Elektroencefalogram mózgu - zasada działania i metody stosowania

Jeżeli osoba będąca w stanie spoczynku psychicznego i fizycznego przyłoży elektrody do głowy i poprzez wzmacniacz podłączy je do urządzenia rejestrującego, wówczas można złapać wibracje elektryczne… Wibracje te pochodzą z kory mózgowej i są związane ze szczególną aktywnością nerwową. Są one również rejestrowane bezpośrednio z mózgu, gdy czaszka jest otwierana podczas operacji.

Obecność rytmicznych, spontanicznie występujących oscylacji elektrycznych w mózgu została stwierdzona w 1875 roku przez rosyjskiego fizjologa V. Ya Danilevsky'ego i angielskiego naukowca Richarda Cato, niezależnie od siebie, eksperymentujących na zwierzętach z otwartą czaszką.

Następnie wykazano, że możliwe jest rejestrowanie prądów elektrycznych mózgu przez skórę i kości nienaruszonej czaszki. To posłużyło jako podstawa do przejścia do badania tych zjawisk u ludzi.

Najbardziej interesującą cechą drgań elektrycznych ludzkiego mózgu jest ich charakterystyczny, niemal regularny rytm o częstotliwości około 10 Hz – są to tak zwane fale alfa.Na ich tle widoczne są częstsze oscylacje - fale beta o częstotliwości 13 - 30 Hz i fale gamma o częstotliwości 60 - 150 Hz i powyżej. Obserwuje się również wolniejsze oscylacje - fale 1 - 3 - 7 Hz.

Elektryczny przebieg mózgu nazywany jest elektroencefalogramem, a dział elektrofizjologii, który bada wzorce aktywności elektrycznej w mózgu, nazywa się elektroencefalografią (EEG).Elektroencefalogramy nadają się do analizy matematycznej Fouriera.

Elektroencefalografia ma ogromne znaczenie w teoretycznych badaniach czynności mózgu, a także w praktycznych celach diagnozowania chorób mózgu.

Aby chronić obiekt przed zewnętrznymi polami elektromagnetycznymi, umieszcza się go w ekranowanym pomieszczeniu. Źródła błędów akwizycji elektroencefalogramu: potencjał skóry i mięśni, elektrokardiogram, pulsacja tętnic, ruch elektrod, ruch powiek i gałek ocznych, szum wzmacniacza.

Najlepszy elektroencefalogram uzyskuje się od osoby w całkowitym spoczynku: osoba lepiej siedzi lub leży (ale nie śpi) w ekranowanym, dźwiękoszczelnym ciemnym pokoju w wygodnej pozycji, odizolowana od bodźców zewnętrznych iw całkowitym spoczynku.

Ta okoliczność jest bardzo ważna. Często u osób, które zgłaszają się do gabinetu po raz pierwszy, rejestracja elektroencefalogramu jest utrudniona ze względu na ich czujność i lęk przed nietypowym otoczeniem.

Ludzie różnią się od siebie wrodzonymi cechami EEG. W niektórych bardzo łatwo jest wykryć prawidłowy rytm fal alfa, w innych nie jest on w ogóle rejestrowany.

Elektroencefalogramy różnią się także kształtem, amplitudą, czasem trwania, regularnością fal alfa, a także lokalizacją, liczbą i intensywnością innych fal - beta, delta i gamma.

Warto zwrócić uwagę na zaskakującą stałość podstawowych cech elektroencefalogramu człowieka, ustaloną przez powtarzane badania przez wiele miesięcy.

Zwykle można z góry wiedzieć, jak szybko zostanie ustalony prawidłowy elektroencefalogram u dobrze przebadanego podmiotu i jakie są jego cechy charakterystyczne. Jednak obok dużej stałości cech charakterystycznych indywidualnego elektroencefalogramu osoby zdrowej, istnieje również jego duża zmienność fizjologiczna, nawet w ciągu tego samego dnia.

Nieodzownym warunkiem uzyskania regularnego elektroencefalogramu osoby jest wyjątkowy odpoczynek mózgu na jawie. Zrozumiałe jest, jak trudne może być osiągnięcie tego w stanie energetycznym, wyłączając aktywność mózgu.

Obserwując godzinami, dzień po dniu, elektryczne wibracje zachodzące w korze mózgowej danej osoby, można zobaczyć, że mózg często przypomina lustro, odzwierciedlające to, co się w danej chwili robi.

Czasami regularne rytmy mózgu nagle zanikają samoistnie, pojawiają się oscylacje o wysokiej częstotliwości lub pojawiają się specjalne prądy mięśniowe. Oznacza to, że osoba o czymś pomyślała, wykonała jakiś ruch, coś sobie wyobraziła. Zmienność elektroencefalogramu odzwierciedla wahania pobudliwości ośrodkowego układu nerwowego.

Jeśli poprosisz osobę o wykonanie jakiejś pracy umysłowej, na przykład rozwiązanie problemu reprezentującego trudną sytuację, możesz zaobserwować zanik regularnego rytmu fal alfa i pojawienie się oscylacji o wysokiej częstotliwości. Podczas intensywnej pracy umysłowej fale alfa są zastępowane przez wyładowania o wysokiej częstotliwości 500-1000 Hz, trwające przez cały czas trwania aktywności umysłowej, po zakończeniu których fale alfa są przywracane.

Oscylacje o wysokiej częstotliwości związane z aktywnością umysłową mogą trwać przez długi czas. U ucznia, który zwykle ustala prawidłowy rytm mózgu, rejestracja EEG staje się trudna — obserwuje się jedynie oscylacje o wysokiej częstotliwości. Okazało się, że w wolne od eksperymentów dni był zajęty przygotowaniami do egzaminów.

U innego pacjenta, który z zaskakującą łatwością miał normalnie regularny elektroencefalogram, raz zaobserwowano tylko oscylacje o wysokiej częstotliwości. Okazało się, że rysował przez dwie godziny przed eksperymentem.

Ogólnie rzecz biorąc, normalny rytm fal alfa jest charakterystyczny dla ludzkiego mózgu w stanie spokoju, a oscylacje o wysokiej częstotliwości, fale beta i gamma, są związane z jego aktywnością.

Rytmiczna aktywność mózgu, oprócz obszaru motorycznego, rozpoczyna się u osoby zaledwie miesiąc po urodzeniu; rozwija się najwyraźniej równocześnie z aktywnością korową, gdy dziecko zaczyna rozpoznawać i chwytać przedmioty.

Ponieważ w tym wieku jest inny niż u dorosłych, elektroencefalogram stopniowo się zmienia, dopiero w wieku 11-12 lat zbliża się do normy dla osoby dorosłej.Rytmiczna aktywność mózgu trwa we śnie, ale zmienia się, staje się bardziej uproszczona i pojawiają się płynne, powolne wibracje.

Warto zauważyć, że rytmu mózgu śpiącego nie zakłóca na przykład hałas samochodu z sąsiedniego pokoju czy dźwięk klaksonu z ulicy, ale jeśli w pokoju słychać jakiś dźwięk, np. na przykład szelest papieru, związany z faktem, że ktoś jest w pokoju. mózg śpiącego się zmienia. Wynika to z obecności „punktów obserwacyjnych w mózgu”, które są aktywne podczas snu.

Za pomocą metody elektroencefalograficznej można obiektywnie obserwować i rejestrować te złożone zmiany w aktywności mózgu związane z pewnym subiektywnym odczuciem.

W chorobie mózgu pojawiają się fale o specjalnym kształcie i czasie trwania. W guzach mózgu pojawiają się wolne fale o częstotliwości 1-3 Hz, które nazywa falami delta. Fale delta są rejestrowane, gdy są odbierane z punktu na czaszce bezpośrednio nad guzem, podczas gdy są odbierane z innych obszarów mózgu, które nie są odbierane przez guz, rejestrowane są normalne fale. Pojawienie się fal delta w części mózgu objętej guzem determinowane jest zwyrodnieniem kory mózgowej w tym miejscu.

W ten sposób elektroencefalogram pomaga rozpoznać obecność guza i jego dokładną lokalizację. Fale delta w elektroencefalogramie występują również w innych stanach patologicznych mózgu.

W niektórych urazach: patologiczne fale delta obserwuje się w elektroencefalogramie wiele lat po urazie głowy.

Rytmy ludzkiego mózgu zmieniają się lub całkowicie zanikają wraz z utratą przytomności spowodowaną różnymi przyczynami, zmieniają się wraz z brakiem tlenu.I tak w eksperymentach badających wpływ oddychania mieszaniną powietrza o obniżonej zawartości tlenu, która spowodował utratę przytomności, rejestrowane są grupy fal kolczastych, o wyjątkowym napięciu, tak jakby mózg stracił jakiś hamulec.

Te same spazmatyczne powolne fale zostały zarejestrowane u osób nieprzytomnych z powodu wstrząsu mózgu bezpośrednio po urazie głowy. W niektórych chorobach mózgu rejestrowane są potencjały o wysokiej częstotliwości (na przykład w schizofrenii) lub naprzemienność fali wolnej i fali (w padaczce).

Metoda elektroencefalografii jest niezbędna do diagnozowania i badania chorób mózgu. Jeśli chodzi o znaczenie teoretyczne, elektroencefalografia, pozwalająca zarejestrować stan pobudliwości kory mózgowej, otwiera dostęp do bezpośredniego badania procesów wzbudzenia i hamowania w ludzkim mózgu, których stosunek jest uważany za główne mechanizmy aktywności nerwowej .