazné, ak nemajú výraznú amplitúdu.

Pri vyhodnocovaní zovšeobecnených charakteristík EEG pozadia väčšina výskumníkov volí epochy analýzy 50 - 100 sekúnd, hoci podľa J. Mocksa a T. Jassera (1984) poskytuje aj 20 sekundová epocha pomerne dobre reprodukovateľné výsledky, ak je vybraná podľa na kritérium minimálnej aktivity v pásme 1,7 - 7,5 Hz vo zvode EEG. Čo sa týka spoľahlivosti výsledkov spektrálnej analýzy, názory autorov sa líšia v závislosti od zloženia skúmaných a konkrétnych problémov riešených touto metódou. R. John a kol., (1980) dospeli k záveru, že absolútne spektrá EEG u detí sú nespoľahlivé a vysoko reprodukovateľné sú len relatívne spektrá zaznamenané so zatvorenými očami subjektu. G. Fein a kol., (1983), skúmajúci EEG spektrá normálnych a dyslektických detí, zároveň dospeli k záveru, že absolútne spektrá sú informatívne a hodnotnejšie, poskytujúce nielen rozloženie výkonu podľa frekvencií, ale aj jeho skutočnú hodnotu. Pri hodnotení reprodukovateľnosti EEG spektier u adolescentov počas opakovaných štúdií, z ktorých prvá sa uskutočnila vo veku 12,2 rokov a druhá vo veku 13 rokov, sa našli spoľahlivé korelácie iba v alfa1 (0,8) a alfa2. (0,72) pásiem, zatiaľ čo časová, ako aj pre ostatné spektrálne pásma, je reprodukovateľnosť menej spoľahlivá (Gasser T. et al., 1985). Pri ischemickej cievnej mozgovej príhode bola z 24 kvantitatívnych parametrov získaných na základe spektier zo 6 derivácií EEG spoľahlivým prediktorom prognózy iba absolútna sila lokálnych delta vĺn (Sainio K. et al., 1983).

Vzhľadom na citlivosť EEG na zmeny prietoku krvi mozgom sa množstvo prác venuje spektrálnej analýze EEG počas prechodných ischemických atakov, keď sa zmeny zistené manuálnou analýzou zdajú byť nevýznamné. V. Kopruner a kol., (1984) študovali EEG u 50 zdravých a 32 pacientov s poruchou cerebrálnej cirkulácie v pokoji a pri stlačení lopty pravou a ľavou rukou. EEG bol podrobený počítačovej analýze s výpočtom výkonu z hlavných spektrálnych pásiem. Na základe týchto prvotných údajov získame 180 parametrov, ktoré boli spracované metódou multivariačnej lineárnej diskriminačnej analýzy. Na tomto základe bol získaný multiparametrický index asymetrie (MPA), ktorý umožnil na počítačovom tomograme rozlíšiť zdravých a chorých ľudí, skupiny pacientov podľa závažnosti neurologického defektu a prítomnosti a veľkosti ložiska. Najväčší príspevok k MPA bol daný pomerom výkonu theta k výkonu delta. Ďalšie významné parametre šikmosti boli výkon theta a delta, špičková frekvencia a desynchronizácia súvisiaca s udalosťou. Autori zaznamenali vysoký stupeň symetrie parametrov u zdravých ľudí a hlavnú úlohu asymetrie v diagnostike patológie.

Obzvlášť zaujímavé je použitie spektrálnej analýzy pri štúdiu mu-rytmu, ktorý sa pri vizuálnej analýze nachádza len u malého percenta jedincov. Spektrálna analýza kombinovaná s technikou spriemerovania spektier získaných počas niekoľkých epoch umožňuje ich identifikáciu u všetkých subjektov.

Pretože šírenie mu-rytmu sa zhoduje s oblasťou prívodu krvi do stredu mozgová tepna, jeho zmeny môžu slúžiť ako index porušení v príslušnej oblasti. Diagnostickými kritériami sú rozdiely vo vrcholovej frekvencii a sile mu-rytmu v dvoch hemisférach (Pfurtschillir G., 1986).

Spôsob výpočtu spektrálneho výkonu na EEG vysoko oceňuje C.S. Van der Rijt a kol., (1984) pri určovaní štádia hepatálnej encefalopatie. Ukazovateľom závažnosti encefalopatie je zníženie priemernej dominantnej frekvencie v spektre a stupeň korelácie je taký blízky, že umožňuje stanoviť klasifikáciu encefalopatií podľa tohto ukazovateľa, ktorý sa ukazuje ako spoľahlivejší. než klinický obraz. V kontrole je priemerná dominantná frekvencia väčšia alebo rovná 6,4 Hz a percento theta je nižšie ako 35; v štádiu I encefalopatie leží priemerná dominantná frekvencia v rovnakom rozsahu, ale počet theta je rovný alebo vyšší ako 35 %, v štádiu II je priemerná dominantná frekvencia pod 6,4 Hz, obsah vĺn theta je v rovnaký rozsah a počet delta vĺn nepresahuje 70 %; v štádiu III je počet delta vĺn viac ako 70 %.

Ďalšia oblasť použitia matematickej analýzy elektroencefalogramu metódou rýchlej Fourierovej transformácie sa týka kontroly krátkodobých zmien EEG pod vplyvom niektorých vonkajších a vnútorných faktorov. Táto metóda sa teda používa na sledovanie stavu prekrvenia mozgu pri endaterektómii alebo operácii srdca vzhľadom na vysokú citlivosť EEG na poruchy cerebrálnej cirkulácie. V práci M. Myers a kol. Spektrálne diagramy po sebe nasledujúcich epoch boli umiestnené na displeji pod sebou. Výsledným obrázkom bol trojrozmerný graf, kde os X zodpovedala frekvencii, Y - registračnému času a imaginárna súradnica zodpovedajúca výške píkov zobrazovala spektrálnu silu. Metóda poskytuje demonštratívne zobrazenie časových fluktuácií v spektrálnom zložení v EEG, ktoré zase vysoko koreluje s fluktuáciami cerebrálneho prietoku krvi, ktorý je určený rozdielom arteriovenózneho tlaku v mozgu. Autori dospeli k záveru, že údaje EEG by mohli byť efektívne použité na korekciu porúch cerebrálnej cirkulácie počas operácie anesteziológom, ktorý sa nešpecializuje na analýzu EEG.

Metóda spektrálneho výkonu EEG je zaujímavá pri hodnotení vplyvu niektorých psychoterapeutických vplyvov, psychickej záťaže a funkčných testov. R.G. Biniaurishvili a kol., (1985) pozorovali zvýšenie celkového výkonu a najmä výkonu v pásme delta a theta počas hyperventilácie u pacientov s epilepsiou. Vo výskume zlyhanie obličiek sa ukázala ako účinná technika na analýzu EEG spektier počas svetelnej rytmickej stimulácie. Subjektom boli prezentované postupné 10-sekundové série svetelných zábleskov od 3 do 12 Hz so súčasným nepretržitým zaznamenávaním postupných výkonových spektier pre epochy 5 sekúnd. Spektrá boli umiestnené vo forme matice, aby sa získal pseudo-trojrozmerný obraz, v ktorom je čas reprezentovaný pozdĺž osi pohybujúcej sa od pozorovateľa pri pohľade zhora, frekvencia - pozdĺž osi X, amplitúda - pozdĺž Os Y. Normálne bol jasne definovaný vrchol pozorovaný pri dominantnej harmonickej a menej zreteľný pri subharmonickej stimulácii, ktorý sa postupne posúval doprava v priebehu zvyšujúcej sa stimulačnej frekvencie. Pri urémii došlo k prudkému poklesu výkonu na základnej harmonickej, prevaha vrcholov na nízkych frekvenciách s celkovým rozptylom výkonu. Presnejšie kvantitatívne sa to prejavilo poklesom aktivity pri nižších frekvenčných harmonických pod hlavnou, čo korelovalo so zhoršením stavu pacientov. Došlo k obnoveniu normálneho obrazu spektier asimilácie rytmov so zlepšením v dôsledku dialýzy alebo transplantácie obličky (Amel B. et al., 1978). Niektoré štúdie používajú metódu izolácie určitej frekvencie záujmu na EEG.

Pri štúdiu dynamických posunov na EEG sa zvyčajne používajú krátke analytické epochy: od 1 do 10 sekúnd. Fourierova transformácia má niektoré vlastnosti, ktoré čiastočne sťažujú porovnávanie údajov získaných pomocou nej s údajmi vizuálnej analýzy. Ich podstata spočíva v tom, že na EEG majú pomalé javy väčšiu amplitúdu a trvanie ako vysokofrekvenčné. V tomto ohľade je v spektre konštruovanom podľa klasického Fourierovho algoritmu určitá prevaha pomalých frekvencií.

Zvykne sa vyhodnocovanie frekvenčných zložiek EEG lokálna diagnostika, pretože práve táto charakteristika EEG je jedným z hlavných kritérií pri vizuálnom vyhľadávaní lokálnych mozgových lézií. To vyvoláva otázku výberu významných parametrov pre hodnotenie EEG.

V experimentálnej klinickej štúdii boli pokusy aplikovať spektrálnu analýzu na nozologickú klasifikáciu mozgových lézií podľa očakávania neúspešné, hoci bola potvrdená jej užitočnosť ako metódy na detekciu patológie a lokalizácie lézií (Mies G., Hoppe G., Hossman K.A. ., 1984). V tomto režime programu sa spektrálne pole zobrazuje s rôznym stupňom prekrytia (50-67%), rozsah zmeny ekvivalentných hodnôt amplitúdy (škála farebného kódovania) je uvedený v μV. Možnosti režimu vám umožňujú zobraziť 2 spektrálne polia naraz pomocou 2 kanálov alebo hemisfér na porovnanie. Stupnica histogramu sa automaticky vypočíta tak, aby biela farba zodpovedala maximálnej hodnote ekvivalentnej amplitúdy. Plávajúce parametre stupnice farebného kódovania vám umožňujú prezentovať akékoľvek údaje v akomkoľvek rozsahu bez stupnice, ako aj porovnávať pevný kanál so zvyškom.

Aké metódy matematickej analýzy EEG sú najbežnejšie?

EEG matematická analýza je založená na transformácii počiatočných údajov metódou rýchlej Fourierovej transformácie. Pôvodný elektroencefalogram sa po prevedení do diskrétnej formy rozdelí na po sebe idúce segmenty, z ktorých každý sa použije na vytvorenie príslušného počtu periodických signálov, ktoré sa potom podrobia harmonickej analýze. Výstupné formy sú prezentované vo forme číselných hodnôt, grafov, grafických máp, komprimovaných spektrálnych oblastí, EEG tomogramov atď. (J. Bendat, A. Peirsol, 1989, Applied Random Data Analysis, kap.11).

Aké sú hlavné aspekty aplikácie počítačového EEG?

Tradične sa EEG najviac používa v diagnostike epilepsie, čo je vzhľadom na neurofyziologické kritériá zahrnuté v definícii epileptického záchvatu ako patologického elektrického výboja mozgových neurónov. Len elektroencefalografickými metódami je možné objektívne fixovať zodpovedajúce zmeny elektrickej aktivity počas záchvatu. Starý problém diagnostiky epilepsie však zostáva relevantný v prípadoch, keď nie je možné priame pozorovanie záchvatu, údaje o anamnéze sú nepresné alebo nespoľahlivé a rutinné údaje EEG neposkytujú priame indikácie vo forme špecifických epileptických výbojov alebo vzorcov epileptických záchvatov. . V týchto prípadoch použitie metód multiparametrickej štatistickej diagnostiky umožňuje nielen získať spoľahlivú diagnózu epilepsie z nespoľahlivých klinických a elektroencefalografických údajov, ale aj riešiť potrebu liečby antikonvulzívami pri traumatickom poranení mozgu, izolovaný epileptický záchvat, febrilné kŕče a pod. Využitie automatických metód spracovania EEG v epileptológii je teda v súčasnosti najzaujímavejším a najperspektívnejším smerom. Objektívne posúdenie funkčného stavu mozgu v prítomnosti pacienta s paroxyzmálnymi záchvatmi neepileptického pôvodu, vaskulárnou patológiou, zápalovými ochoreniami mozgu a pod.s možnosťou longitudinálnych štúdií nám umožňuje sledovať dynamiku ochorenia. a účinnosť terapie.

Hlavné smery matematickej analýzy EEG možno zredukovať na niekoľko hlavných aspektov:

Transformácia primárnych elektroencefalografických údajov do racionálnejšej formy prispôsobenej špecifickým laboratórnym úlohám;

Automatická analýza frekvenčných a amplitúdových charakteristík EEG a prvkov analýzy EEG metódami rozpoznávania vzorov, ktoré čiastočne reprodukujú operácie vykonávané osobou;

Konverzia analytických dát do formy grafov alebo topografických máp (Rabending Y., Heydenreich C., 1982);

Metóda pravdepodobnostnej EEG-tomografie, ktorá umožňuje s určitou mierou pravdepodobnosti vyšetriť lokalizáciu faktora, ktorý spôsobil elektrickú aktivitu na EEG pokožky hlavy.

Aké sú hlavné režimy spracovania obsiahnuté v programe "DX 4000 practic"?

Pri zvažovaní rôznych metód matematickej analýzy elektroencefalogramu je možné ukázať, aké informácie poskytuje táto alebo tá metóda neurofyziológovi. Žiadna z metód dostupných v arzenáli však nedokáže plne objasniť všetky aspekty takého zložitého procesu, akým je elektrická aktivita ľudského mozgu. Iba komplex rôznych metód umožňuje analyzovať vzorce EEG, opísať a kvantifikovať súhrn jeho rôznych aspektov.

Vo veľkej miere sa používajú metódy ako frekvenčná, spektrálna a korelačná analýza, ktoré umožňujú odhadnúť časopriestorové parametre elektrickej aktivity. Medzi najnovší vývoj softvéru spoločnosti DX-systems patrí automatický analyzátor EEG, ktorý určuje lokálne rytmické zmeny, ktoré sa líšia od typického vzoru pre každého pacienta, synchrónne záblesky v dôsledku vonkajšieho vplyvu. stredné štruktúry, paroxyzmálna aktivita so zobrazením jej zamerania a distribučných dráh. Osvedčila sa metóda pravdepodobnostnej EEG tomografie, ktorá umožňuje s určitou mierou spoľahlivosti zobraziť na funkčnom reze umiestnenie faktora, ktorý spôsobil elektrickú aktivitu na EEG pokožky hlavy. V súčasnosti sa testuje 3-rozmerný model funkčného ohniska elektrickej aktivity s jeho priestorovým a vrstveným mapovaním v rovinách a zosúladením s rezmi získanými pri štúdiu anatomických štruktúr mozgu pomocou metód NMRI. Táto metóda sa používa vo verzii softvéru „DX 4000 Research“.

Metóda matematickej analýzy evokovaných potenciálov vo forme mapovacích, spektrálnych a korelačných metód analýzy sa čoraz viac využíva v klinickej praxi pri hodnotení funkčného stavu mozgu.

Vývoj digitálneho EEG je teda najsľubnejšou metódou na štúdium neurofyziologických procesov mozgu.

Použitie korelačno-spektrálnej analýzy umožňuje študovať časopriestorové vzťahy EEG potenciálov.

Morfologická analýza rôznych EEG vzorov je vyhodnotená vizuálne užívateľom, avšak možnosť prezerania v rôznych rýchlostiach a mierkach môže byť implementovaná programovo. Nedávny vývoj navyše umožňuje vystaviť záznamy elektroencefalogramu režimu automatického analyzátora, ktorý vyhodnocuje rytmickú aktivitu pozadia charakteristickú pre každého pacienta, monitoruje periódy hypersynchronizácie EEG, lokalizáciu určitých patologických vzorcov, paroxyzmálnu aktivitu, jej zdroj a distribúciu. cesty. EEG registrácia poskytuje objektívne informácie o stave mozgu v rôznych funkčných stavoch.

Hlavné metódy počítačovej analýzy elektroencefalogramu prezentované v programe „DX 4000 PRACTIC“ sú EEG tomografia, EEG mapovanie a reprezentácia charakteristík elektrickej aktivity mozgu vo forme komprimovaných spektrálnych oblastí, digitálnych údajov, histogramov, korelácie a spektrálne tabuľky a mapy.

Diagnostickou hodnotou pri štúdiu EEG sú krátkodobé (od 10 ms) a relatívne konštantné elektroencefalografické obrazce ("elektroencefalografické syndrómy"), ako aj elektroencefalografický obrazec charakteristický pre každého človeka a jeho zmeny súvisiace s vekom a (v normále) a patológia podľa stupňa zapojenia do patologického procesu rôzne oddelenia mozgových štruktúr. Neurofyziológ teda musí analyzovať vzorce EEG, ktoré sa líšia v trvaní, ale nie vo význame, a získať čo najviac úplné informácie o každom z nich a o elektroencefalografickom obraze ako celku. Preto pri analýze EEG obrazca je potrebné brať do úvahy čas jeho existencie, keďže časové obdobie, ktoré je predmetom analýzy, by malo byť primerané skúmanému EEG fenoménu.

Typy reprezentácie údajov rýchlej Fourierovej transformácie závisia od oblasti použitia tejto metódy, ako aj od interpretácie údajov.

EEG tomografia.

Autorom tejto metódy je A.V. Kramarenko. Prvý vývoj softvéru problémového laboratória „DX-systems“ bol vybavený režimom EEG tomografu a teraz sa úspešne používa vo viac ako 250 zdravotníckych zariadeniach. Podstata a rozsah praktické uplatnenie tejto metódy sú opísané v práci autora.

EEG mapovanie.

Pre digitálnu elektroencefalografiu sa stalo tradičné transformovať informácie prijaté vo forme máp: frekvencia, amplitúda. Topografické mapy odrážajú rozloženie spektrálnej sily elektrických potenciálov. Výhody tohto prístupu sú v tom, že niektoré rozpoznávacie úlohy podľa psychológa lepšie rieši človek na základe zrakovo-priestorového vnímania. Okrem toho je prezentácia informácií vo forme obrazu, ktorý reprodukuje skutočné priestorové vzťahy v mozgu subjektu, hodnotená ako adekvátnejšia aj z klinického hľadiska, analogicky s takými výskumnými metódami, ako je NMR atď.

Na získanie mapy rozloženia výkonu v určitom spektrálnom rozsahu sa vypočítajú výkonové spektrá pre každý z vodičov a potom sa všetky hodnoty ležiace v priestore medzi elektródami vypočítajú metódou viacnásobnej interpolácie; spektrálny výkon v určitom pásme je kódovaný pre každý bod intenzitou farby v danej farebnej škále na farebnom displeji. Na obrazovke sa získa obraz hlavy subjektu (pohľad zhora), na ktorom farebné variácie zodpovedajú sile spektrálneho pásma v zodpovedajúcej oblasti (Veno S., Matsuoka S., 1976; Ellingson R.J.; Peters J.F., 1981 Buchsbaum M. S. a kol., 1982; Matsuoka S., Nedermeyer E., Lopes de Silva F., 1982; Ashida H. a kol., 1984). K. Nagata a kol., (1982), pomocou systému na znázornenie spektrálnej sily v hlavných spektrálnych pásmach EEG vo forme farebných máp, dospeli k záveru, že je možné získať ďalšie užitočná informácia pomocou tejto metódy pri štúdiu pacientov s ischemickými poruchami cerebrálnej cirkulácie s afáziou.

Tí istí autori v štúdii pacientov, ktorí podstúpili prechodné ischemické ataky, zistili, že topografické mapy poskytujú informácie o prítomnosti reziduálnych zmien v EEG aj dlho po ischemickom záchvate a predstavujú určitú výhodu oproti konvenčnej vizuálnej EEG analýze. Autori poznamenávajú, že subjektívne boli patologické asymetrie v topografických mapách vnímané presvedčivejšie ako v konvenčnom EEG a diagnostické hodnoty mali zmeny v pásme alfa rytmu, o ktorých je známe, že sú najmenej podporované konvenčnou analýzou EEG (Nagata K. et. al., 1984).

Amplitúdové topografické mapy sú užitočné iba pri štúdiu mozgových potenciálov súvisiacich s udalosťami, pretože tieto potenciály majú dostatočne stabilné fázové, amplitúdové a priestorové charakteristiky, ktoré je možné primerane odraziť na topografickej mape. Keďže spontánne EEG v akomkoľvek bode záznamu je stochastický proces, akékoľvek okamžité rozloženie potenciálu zaznamenané topografickou mapou sa ukazuje ako nereprezentatívne. Úlohám preto primeranejšie zodpovedá konštrukcia amplitúdových máp pre dané spektrálne pásma klinická diagnostika(Zenkov L.R., 1991).

Stredný režim normalizácie zahŕňa prispôsobenie farebnej škály priemerným hodnotám amplitúdy pre 16 kanálov (rozpätie 50 μV).

Normalizácia minimálnymi farbami minimálne hodnoty amplitúd s najchladnejšou farbou škály a zvyšok s rovnakým krokom farebnej škály.

Normalizácia na maximum zahŕňa farbenie oblastí s maximálnymi hodnotami amplitúdy najteplejšou farbou a farbenie zvyšných oblastí chladnejšími tónmi v krokoch po 50 μV.

Podľa toho sú konštruované gradačné stupnice frekvenčných máp.

V režime mapovania je možné topografické mapy násobiť vo frekvenčných rozsahoch alfa, beta, theta, delta; stredná frekvencia spektra a jej odchýlka. Možnosť prezerania sekvenčných topografických máp umožňuje určiť lokalizáciu zdroja záchvatovej aktivity a spôsob jej šírenia vizuálnym a časovým (pomocou automatického časovača) porovnaním s tradičnými krivkami EEG. Pri zázname elektroencefalogramu podľa daného výskumného protokolu umožňuje prezeranie súhrnných máp zodpovedajúcich každej vzorke v štyroch frekvenčných rozsahoch rýchlo a obrazne posúdiť dynamiku elektrickej aktivity mozgu počas funkčného zaťaženia, identifikovať konštantné, ale nie vždy výrazná asymetria.

Sektorové diagramy vizuálne zobrazujú so zobrazením digitálnych charakteristík percentuálny podiel každého frekvenčného rozsahu na celkovej elektrickej aktivite pre každý zo šestnástich EEG kanálov. Tento režim umožňuje objektívne posúdiť prevahu ktoréhokoľvek z frekvenčných rozsahov a úroveň interhemisférickej asymetrie.

Znázornenie EEG ako dvojrozmerného diferenciálneho distribučného zákona strednej frekvencie a amplitúdy signálu. Údaje Fourierovej analýzy sú prezentované na rovine, ktorej horizontálna os je stredná frekvencia spektra v Hz a vertikálna os je amplitúda v μV. Farebná gradácia charakterizuje pravdepodobnosť výskytu signálu na zvolenej frekvencii so zvolenou amplitúdou. Rovnakú informáciu možno znázorniť ako trojrozmerný obrazec, pozdĺž ktorého osi Z je vynesená pravdepodobnosť. Neďaleko je uvedená oblasť, ktorú obrázok zaberá v percentách Celková plocha. Dvojrozmerný diferenciálny zákon rozloženia strednej frekvencie a amplitúdy signálu je tiež skonštruovaný pre každú hemisféru samostatne. Na porovnanie týchto obrázkov sa vypočíta absolútny rozdiel týchto dvoch distribučných zákonov a zobrazí sa na frekvenčnej rovine. Tento režim umožňuje odhadnúť celkovú elektrickú aktivitu a hrubú interhemisférickú asymetriu.

Reprezentácia EEG vo forme digitálnych hodnôt. Reprezentácia elektroencefalogramu v digitálnej forme vám umožňuje získať nasledujúce informácie o štúdii: ekvivalentné hodnoty priemernej amplitúdy vlny každého frekvenčného rozsahu, zodpovedajúce jeho výkonovej spektrálnej hustote (ide o odhady matematického očakávania spektrálneho zloženia signálu na základe Fourierových implementácií, epocha analýzy 640 ms, prekrytie 50 %); hodnoty strednej (priemernej efektívnej) frekvencie spektra, vypočítané z priemernej Fourierovej implementácie, vyjadrené v Hz; odchýlka strednej frekvencie spektra v každom kanáli od jeho priemernej hodnoty, t.j. z matematického očakávania (vyjadreného v Hz); štandardná odchýlka ekvivalentných hodnôt priemernej amplitúdy na kanál v aktuálnom rozsahu od matematického očakávania (hodnoty v spriemerovanej Fourierovej implementácii, vyjadrené v μV).

Histogramy. Jedným z najbežnejších a najnázornejších spôsobov prezentácie údajov Fourierovej analýzy sú distribučné histogramy ekvivalentných hodnôt priemernej amplitúdy vlny každého frekvenčného rozsahu a histogramy strednej frekvencie všetkých kanálov. V tomto prípade sú ekvivalentné hodnoty priemernej amplitúdy vlny každého frekvenčného rozsahu tabuľkové v 70 intervaloch so šírkou 1,82 v rozsahu od 0 do 128 μV. Inými slovami, počíta sa počet hodnôt (v súlade s tým realizácií) patriacich do každého intervalu (frekvencia zásahov). Toto pole čísel je vyhladené Hammingovým filtrom a normalizované na maximálnu hodnotu (potom maximum v každom kanáli je 1,0). Pri určovaní priemernej efektívnej (strednej) frekvencie výkonovej spektrálnej hustoty sú hodnoty pre Fourierove realizácie tabelované v 70 intervaloch so šírkou 0,2 Hz v rozsahu od 2 do 15 Hz. Hodnoty sú vyhladené Hammingovým filtrom a normalizované na maximum. V rovnakom režime je možné vytvárať hemisférické histogramy a všeobecný histogram. Pre hemisférické histogramy sa vezme 70 intervalov so šírkou 1,82 μV pre rozsahy a 0,2 Hz pre priemernú efektívnu frekvenciu spektra; pre všeobecný histogram sa používajú hodnoty vo všetkých kanáloch a na konštrukciu hemisférických histogramov sa používajú iba hodnoty v kanáloch jednej hemisféry (kanály Cz a Oz sa neberú do úvahy pre žiadnu hemisféru) . Na histogramoch je vyznačený interval s maximálnou hodnotou frekvencie a je naznačené, čo mu zodpovedá v μV alebo Hz.

Komprimované spektrálne oblasti. Stlačené spektrálne oblasti predstavujú jednu z tradičné metódy Spracovanie EEG. Jeho podstata spočíva v tom, že pôvodný elektroencefalogram sa po prevedení do diskrétnej formy rozdelí na po sebe idúce segmenty, z ktorých každý sa použije na zostrojenie príslušného počtu periodických signálov, ktoré sa následne podrobia harmonickej analýze. Na výstupe sa získajú spektrálne krivky výkonu, kde sú frekvencie EEG vynesené pozdĺž osi X a výkon uvoľnený pri danej frekvencii počas analyzovaného časového obdobia pozdĺž osi Y. Trvanie epoch je 1 s. Výkonové spektrá EEG sa zobrazujú postupne, vykreslené pod sebou s teplými farbami maximálnych hodnôt. Výsledkom je, že na displeji je vybudovaná pseudotrojrozmerná krajina postupných spektier, ktorá umožňuje vizuálne vidieť zmeny v spektrálnom zložení EEG v priebehu času. Najčastejšie používanou metódou na odhad spektrálneho výkonu EEG je to všeobecné charakteristiky EEG v prípadoch nešpecifických difúznych lézií mozgu, ako sú malformácie, rôzne druhy encefalopatia, poruchy vedomia, niektoré psychiatrické ochorenia.
Druhou oblasťou použitia tejto metódy je dlhodobé pozorovanie pacientov v kóme alebo pod terapeutickými účinkami (Fedin AI, 1981).

Bispektrálna analýza s normalizáciou je jedným zo špeciálnych režimov spracovania elektroencefalogramu metódou rýchlej Fourierovej transformácie a ide o opakovanú spektrálnu analýzu výsledkov EEG spektrálnej analýzy v danom rozsahu pre všetky kanály. Výsledky EEG spektrálnej analýzy sú prezentované na časových histogramoch výkonovej spektrálnej hustoty (PSD) pre zvolený frekvenčný rozsah. Tento režim je určený na štúdium spektra oscilácií PSD a jeho dynamiky. Bispektrálna analýza sa vykonáva pre frekvencie od 0,03 do 0,540 Hz s krokom 0,08 Hz na celom poli PSD. Keďže PSD je kladná hodnota, pôvodné údaje pre rešpektovaciu analýzu obsahujú určitú konštantnú zložku, ktorá sa prejavuje vo výsledkoch pri nízkych frekvenciách. Často je tam maximum. Na odstránenie konštantnej zložky je potrebné údaje vycentrovať. Toto je spôsob bispektrálnej analýzy s centrovaním. Podstata metódy spočíva v tom, že ich priemerná hodnota sa odpočítava od počiatočných údajov pre každý kanál.

Korelačná analýza. Zostrojí sa matica korelačného koeficientu hodnôt výkonovej spektrálnej hustoty v špecifikovanom rozsahu pre všetky dvojice kanálov a na jej základe sa vytvorí vektor priemerných korelačných koeficientov každého kanála so zvyškom. Matrica má horný trojuholníkový tvar. Označením jeho riadkov a stĺpcov získate všetky možné dvojice pre 16 kanálov. Koeficienty pre daný kanál sú v riadku a v stĺpci s jeho číslom. Hodnoty korelačných koeficientov sa pohybujú od -1000 do +1000. Znamienko koeficientu sa zapíše do bunky matice nad hodnoty. Korelácia kanálov i, j sa odhaduje absolútnou hodnotou korelačného koeficientu Rij a bunka matice je kódovaná príslušnou farbou: bunka koeficientu s maximálnou absolútnou hodnotou je kódovaná bielou farbou a bunka s minimom je označená čiernou farbou. Na základe matice pre každý kanál sa vypočíta priemerný korelačný koeficient so zostávajúcimi 15 kanálmi. Výsledný vektor 16 hodnôt je zobrazený pod maticou podľa rovnakých princípov.

Elektroencefalografia je metóda zaznamenávania bioelektrických javov mozgu. Prvýkrát boli na zvieratách zaregistrované bioprúdy mozgu, pričom sa otvorila lebka a na kortikálnu substanciu sa umiestnili elektródy. Táto metóda sa nazýva "elektrokortikografia". V súčasnosti existuje technická možnosť záznamu elektrických javov mozgu (bioprúdov) z povrchu hlavy.

Používajú sa dve metódy registrácie elektroencefalografie: unipolárna, pri ktorej je jedna pasívna elektróda umiestnená na ušnom lalôčiku a jedna aktívna, a bipolárna metóda, pri ktorej sú obe elektródy aktívne, umiestnené v určitej vzdialenosti od seba.

Krivka získaná ako výsledok registrácie sa nazýva elektroencefalogram, na ktorom môžete vidieť hlavné vlny elektrickej aktivity alebo rytmy mozgu.

1. α-rytmus - konštantný sínusový rytmus - je zaznamenaný zo všetkých častí mozgu, ale je najcharakteristickejší pre parietálnu a okcipitálnu oblasť. Frekvencia od - 8 do 14 kmitov za sekundu s amplitúdou 20 až 80 mikrovoltov. Tento rytmus sa zaznamenáva v stave fyzického a duševného odpočinku.

Vlastnosti α-rytmu, jeho stála charakteristika: ľahko podlieha depresii, na jeho vymiznutie stačí otvoriť oči, vyznačuje sa vysokou adaptačnou schopnosťou - obnovuje sa pri otvorené oči v pokoji.

2. β-rytmus. Prideľte vysokofrekvenčný a nízkofrekvenčný β-rytmus. Frekvencia - 14-35 kmitov za minútu, amplitúda - 10-30 mikrovoltov. Zaznamenáva sa zo všetkých častí mozgu, ale najcharakteristickejšia je pre predný lalok, pri prechode zo stavu pokoja do stavu aktivity (napríklad pri otvorení očí).

3. δ-rytmus - zaznamenaný u dospelých v stave hlbokého spánku a u detí - počas fyzickej a duševnej aktivity. Frekvencia tohto rytmu je malá - 0,5-3 kmitov za sekundu, amplitúda je 250-1000 mikrovoltov.

4. θ-rytmus - malý, s frekvenciou 4-7 kmitov za sekundu, má vysokú amplitúdu - 100-150 mikrovoltov. Registruje sa v procese REM spánku, počas hypoxie mozgu u dospelých a u dospievajúcich - v stave aktivity.

V štúdii sa používajú techniky na získanie určitých rytmov. Desynchronizačnou reakciou je nahradenie α-rytmu β-rytmom. Keď sú oči otvorené, tok impulzov do kôry sa zvyšuje. hemisféry cez retikulárnu formáciu dochádza k prevahe excitačných procesov v kôre. Evokované potenciály sú vysoko amplitúdové, zaznamenávajú sa pri vystavení špecifickým podnetom v presne definovaných častiach mozgu. Napríklad záblesky potenciálov s vysokou amplitúdou sa zaznamenávajú v okcipitálnej oblasti, keď sú stimulované svetlom.

Bezbolestne a dosť efektívna metódaštúdie mozgu - elektroencefalografia (EEG). Prvýkrát ho použil v roku 1928 Hans Berger, no na klinike sa používa dodnes. Pacienti sú k nej odkázaní na určité indikácie s cieľom diagnostikovať rôzne patológie mozgu. EEG nemá prakticky žiadne kontraindikácie. Vďaka starostlivo vyvinutej metóde vedenia, počítačovej interpretácii získaných údajov pomáha lekárovi včas rozpoznať ochorenie a predpísať účinnú liečbu.

Indikácie a kontraindikácie pre EEG

Elektroencefalografia umožňuje diagnostikovať ochorenie mozgu, posúdiť jeho priebeh v dynamike a odpoveď na liečbu.

Bioelektrická aktivita mozgu odráža stav bdelosti, metabolizmus, hemo- a liquorodynamiku. Má svoje vekové charakteristiky, ale s patologické procesy výrazne sa líši od normy, preto pomocou EEG je možné zistiť prítomnosť poškodenia mozgu.

Táto výskumná metóda je bezpečná, používa sa na zisťovanie rôznych ochorení mozgu, dokonca aj u novorodencov. EEG je účinné pri diagnostike patológií u pacientov v bezvedomí alebo v kóme. Pomocou moderných zariadení, počítačového spracovania údajov, elektroencefalografia zobrazuje:

• funkčný stav mozgu;
• prítomnosť poškodenia mozgu;
• lokalizácia patologického procesu;
• dynamika stavu mozgu;
• povaha patologických procesov.

Tieto údaje pomáhajú lekárovi odlišná diagnóza a predpísať optimálny terapeutický kurz. V budúcnosti pomocou EEG sledujú, ako liečba prebieha. Najúčinnejšia elektroencefalografia na diagnostiku takýchto patológií:

• epilepsia;
• vaskulárne lézie;
• zápalové ochorenia.

Ak existuje podozrenie na patológiu, lekár používa EEG na zistenie:

• difúzne je poškodenie mozgu alebo fokálne;
• strana a lokalizácia patologického zamerania;
• Či je to povrchné alebo hlboké.

Okrem toho sa EEG používa pri monitorovaní vývoja ochorenia, účinnosti liečby. Pri neurochirurgických operáciách sa využíva špeciálna metóda zaznamenávania biopotenciálov mozgu – elektrokortikografia. V tomto prípade sa záznam vykonáva pomocou elektród ponorených do mozgu.

Elektroencefalografia je jednou z najbezpečnejších a neinvazívnych metód na štúdium funkčného stavu mozgu. Používa sa na registráciu biopotenciálov mozgu na rôznych úrovniach vedomia u pacienta. Ak neexistuje žiadna bioelektrická aktivita, znamená to smrť mozgu.

EEG je účinný diagnostický nástroj, keď nie je možné skontrolovať reflexy, opýtať sa pacienta. Jeho hlavné výhody:

• neškodnosť;
• neinvazívnosť;
• bezbolestnosť.

Neexistujú žiadne kontraindikácie postupu. Nemôžete sa pokúsiť dešifrovať elektroencefalogram sami. Toto by mal robiť iba špecialista. Aj neurológ a neurochirurg potrebujú podrobný prepis. Nesprávna interpretácia údajov povedie k tomu, že liečba bude neúčinná.

Ak si pacient určí viac závažné ochorenie než v skutočnosti je, potom nervózne prepätie výrazne zhorší jeho zdravotný stav.

Postup by mal vykonávať neurofyziológ. Keďže príliš veľa vonkajších faktorov môže ovplyvniť získané údaje, bola vyvinutá špeciálna metodika.

Ako sa vykonáva EEG?

Na vykonanie EEG sa na hlavu subjektu nasadí špeciálna čiapka s elektródami.

Aby sa predišlo vplyvu vonkajších podnetov, EEG sa robí vo svetlej a zvukotesnej miestnosti. Pred postupom nemôžete:

• vziať sedatívum;
• byť hladný;
• byť v stave nervového vzrušenia.

Na registráciu biopotenciálov sa používa ultracitlivý prístroj – elektroencelograf. Elektródy sú pripevnené k hlave pacienta podľa všeobecne akceptovanej schémy. Môžu to byť:

• lamelárne;
• pohár;
• ihla.

Na začiatok sa zaznamenáva aktivita na pozadí. V tomto čase je pacient v pohodlnom kresle v naklonenej polohe so zatvorenými očami. Potom sa pre rozšírenú definíciu funkčného stavu mozgu vykonajú provokatívne testy:

1. Hyperventilácia. Pacient robí hlboké dýchacie pohyby 20-krát za minútu. To vedie k alkalóze, zúženiu cievy mozog.
2. Fotostimulácia. Test so svetelným stimulom sa vykonáva pomocou stroboskopu. Ak nedôjde k žiadnej reakcii, potom je narušená vodivosť vizuálnych impulzov. Prítomnosť patologických vĺn na EEG naznačuje zvýšenú excitabilitu kortikálnych štruktúr a dlhodobé podráždenie svetlom vyvoláva výskyt skutočných konvulzívnych výbojov a môže sa vyskytnúť fotoparoxyzmálna reakcia charakteristická pre epilepsiu.
3. Test so zvukovým podnetom. Rovnako ako svetelný test je potrebný na rozlíšenie pravých, hysterických alebo simulačných porúch zraku a sluchu.

Zákrok u detí do 3 rokov je náročný pre ich nepokojný stav, nedodržiavanie pokynov. To je dôvod, prečo technika vedenia elektroencefalografie má svoje vlastné charakteristiky:

1. Grudničkov skúmajú na striedačke. Ak je dieťa bdelé, potom by malo byť v náručí dospelého so zdvihnutou hlavou alebo sedieť (po 6 mesiacoch).
2. Na identifikáciu rytmu podobného alfa je potrebné upútať pozornosť dieťaťa pomocou hračky. Musí na ňu upierať oči.
3. V extrémnych prípadoch sa EEG robí, keď dieťa opustí drogový spánok.
4. Test s hyperventiláciou prebieha u detí starších ako 1 rok hravou formou, ponúka sa im fúkanie horúceho čaju alebo nafúknutie balónika.

Elektroencefalograf analyzuje prijaté údaje a prepis odošle lekárovi. Pred stanovením konečnej diagnózy sa neurológ alebo neurochirurg pozerá nielen na výsledky EEG, ale predpíše aj ďalšie štúdie (mozgomiešny mok), vyhodnotí reflexy. Ak je podozrenie na nádor, odporúča sa buď CT vyšetrenie. Zobrazovacie diagnostické metódy presnejšie určujú lokalizáciu organické poškodenie mozog.

Záver

Indikácie pre elektroencefalografiu sú podozrenie na epilepsiu, nádor, difúzne lézie mozgu. Odráža funkčný stav centrálneho nervového systému, čím pomáha neurológovi alebo neurochirurgovi stanoviť presnú diagnózu a monitorovať účinnosť. Vykonáva výskum a interpretuje údaje vekové vlastnosti pacient elektroencefalograf.

Lekársky vzdelávací film "Elektroencefalografia":

Doktorka funkčnej diagnostiky Yu.Krupnová hovorí o EEG:

Metódy na štúdium práce mozgu

TÉMA 2. METÓDY PSYCHOFYZIOLÓGIE

• 2.1. Metódy na štúdium práce mozgu
• 2.2. Elektrická aktivita kože
• 2.3. Ukazovatele kardiovaskulárneho systému
• 2.4. Metriky aktivity svalový systém
• 2.5. Metriky aktivity dýchací systém
• 2.6. Očné reakcie
• 2.7. Polygraf
• 2.8. Výber metód a ukazovateľov

Táto časť predstaví systematiku, metódy zaznamenávania a význam fyziologických ukazovateľov s tým spojených duševnej činnosti osoba. Psychofyziológia je experimentálna disciplína, preto sú interpretačné možnosti psychofyziologického výskumu do značnej miery determinované dokonalosťou a rôznorodosťou použitých metód. Správna voľba metodika, adekvátne využitie jej ukazovateľov a interpretácia získaných výsledkov zodpovedajúca rozlišovacím schopnostiam metodiky sú podmienkou úspešnej psychofyziologickej štúdie.

• 2.1.1. Elektroencefalografia
• 2.1.2. evokované potenciály mozgu
• 2.1.3. Topografické mapovanie elektrickej aktivity mozgu (TCEAM)
• 2.1.4. Počítačová tomografia (CT)
• 2.1.5. neuronálna aktivita
• 2.1.6. Metódy ovplyvňovania mozgu

Ústredné miesto v mnohých metódach psychofyziologického výskumu zaujímajú rôzne metódy zaznamenávania elektrickej aktivity centrálneho nervového systému a predovšetkým mozgu.

Elektroencefalografia- spôsob registrácie a rozboru elektroencefalogramu (EEG), t.j. celková bioelektrická aktivita odoberaná z pokožky hlavy aj z hlbokých štruktúr mozgu. Posledná u osoby je možná len v klinických podmienkach.
V roku 1929 rakúsky psychiater H. Berger zistil, že z povrchu lebky sa dajú zaznamenať „mozgové vlny“. Zistil, že elektrické charakteristiky týchto signálov závisia od stavu subjektu. Najvýraznejšie boli synchrónne vlny relatívne veľkej amplitúdy s charakteristickou frekvenciou asi 10 cyklov za sekundu. Berger ich nazval alfa vlny a postavil ich do protikladu s vysokofrekvenčnými „beta vlnami“, ktoré sa vyskytujú, keď sa človek dostane do aktívnejšieho stavu. Bergerov objav viedol k vytvoreniu elektroencefalografickej metódy na štúdium mozgu, spočívajúcej v registrácii, analýze a interpretácii bioprúdov mozgu zvierat a ľudí.
Jednou z najvýraznejších čŕt EEG je jeho spontánna, autonómna povaha. Pravidelnú elektrickú aktivitu mozgu je možné zaznamenať už u plodu (teda ešte pred narodením organizmu) a zastavuje sa až s nástupom smrti. Dokonca aj pri hlbokej kóme a anestézii sa pozoruje zvláštny charakteristický obraz. mozgové vlny.
Dnes je EEG najsľubnejším, no stále najmenej dešifrovaným zdrojom údajov pre psychofyziológa.

Podmienky registrácie a metódy EEG analýzy. Stacionárny komplex na záznam EEG a množstva ďalších fyziologických parametrov zahŕňa zvukotesnú tienenú komoru, vybavené miesto pre testovanú osobu, monokanálové zosilňovače a záznamové zariadenie (atramentový encefalograf, viackanálový magnetofón). Zvyčajne sa súčasne používa 8 až 16 záznamových kanálov EEG z rôznych častí povrchu lebky. EEG analýza sa vykonáva vizuálne aj pomocou počítača. V druhom prípade je potrebný špeciálny softvér.

• Podľa frekvencie v EEG sa rozlišujú tieto typy rytmických zložiek:
• delta rytmus (0,5-4 Hz);
• rytmus theta (5-7 Hz);
• alfa rytmus(8-13 Hz) - hlavný rytmus EEG, prevládajúci v pokoji;
• mu-rytmus - z hľadiska frekvenčno-amplitúdových charakteristík je podobný alfa rytmu, ale prevláda v predných úsekoch mozgovej kôry;
• beta rytmus (15-35 Hz);
• gama rytmus (nad 35 Hz).

Treba zdôrazniť, že takéto rozdelenie do skupín je viac-menej ľubovoľné, nezodpovedá žiadnym fyziologickým kategóriám. Boli zaznamenané aj pomalšie frekvencie elektrických potenciálov mozgu až do periód rádovo niekoľkých hodín a dní. Nahrávanie na týchto frekvenciách sa vykonáva pomocou počítača.

Základné rytmy a parametre encefalogramu. 1. Alfa vlna - jediné dvojfázové kmitanie rozdielu potenciálov s trvaním 75-125 ms., Približuje sa k sínusovému tvaru. 2. Alfa rytmus - rytmické kolísanie potenciálov s frekvenciou 8-13 Hz, vyjadrené častejšie v zadných častiach mozgu so zatvorenými očami v stave relatívneho pokoja, priemerná amplitúda je 30-40 μV, zvyčajne modulovaná do vretená. 3. Beta vlna - jediné dvojfázové kmitanie potenciálov s trvaním kratším ako 75 ms. a amplitúda 10-15 μV (nie viac ako 30). 4. Beta rytmus - rytmická oscilácia potenciálov s frekvenciou 14-35 Hz. Lepšie sa prejavuje vo fronto-centrálnych oblastiach mozgu. 5. Delta vlna - jediné dvojfázové kmitanie rozdielu potenciálov s trvaním viac ako 250 ms. 6. Delta rytmus - rytmické kmitanie potenciálov s frekvenciou 1-3 Hz a amplitúdou 10 až 250 μV alebo viac. 7. Theta vlna - jedno, častejšie dvojfázové kmitanie rozdielu potenciálov s trvaním 130-250 ms. 8. Theta rytmus - rytmické kmitanie potenciálov s frekvenciou 4-7 Hz, častejšie bilaterálne synchrónne, s amplitúdou 100-200 μV, niekedy s vretenovitou moduláciou, najmä vo frontálnej oblasti mozgu.

Ďalšou dôležitou charakteristikou elektrických potenciálov mozgu je amplitúda, t.j. množstvo fluktuácie. Amplitúda a frekvencia kmitov spolu súvisia. Amplitúda vysokofrekvenčných beta vĺn u tej istej osoby môže byť takmer 10-krát nižšia ako amplitúda pomalších vĺn alfa.
Pri EEG zázname je dôležité umiestnenie elektród, pričom súčasne zaznamenaná elektrická aktivita z rôznych bodov hlavy sa môže značne líšiť. Pri zázname EEG sa používajú dve hlavné metódy: bipolárna a monopolárna. V prvom prípade sú obe elektródy umiestnené v elektricky aktívnych bodoch pokožky hlavy, v druhom prípade je jedna z elektród umiestnená v bode, ktorý sa bežne považuje za elektricky neutrálny (ušný lalôčik, most nosa). Pri bipolárnom zázname sa zaznamenáva EEG, čo predstavuje výsledok interakcie dvoch elektricky aktívnych bodov (napríklad čelné a okcipitálne zvody), pri monopolárnom zázname sa zaznamenáva aktivita jedného zvodu vo vzťahu k elektricky neutrálnemu bodu (napr. frontálne alebo okcipitálne vývody vzhľadom na ušný lalok). Výber jednej alebo druhej možnosti záznamu závisí od cieľov štúdie. Vo výskumnej praxi sa monopolárny variant registrácie používa častejšie, pretože umožňuje študovať izolovaný príspevok jednej alebo druhej oblasti mozgu k študovanému procesu.
Medzinárodná federácia spoločností pre elektroencefalografiu prijala takzvaný systém „10-20“ na presné označenie umiestnenia elektród. V súlade s týmto systémom sa vzdialenosť medzi stredom nosa (nasion) a tvrdým kostným tuberkulom na zadnej strane hlavy (inion), ako aj medzi ľavou a pravou ušnou jamkou, presne meria v každý predmet. Možné umiestnenia elektród sú oddelené intervalmi 10 % alebo 20 % týchto vzdialeností na lebke. Zároveň je pre pohodlie registrácie celá lebka rozdelená na oblasti označené písmenami: F - čelná, O - okcipitálna oblasť, P - parietálna, T - temporálna, C - oblasť centrálneho sulcus. Nepárne čísla miest únosu sa vzťahujú na ľavú hemisféru a párne čísla na pravú hemisféru. Písmeno Z - označuje priradenie z hornej časti lebky. Toto miesto sa nazýva vrchol a používa sa obzvlášť často (pozri Čítačku 2.2).

Klinické a statické metódy na štúdium EEG. Od svojho vzniku vynikli a naďalej existujú dva prístupy k analýze EEG ako relatívne nezávislé: vizuálny (klinický) a štatistický.
Vizuálna (klinická) EEG analýza zvyčajne sa používa na diagnostické účely. Elektrofyziológ, spoliehajúc sa na určité metódy takejto analýzy EEG, rieši nasledujúce otázky: zodpovedá EEG všeobecne uznávaným normám normy; ak nie, aký je stupeň odchýlky od normy, či má pacient známky fokálneho poškodenia mozgu a aká je lokalizácia lézie. Klinická analýza EEG je vždy prísne individuálna a je prevažne kvalitatívna. Napriek tomu, že na klinike existujú všeobecne akceptované metódy na popis EEG, klinická interpretácia EEG do značnej miery závisí od skúseností elektrofyziológa, jeho schopnosti „čítať“ elektroencefalogram, zvýrazniť v ňom skryté a často veľmi variabilné vzorce. . patologické znaky.
Malo by sa však zdôrazniť, že hrubé makrofokálne poruchy alebo iné odlišné formy EEG patológie sú v širokej klinickej praxi zriedkavé. Najčastejšie (70 – 80 % prípadov) dochádza k difúznym zmenám v bioelektrickej aktivite mozgu s ťažko formálne opísateľnými symptómami. Medzitým je to práve táto symptomatológia, ktorá môže byť obzvlášť zaujímavá pre analýzu kontingentu subjektov, ktorí patria do skupiny takzvanej „malej“ psychiatrie – stavov, ktoré hraničia s „dobrou“ normou a zjavnou patológiou. Z tohto dôvodu sa teraz vynakladá osobitné úsilie na formalizáciu a dokonca rozvoj počítačové programy na klinickú analýzu EEG.
Metódy štatistického výskumu elektroencefalogramy vychádzajú zo skutočnosti, že pozadie EEG je stacionárne a stabilné. Ďalšie spracovanie je v drvivej väčšine prípadov založené na Fourierovej transformácii, ktorej významom je, že vlna akéhokoľvek zložitého tvaru je matematicky totožná so súčtom sínusových vĺn rôznych amplitúd a frekvencií.
Fourierova transformácia vám umožňuje transformovať vlnu vzor pozadia EEG na frekvenciu a nastavte rozloženie výkonu pre každú frekvenčnú zložku. Pomocou Fourierovej transformácie možno najkomplexnejšie oscilácie EEG zredukovať na sériu sínusových vĺn s rôznymi amplitúdami a frekvenciami. Na tomto základe sa rozlišujú nové ukazovatele, ktoré rozširujú zmysluplnú interpretáciu rytmickej organizácie bioelektrických procesov.
Napríklad špeciálnou úlohou je analyzovať príspevok alebo relatívnu silu rôznych frekvencií, ktoré závisia od amplitúd sínusových zložiek. Rieši sa to konštrukciou výkonových spektier. Ten je súborom všetkých hodnôt výkonu EEG rytmických komponentov vypočítaných s určitým krokom diskretizácie (v desatinách hertzov). Spektra môžu charakterizovať absolútnu silu každej rytmickej zložky alebo relatívnej, t.j. závažnosť sily každej zložky (v percentách) vo vzťahu k celkovej sile EEG v analyzovanom segmente záznamu.

Výkonové spektrá EEG možno podrobiť ďalšiemu spracovaniu, napríklad korelačnej analýze, pri výpočte auto- a krížových korelačných funkcií, ako aj súdržnosť , ktorý charakterizuje mieru synchronizácie frekvenčných pásiem EEG v dvoch rôznych zvodoch. Koherencia sa pohybuje od +1 (úplne zhodné priebehy) do 0 (úplne odlišné priebehy). Takéto hodnotenie sa vykonáva v každom bode spojitého frekvenčného spektra alebo ako priemer v rámci frekvenčných čiastkových pásiem.
Pomocou výpočtu koherencie je možné určiť charakter intra- a interhemisférických vzťahov parametrov EEG v pokoji a počas odlišné typyčinnosti. Najmä pomocou tejto metódy je možné stanoviť vedúcu hemisféru pre konkrétnu aktivitu subjektu, prítomnosť stabilnej interhemisférickej asymetrie atď. EEG rytmické zložky a ich koherencia patrí v súčasnosti k najrozšírenejším.

Zdroje tvorby EEG. Paradoxne, ale skutočná impulzná aktivita neuróny sa neodráža vo výkyvoch elektrického potenciálu zaznamenaných z povrchu ľudskej lebky. Dôvodom je, že impulzová aktivita neurónov nie je z hľadiska časových parametrov porovnateľná s EEG. Trvanie impulzu (akčného potenciálu) neurónu nie je dlhšie ako 2 ms. Časové parametre rytmických zložiek EEG sa počítajú v desiatkach a stovkách milisekúnd.
Všeobecne sa uznáva, že elektrické procesy zaznamenané z povrchu otvoreného mozgu alebo pokožky hlavy sa odrážajú synaptické aktivitu neurónov. Hovoríme o potenciáloch, ktoré vznikajú v postsynaptickej membráne neurónu, ktorý dostane impulz. Excitačné postsynaptické potenciály majú trvanie viac ako 30 ms a inhibičné postsynaptické potenciály kôry môžu dosiahnuť 70 ms alebo viac. Tieto potenciály (na rozdiel od akčného potenciálu neurónu, ktorý vzniká podľa princípu „všetko alebo nič“) majú postupný charakter a možno ich zhrnúť.
Ak trochu zjednodušíme obraz, môžeme povedať, že pozitívne fluktuácie potenciálu na povrchu kôry sú spojené buď s excitačnými postsynaptickými potenciálmi v jej hlbokých vrstvách, alebo s inhibičnými postsynaptickými potenciálmi v povrchových vrstvách. Negatívne kolísanie potenciálu na povrchu kôry pravdepodobne odráža opačný pomer zdrojov elektrickej aktivity.
Rytmický charakter bioelektrickej aktivity kôry a najmä alfa rytmu je spôsobený najmä vplyvom podkôrových štruktúr, predovšetkým talamu (medzimozgu). Práve v talame je hlavný, ale nie jediný kardiostimulátory alebo kardiostimulátory. Jednostranné odstránenie talamu alebo jeho chirurgická izolácia z neokortexu vedie k úplnému vymiznutiu alfa rytmu v oblastiach kôry operovanej hemisféry. Zároveň sa nič nemení na rytmickej činnosti samotného talamu. Neuróny nešpecifického talamu majú vlastnosť autority. Tieto neuróny sú prostredníctvom vhodných excitačných a inhibičných spojení schopné vytvárať a udržiavať rytmickú aktivitu v mozgovej kôre. Dôležitú úlohu v dynamike elektrickej aktivity talamu a kôry hrá retikulárna formácia mozgový kmeň. Môže mať synchronizačný efekt, t.j. prispieva k vytvoreniu stabilného rytmu vzor a desynchronizácia, porušovanie koordinovanej rytmickej aktivity (pozri Čítačku 2.3).

Synaptická aktivita neurónov

Funkčný význam EKG a jeho zložiek. Otázka o funkčná hodnota jednotlivé zložky EEG. Najväčšiu pozornosť výskumníkov tu vždy pútala alfa rytmus je dominantný pokojový EEG rytmus u ľudí.
Existuje veľa predpokladov o funkčnej úlohe alfa rytmu. Zakladateľ kybernetiky N. Wiener a po ňom množstvo ďalších bádateľov sa domnievali, že tento rytmus plní funkciu časového snímania („čítania“) informácií a úzko súvisí s mechanizmami vnímania a pamäti. Predpokladá sa, že alfa rytmus odráža dozvuk vzruchov, ktoré kódujú intracerebrálne informácie a vytvárajú optimálne pozadie pre proces príjmu a spracovania. aferentný signály. Jeho úloha spočíva v akejsi funkčnej stabilizácii stavov mozgu a zabezpečení pohotovosti reagovať. Tiež sa predpokladá, že alfa rytmus je spojený s pôsobením selektívnych mozgových mechanizmov, ktoré fungujú ako rezonančný filter a tým regulujú tok zmyslových impulzov.
V pokoji môžu byť v EEG prítomné ďalšie rytmické zložky, ale ich význam sa najlepšie objasní, keď sa zmenia funkčné stavy tela ( Danilovej, 1992). Delta rytmus u zdravého dospelého človeka v pokoji teda prakticky chýba, ale dominuje EEG vo štvrtej fáze spánku, ktorá dostala svoje meno podľa tohto rytmu (spánok s pomalou vlnou alebo spánok delta). Naopak, rytmus theta je úzko spojený s emocionálnym a duševným stresom. Niekedy sa označuje ako stresový rytmus alebo rytmus napätia. U ľudí je jedným z EEG symptómov emocionálneho vzrušenia zvýšenie rytmu theta s frekvenciou oscilácií 4-7 Hz, ktoré sprevádza prežívanie pozitívnych aj negatívnych emócií. Pri vykonávaní mentálnych úloh sa môže zvýšiť aktivita delta aj theta. Posilnenie poslednej zložky navyše pozitívne koreluje s úspešnosťou riešenia problémov. Vo svojom pôvode je rytmus theta spojený s kortiko-limbický interakcia. Predpokladá sa, že zvýšenie theta rytmu počas emócií odráža aktiváciu mozgovej kôry z limbického systému.
Prechod zo stavu pokoja do napätia je vždy sprevádzaný desynchronizačnou reakciou, ktorej hlavnou zložkou je vysokofrekvenčná beta aktivita. Duševná aktivita u dospelých je sprevádzaná zvýšením sily beta rytmu a výrazný nárast vysokofrekvenčnej aktivity sa pozoruje počas duševnej aktivity, ktorá zahŕňa prvky novosti, zatiaľ čo stereotypné, opakujúce sa mentálne operácie sú sprevádzané jej poklesom. Zistilo sa tiež, že úspešnosť vykonávania verbálnych úloh a testov na vizuálno-priestorové vzťahy je pozitívne spojená s vysokou aktivitou EEG beta rozsahu ľavej hemisféry. Podľa niektorých predpokladov je táto aktivita spojená s odrazom aktivity mechanizmov na snímanie štruktúry podnetu, vykonávanej neurónovými sieťami, ktoré produkujú vysokofrekvenčnú aktivitu EEG (pozri Čítanka 2.1; Čítačka 2.5).

Magnetoencefalografia - registrácia parametrov magnetického poľa určená bioelektrickou aktivitou mozgu. Tieto parametre sa zaznamenávajú pomocou supravodivých kvantových interferenčných senzorov a špeciálnej kamery, ktorá izoluje magnetické polia mozgu od silnejších vonkajších polí. Metóda má množstvo výhod oproti registrácii tradičného elektroencefalogramu. Najmä radiálne zložky magnetických polí zaznamenané z pokožky hlavy nepodliehajú takým silným deformáciám ako EEG. To umožňuje presnejšie vypočítať polohu generátorov EEG aktivity zaznamenanej z pokožky hlavy.