Исследование ЭЭГ входит в Стандарты проведения функциональной диагностики при постановке медицинского диагноза. И подкреплены Приказом Министерства здравоохранения РФ от 26 декабря 2016 г. № 997н «Об утверждении Правил проведения функциональных исследований» в разделе «Стандарт оснащения кабинета функциональной диагностики».
Энцефалографами, соответствующим всем требованиям стандартов оснащения кабинетов функциональной диагностики являются современные электроэнцефалографы линейки «Компакт-Нейро» производства ООО НМФ «Нейротех».
Никаких особенных требований к месту, где проводится регистрация ЭЭГ с помощью приборов «Компакт-нейро», не предъявляется, энцефалографы идеально подходят для выездных комиссий (водительская комиссия и комиссия на оружие; периодические комиссии и диагностика) и стационарных мероприятий при проведении рутинных ЭЭГ (стационарно в поликлиниках и медицинских центрах).
Основное назначение
Аппарат электроэнцефалограф – это медицинский прибор для исследования и регистрации электрических процессов, протекающих в головном мозге человека. Сфера применения – контроль мозговой деятельности во время сна, анестезиология, диагностика эпилепсии, изучение различных функций мозга.
Образование и колебание потенциалов головного мозга является результатом физико-химических процессов, лежащих в основе обмена веществ в нервной ткани, перемещение положительных и отрицательных ионов. Одни из этих процессов протекают медленно, другие совершаются циклически и с большой частотой. По существу, источники потенциалов — это скопление клеток с их многочисленными отростками.
Энцефалографы обеспечивают регистрацию электрических колебаний частотой и различаются чувствительностью, скоростью регистрации, числом каналов. ЭЭГ широко используется в диагностических целях при исследовании таких заболеваний, как эпилепсия, алкогольная эпилепсия, новообразования, сосудистые заболевания, последствия черепно-мозговых травм.
Аппарат ЭЭГ работает по следующему принципу:
- На голове человека крепятся электроды, которые улавливают даже мизерные сигналы, возникающие в головном мозге как результат электрических колебаний;
- Небольшой импульс, поступающий из мозга, преобразуется усилителем в более выраженный, который уже можно фиксировать;
- Сигнал усиливается прибором в несколько миллионов раз;
- Наиболее четкими оказываются те электроимпульсы, которые образовались в непосредственной близости от расположенных на голове электродов;
- Электроволны отдаленных уголков мозга фиксируются при исследовании как слабые импульсы.
- Усиленный электрический сигнал преобразуется затем в видимую на компьютерном мониторе кривую линию энцефалограммы.
Производитель и цены на электроэнфцефалографы
При выборе электроэнцефалографа необходимо учесть, где он будет использоваться, какой именно функционал нужен для исследований, прибор какого производителя предпочтительнее.
Научно-медицинская фирма ООО «Нейротех» разработала линейку энцефалографов, различных по функционалу, характеристикам и стоимости.
1. Электроэнцефалограф «КОМПАКт-НЕЙРО» 21 канал.
Данный прибор предназначен для проведения рутинных (по общепринятым методикам) и углубленных исследований биоэлектрической активности головного мозга по произвольно выбираемым протоколам обследования. Основное предназначение системы – диагностика эпилептических изменений в ЭЭГ, регистрация ЭЭГ сна и динамическая оценка функциональной активности мозга. Запись производится по любому количеству (до 21) стандартных электроэнцефалографических отведений в монополярном или в биполярном режиме с возможностью параллельной записи видеоизображения пациента с помощью веб-камеры.
Основные виды обработки ЭЭГ:
- автоматизированный режим выделения артефактов,
- автоматизированный поиск участков патологической активности, в том числе для длительных записей,
- спектральный, корреляционный анализ,
- топографическое 2D и 3D картирование в реальном времени,
- расчеты межполушарной асимметрии, индекса и частоты ритмов.
Стоимость данного энцефалографа составляет примерно 140 000 рублей.
2. Электроэнцефалограф «КОМПАКТ-НЕЙРО» 24 канала.
Прибор позволяет осуществить запись и анализ ЭЭГ по 21-каналу с параллельной регистрацией трех универсальных полиграфических каналов (электрокардиограммы, электромиограммы или электроокулограммы). Основное предназначение системы – диагностика эпилептических изменений в ЭЭГ, регистрация и анализ ЭЭГ сна и динамическая оценка функциональной активности мозга. Запись производится в монополярном, либо в биполярном режиме с возможностью параллельной записи видеоизображения пациента с нескольких видеокамер.
При использовании прибора для рутинных исследований рекомендуется применять силиконовые шлемы, для длительной записи – специальный тканевый шлем с заранее размещенными на нем электродами.
Основные виды обработки ЭЭГ:
- автоматизированный режим выделения артефактов,
- автоматизированный поиск участков патологической активности, в том числе для длительных записей,
- спектральный, корреляционный анализ,
- топографическое 2D и 3D картирование в реальном времени,
- расчеты межполушарной асимметрии, индекса и частоты ритмов
В комплект входят фото- и фоно-стимуляторы.
Купить этот электроэнцефалограф можно по цене около 199 000 рублей .
3. Электроэнцефалограф «НЕЙРОПОЛИГРАФ» беспроводной.
Это устройство представляет собой 24-канальный беспроводной электроэнцефалограф (энцефалограф) и является инновационным решением для проведения длительных мониторинговых записей ЭЭГ. В отличие от конкурентных беспроводных систем он обеспечивает полноценную частотную электроэнцефалографическую полосу, имеет миниатюрные размеры, предельную защиту от двигательных артефактов, а также устойчивую радиосвязь с компьютером в пределах 10-15 м. При отсутствии связи сигнал пишется на внутреннюю SD карту прибора и, после завершения регистрации, без потерь восстанавливается для компьютерного анализа.
Основные виды обработки ЭЭГ:
- автоматизированный режим выделения артефактов,
- автоматизированный поиск участков патологической активности, в том числе для длительных записей,
- спектральный, корреляционный анализ,
- топографическое 2D и 3D картирование в реальном времени,
- расчеты межполушарной асимметрии, индекса и частоты ритмов.
Ориентировочная цена электроэнцефалографа составляет 170 000 рублей.
О производителе
Научно-медицинская фирма «Нейротех» более 25 лет разрабатывает и выпускает надежные электроэнцефалографы экспертного класса.
Документы, подтверждающие качество поставляемой продукции:
- Регистрационное удостоверение Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития;
- Декларация о соответствии;
- Сертификат соответствия.
Дополнительные преимущества при покупке оборудования:
- Гарантия на оборудование — 3 года.
- В случае необходимости возможен выезд специалистов для установки и обучения навыкам работы с системой на рабочем месте заказчика. В этом случае необходима оплата командировочных расходов и работы специалистов.
- При необходимости организуются курсы по обучению работы с продукцией сотрудниками компании в г. Санкт-Петербурге на базе учебного центра СПбИМИ.
Источник: neurotech.ru
Электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод исследования деятельности головного мозга животных и человека; основан на суммарной регистрации биоэлектрической активности отдельных зон, областей, долей мозга. ЭЭГ применяется в современной нейрофизиологии, а также в неврологии и психиатрии.
Работа мозга сопровождается электрической активностью, которую можно записать в виде электроэнцефалограмм. ЭЭГ дает интегральную запись деятельности мозга; наивно ожидать от расшифровки подобной записи, скажем, содержания мысли. Например, специалисты, занимающиеся наладкой и ремонтом компьютеров, прекрасно понимают "язык" импульсных диаграмм или эпюр потенциалов, снимаемых в различных точках электронных схем.
даже такой специалист, как бы тонко он ни чувствовал "пульс" компьютера, сможет сказать только одно — правильно работает компьютер или неправильно. И ни один из них, глядя только на экран осциллографа, на показания других измерительных приборов, не зная схемы машины, принципов ее работы, не сможет сказать, какую же задачу она решает: то ли она вычисляет корень квадратного уравнения, то ли обрабатывает платежную ведомость.
Электрическая активность мозга мала и выражается в миллионных долях вольта; её можно зарегистрировать лишь при помощи специальных высокочувствительных приборов и усилителей, которые называются электроэнцефалографами.
Регистрация ЭЭГ осуществляется наложением на голову металлических пластинок (электродов), которые соединяют проводами со входом аппарата. На выходе получается графическое изображение колебаний разности биоэлектрических потенциалов живого мозга.
Нормальная ЭЭГ
ЭЭГ — сложная кривая, состоящая из волн различных частот и амплитуд. В зависимости от частоты на ЭЭГ различают волны, обозначаемые греческими буквами "альфа", "бета", "дельта" и др.
Альфа-ритм Бета-ритм Дельта-ритм
У здорового человека могут различаться ЭЭГ в зависимости от физиологического состояния (сон и бодрствование, восприятие зрительных или слуховых сигналов, разнообразные эмоции и т. п.). ЭЭГ здорового взрослого человека, находящегося в состоянии относительного покоя, обнаруживает два основных типа ритмов: α-ритм, характеризующийся частотой колебаний в 8-13 Гц, и β-ритм, проявляющийся частотой в 14-30 Гц.
«Отец кибернетики» Н.Винер полагал, что альфа-ритм является «тактовым генератором мозга», группирующим поступающую информацию внутри определенного периода времени, внутри которого разные события воспринимаются как одновременные.
При различных заболеваниях мозга возникают более или менее грубые нарушения нормальной картины ЭЭГ, по которым можно определить тяжесть и локализацию поражения, например выявить область расположения опухоли или кровоизлияния.
Особенности ЭЭГ при различных заболеваниях мозга
Началом клинического применеия ЭЭГ считают середину 30-х годов, когда в США Devis, Jasper и Gibbs обнаружили специфические проявления на ЭЭГ у больных с малыми эпилептическими припадками.
ЭЭГ в диагностике эпилепсии
Наиболее информативной является регистрация ЭЭГ больных с эпилептическими припадками. ЭЭГ является первым и часто единственным неврологическим амбулатораторным исследованием, которое проводится при эпилептических приступах.
В первую очередь ЭЭГ помогает отличить эпилептические приступ от неэпилептических и классифицировать их.
С помощью ЭЭГ можно:
— установить участки мозга, участвующие в провоцировании приступов;
— следить за динамикой действия лекарственных препаратов;
— решить вопрос о прекращении лекарственной терапии;
— идентифицировать степень нарушения работы мозга в межприступные периоды.
Лучшее время для проведения ЭЭГ — не ранее чем через неделю после приступа. Электроэнцефалограмма, сделанная вскоре после приступа, может не показать никаких изменений.
Для понимания этого можно привести аналогию с конденсатором: имеющий нарушения в работе противосудорожных систем мозг накапливает изменения, конденсирует их, что проявляется во все больших нарушениях на ЭЭГ. Во время приступа мозг происходит как бы короткое замыкание, разряжающее накопленные в мозгу изменения.
У нескольких процентов практически здоровых взрослых людей встречаются нарушения биоэлектрической активности мозга в виде различных "эпифеноменов", условно-эпилептиформной активности.
Возможно, такой тип реакции представляет собой врожденную особенность, дающую носителям соответствующих генов некоторые биологические преимущества. Об этом, например, свидетельствует то, что у пилотов высшего класса, обладающих наиболее быстрой реакцией, на ЭЭГ часто встречаются разряды эпилептиформного типа.
У детей без клинических проявлений эпилепсии, но с психопатией, с агрессивным характером и даже просто невротиков обнаруживают "эпифеномены" на ЭЭГ еще чаще. Такая реакция обычно исчезает в более старшем возрасте без всякого лечения. Однако у 14-15% детей впоследствии развивается эпилептическая болезнь.
При больших судорожных приступах с потерей сознания на ЭЭГ могут отмечаться комплексы пик-волна во всех областях мозга (истинная пароксизмальная активность – см. рис.),
а при очаговой эпилепсии изменения выявляются только на ограниченных участках мозга, чаще в височных областях.
У лиц с алкогольной эпилепсией обнаружить судорожную активность на ЭЭГ удается далеко не всегда.
И наоборот, схожие с эпилептическими разрядами изменения могут вызываться движением глаз и мышцами головы, пульсацией кровеносных сосудов, дыхательными движениями, работой сердца, жеванием, глотанием или дотрагиванием до электрода.
Результаты ЭЭГ зависят от возраста больного, лекарств, которые он принимает, времени последнего приступа, наличия тремора (дрожания) головы и конечностей, нарушений зрения, дефектов черепа. Все перечисленные факторы могут влиять на правильное толкование и использование данных ЭЭГ.
Правильное интерпретирование сигналов на ЭЭГ — в какой-то мере искусство.
Большое значение в диагностике поражений мозга имеют функциональные пробы: прерывистое световое раздражение (фотостимуляция), усиленное глубокое дыхание в течение 2-3 мин (гипервентиляция), звуковое раздражение, исследование после бессонной ночи (депривация сна) и др.
При использовании функциональных проб у 90% больных эпилепсией удается выявить изменения ЭЭГ.
Количество обследований ЭЭГ и их частота зависит от того, что необходимо выявить лечащему врачу. Если приступов нет (например, в случае успешного их лечения), то ЭЭГ можно делать примерно 1-2 раза в год. При наличии приступов, изменении лечения или дозы препаратов частота проведения ЭЭГ возрастает.
Диагноз эпилепсия не может быть поставлен при отсутствии клинических проявлений болезни и, наоборот, нельзя исключить этот диагноз при нормальной ЭЭГ, если имеются эпилептические приступы. ЭЭГ только помогает врачу уточнить диагноз и определить форму приступов. Ну и, соответственно, лечению подлежат не изменения в картине ЭЭГ, а сами приступы.
ЭЭГ в диагностике новообразований
Если опухоль располагается близко к поверхности мозга и воздействует преимущественно на кору и подкорковые структуры, на ЭЭГ возникают изменения на стороне поражения. Отмечаются локальные патологические изменения в зоне проекции опухоли — угнетение альфа-ритма, увеличение амплитуды дельта-волн.
Внутримозговые опухоли вызывают значительные общие изменения ЭЭГ, маскирующие очаговые нарушения биопотенциалов. Для более четкого выявления очаговой патологии показано проведение исследований ЭЭГ после дегидратационной и гормональной терапии, приводящей к уменьшению диффузных медленных волн.
При опухолях височной локализации ЭЭГ диагностика с указанием очага патологической электрической активности в височной области наиболее точна (до 90%). Как правило при этом наблюдается очаговая бета-активность.
По современным стандартам, ЭЭГ-исследование может быть рекомендовано как скрининговое исследование при подозрении на новообразование. За счет безвредности, относительной доступности и быстроты проведения при неуверенности врача в диагнозе ЭЭГ может подсказать ему – стоит ли направлять пациента на дополнительное (чаще — томографическое) исследование или нет.
ЭЭГ при сосудистых заболеваниях и после травм
Для раннего периода после сотрясения головного мозга характерно наличие ирритативных изменений, сходных с нарушениями при сосудистых заболеваниях (см. рис.).
В отдаленном периоде ЧМТ особенностью ЭЭГ является наличие синхронности ритмов в различных отведениях, часто – низкоамплитудный характер ЭЭГ. Характерно снижение или инверсия лобно-затылочного градиента альфа-активности.
С помощью ЭЭГ можно:
— следить за динамикой действия лекарственных препаратов;
— оценить степень нарушения работы мозга;
— исследовать функциональное состояние мозга у людей, у которых структурные методы исследования (например, метод магнитно-резонансной томографии) показывают, что мозг "нормален", но дисфункция мозга очевидна клинически (например, при метаболической энцефалопатии).
При данных состояниях наибольшая ценность ЭЭГ не в подтверждении диагноза – саму травму при обследовании «не видно». При повторных исследованиях ЭЭГ помогает оценить скорость и полноту исчезновения признаков нарушения работы мозга. От этого зависит дальнейшее лечение.
Проведение исследования
ЭЭГ совершенно безвредно и безболезненно. Пациент во время обследования сидит в кресле или лежит на кушетке с закрытыми глазами. Для проведения ЭЭГ на голове прикрепляются с помощью специального шлема маленькие электроды, которые соединяются проводами с электроэнцефалографом. Аппарат усиливает потенциалы, полученные с датчиков, в сотни тысяч раз и записывает их на бумагу или в память компьютера.
Если исследование проводится ребенку, то ему необходимо объяснить что его ждет во время исследования и убедить в его безболезненности. Пациент перед исследованием не должен испытывать чувство голода, так как это может вызывать изменения на ЭЭГ. Голова перед ЭЭГ должна быть чисто вымыта — это позволит добиться лучшего контакта электродов с кожей головы и получения более достоверных результатов исследования. С детьми дошкольного возраста необходимо потренироваться в надевании «шлема» (игра в космонавта, танкиста и т.п.) и пребывании в неподвижном состоянии с закрытыми глазами, а также научить глубоко и часто дышать.
Если во время ЭЭГ у пациента случится приступ, то результативность исследования намного возрастает, так как можно будет более точно выявить место нарушения электрической активности мозга. Однако, учитывая интересы безопасности пациента, специально судорожные приступы не провоцируются. Иногда перед ЭЭГ-исследованием больные не принимают лекарства. Этого не следует делать.
ЭЭГ-исследование проводит специально обученный невропатолог, иногда его называют электроэнцефалографистом или нейрофизиологом. Он описывает результаты исследования, и дает свое заключение. Однако поставить окончательный диагноз без более полных клинических данных нейрофизиолог не может. Многие изменения ЭЭГ могут являться неспецифическими, т.е. их точная интерпретация возможна только с учетом клинической картины болезни и иногда после дополнительного обследования.
Диагностическая ценность ЭЭГ
В последнее время электроэнцефалографии часто противопоставляются новые, высокотехнологичные методы для отображения мозговой активности, типа позитронно-эмиссионной или функциональной магнитно-резонансной томографии (ПЭТ и фМРТ). Эти методы обеспечивают детализированное изображение структур мозга, включаемых в функционирование в норме или при повреждении патологическими процессами.
Каковы же преимущества ЭЭГ? Некоторые из них очевидны: ЭЭГ довольно проста в использовании, дешева и не связана с воздействием на испытуемого (неинвазивна). ЭЭГ может быть зарегистрирована около кровати пациента и использоваться для контроля стадии эпилепсии, длительного мониторинга мозговой активности.
Но имеется еще одно, не такое очевидное, но очень ценное преимущество ЭЭГ. Фактически, ПЭТ и фМРТ основаны на измерении вторичных метаболических изменений в ткани мозга, а не первичных (то есть электрических процессов в нервных клетках). ЭЭГ может показать один из основных параметров работы нервной системы – свойство ритмичности, которое отражает согласованность работы разных структур мозга. Следовательно, при записи электрической (а также магнитной) энцефалограммы, нейрофизиолог имеет доступ к фактическим механизмам обработки информации мозга. Это помогает обнаружить схему процессов, задействованных мозгом, показывая не только «где», но и «как» информация обработана в мозге. Именно эта возможность делает ЭЭГ уникальным и безусловно ценным методом диагностики.
Электроэнцефалографические обследования позволяют раскрыть, как человеческий мозг использует свои функциональные резервы.
Источник: www.neuro34.ru
Зачем нужна электроэнцефалограмма
Электроэнцефалограмма применяется с целью определить очаги патологий головного мозга, различные нарушения его функциональности, выявить опухоли, воспалительные процессы и отклонения в кровообращении. Этот способ диагностики – один из методов определения эпилепсии. ЭЭГ позволяет установить причину нарушений работы мозга, установить, насколько эффективным является тот или иной метод лечения и др.
Как делают электроэнцефалограмму
Электроэнцефалограмму делают в спокойной, тихой обстановке – это кабинет, локализованный от внешних факторов раздражения. Пациенту крепят к голове электроды, которые принимают электрические импульсы головного мозга и передают их на электроэнцефалограф.
Перед началом процедуры врач просит обследуемого поморгать для определения погрешности. Далее пациент пребывает в состоянии покоя. Для установления мозговой активности врач воздействует на него внешними раздражителями – светом, просит глубоко и часто подышать и др.
Когда нужна электроэнцефалограмма
Электроэнцефалограмма – это диагностическая процедура исследования головного мозга, проводимая в следующих случаях:
-
черепно-мозговые травмы;
-
хирургическое вмешательство в головной мозг;
-
регулярные головные боли, потеря сознания;
-
нарушение сна;
-
симптомы опухоли;
-
судорожный синдром;
-
травмы шейного отдела позвоночника;
-
воспалительные нейроинфекции;
-
вегетососудистая дистония;
-
задержка детского развития;
-
инсульты и нарушения кровообращения в головном мозге;
-
детский церебральный паралич и др.
ЭЭГ периодически проводят в период лечения и реабилитации, что позволяется установить, насколько эффективна применяемая методика и идет ли на поправку пациент. Процедура не рекомендуется при наличии на голове открытых ран или в случае заболеваний, когда пациент не способен контролировать спокойное состояние. Подробнее: https://o-med.ru/uslugi/eeg/
Источник: health.sarbc.ru
Ученые любят искать первое упоминание своей науки. К примеру, я видел статью, где всерьез утверждалось, что первые опыты по электрической стимуляции мозга были проведены в Древнем Риме, когда кого-то ударил током электрический угорь. Так или иначе, обычно, историю электрофизиологии принято отсчитывать примерно от опытов Луиджи Гальвани (XVIII век). В этом цикле статей мы попробуем рассказать небольшую часть того, что наука узнала за последние 300 лет про электрическую активность мозга человека, про то, какие профиты из всего этого можно извлечь.
Откуда берется электрическая активность мозга
Мозг состоит из нейронов и глии. Нейроны проявляют электрическую активность, глия тоже может это делать, но по-другому [1], [2], и мы на нее сегодня обращать внимания не будем.
Электрическая активность нейронов заключается в перекачивании между клеткой и окружающей средой ионов натрия, калия и хлора. Между нейронами сигналы передаются с помощью химических медиаторов. Когда медиатор, выделяемый одним нейроном, попадает на подходящий рецептор другого нейрона, он может открыть химически активируемые ионные каналы, и впустить в клетку небольшое количество ионов. В результате клетка немного меняет свой заряд. Если в клетку вошло достаточно много ионов (например, сигнал пришел одновременно на несколько синапсов), открываются другие ионные каналы, зависимые от напряжения (их больше), и клетка за считанные миллисекунды активируется целиком по принципу “все или ничего”, после чего возвращается в прежнее состояние. Этот процесс называется потенциалом действия.
Как ее можно зарегистрировать
Лучший способ записать активность отдельных клеток — воткнуть в кору электрод. Это может быть один провод, может быть матрица с несколькими десятками каналов, может быть штырь с несколькими сотнями, а может быть гибкая плата с несколькими тысячами (как тебе такое, илон маск ).
На животных это делают уже давно. Иногда по жизненным показаниям (эпилепсия, болезнь Паркинсона, полный паралич) делают на человеке. Пациенты с имплантами способны печатать текст силой мысли, управлять экзоскелетами, и даже контролировать все степени свободы промышленного манипулятора.
Выглядит впечатляюще, но в ближайшее время в каждую районную поликлинику, и, тем более, к здоровым людям, такие методы не придут. Во-первых, это очень дорого — стоимость процедуры для каждого пациента измеряется сотнями тысяч долларов. Во-вторых, имплантация электродов в кору — все-таки серьезная нейрохирургическая операция со всеми возможными осложнениями и поражением нервной ткани вокруг импланта. В-третьих, сама технология несовершенна — непонятно, что делать с тканевой совместимостью имплантов, и как предотвратить их обрастание глией, в результате чего нужный сигнал со временем перестает регистрироваться. Кроме того, обучение каждого пациента использованию импланта может занимать больше года ежедневных тренировок.
Можно не втыкать провода глубоко в кору, а аккуратно положить на нее — получится электрокортикограмма. Тут сигнал отдельных нейронов уже не зарегистрировать, но можно увидеть активность очень маленьких областей (общее правило — чем дальше от нейронов, тем хуже пространственное разрешение метода). Уровень инвазивности ниже, но все равно нужно вскрывать череп, поэтому этот метод используется в основном для контроля во время операций.
Можно положить провода даже не на кору, а на твердую мозговую оболочку (тонкий череп, который находится между мозгом и настоящим черепом). Тут уровень инвазивности и возможных осложнений еще ниже, но сигнал все еще довольно качественный. Получится эпидуральная ЭЭГ. Всем хорош метод, однако, тут все равно нужна операция.
Наконец, минимально инвазивный метод исследования электрической активности мозга — электроэнцефалограмма, а именно, запись с помощью электродов, которые находятся на поверхности головы. Метод самый массовый, сравнительно дешевый (топовые приборы стоят не дороже нескольких десятков тысяч долларов, а большинство в разы дешевле, расходники практически бесплатны), и имеет самое высокое временное разрешение из неинвазивных методов — можно изучать процессы восприятия, которые занимают считанные миллисекунды. Недостатки — низкое пространственное разрешение и шумный сигнал, который, однако, содержит достаточное количество информации для некоторых медицинских и нейроинтерфейсных целей.
На картинке с потенциалом действия видно, что у кривой есть две основных части — собственно, потенциал действия (большой пик) и синаптический потенциал (маленькое изменение амплитуды перед большим пиком). Логично было бы предположить, что то, что мы регистрируем на поверхности головы, является суммой потенциалов действия отдельных нейронов. Однако, на деле все работает наоборот — потенциал действия занимает около 1 миллисекунды и, несмотря на высокую амплитуду, через череп и мягкие ткани не проходит, а вот синаптические потенциалы за счет большей длительности, хорошо суммируются и регистрируются на поверхности черепа. Это было доказано с помощью одновременной записи инвазивными и неинвазивными методами. Также важно, что активность не каждого нейрона может быть зарегистрирована с помощью ЭЭГ (подробнее тут).
Важно, что в мозге находится около 86 миллиардов нервных клеток (о том, как это можно с такой точностью посчитать, читайте тут), и активность одного нейрона в таком шуме считать невозможно. Однако, какую-то информацию все равно вытащить можно. Представьте себе, что вы стоите в центре футбольного стадиона. Пока фанаты просто шумят и разговаривают между собой, вы слышите равномерный гул, но как только даже небольшая часть присутствующих начинает скандировать кричалку, ее уже можно довольно отчетливо расслышать. Точно так же и с нейронами — на поверхности черепа можно увидеть осмысленный сигнал, только если сразу большое количество нейронов проявляют синхронную активность. Для неинвазивной ЭЭГ это примерно 50 тысяч синхронно работающих нейронов.
Впервые идея померить напряжение на голове человека была реализована в 1924 году довольно интересной личностью. Первая запись ЭЭГ выглядела вот так:
Сложно понять, что означает этот сигнал, но сразу видно, что он не похож на белый шум — в нем заметны веретена колебаний высокой амплитуды и отличающейся частоты. Это альфа-ритм — самый заметный ритм мозга, который можно увидеть невооруженным взглядом.
Сейчас, конечно, ритмы ЭЭГ анализируются не на глаз, а математическими методами, самые простые из которых — спектральные.
Разбитый на полосы спектр Фурье электроэнцефалограммы (источник)
Всего есть несколько полос, в которых обычно анализируют ритмическую активность ЭЭГ, вот самые популярные:
8-14 Гц — Альфа-ритм. Представлен в основном в затылочных зонах. Сильно увеличивается при закрытии глаз, также подавляется при умственном напряжении и увеличивается при расслаблении. Этот ритм производится, когда возбуждение циркулирует между корой и таламусом. Таламус — своего рода маршрутизатор, который решает, как перенаправлять в кору потоки входящей информации. Когда человек закрывает глаза, ему становится нечего делать, он начинает генерировать фоновую активность, которая и вызывает альфа-ритм в коре. Кроме того, важную роль играет default mode network — сеть структур, которые активны во время спокойного бодрствования, но это уже тема для отдельной статьи.
Разновидность альфа-ритма, с которой его легко перепутать — мю-ритм. Он имеет схожие характеристики, но регистрируется в центральных областях головы, где находится моторная кора. Важная особенность — его мощность уменьшается, когда человек двигает конечностями, или даже думает о том, чтобы это сделать.
14-30 Гц — Бета-ритм. Больше выражен в лобных долях мозга. Увеличивается при умственном напряжении.
30+ Гц — Гамма-ритм. Может быть, где-то внутри мозга он и есть, но большая часть того, что можно записать с поверхности, происходит от мышц. Выяснили это следующим образом:
Нужно каким-то образом убрать мышечную активность с головы, чтобы записать ЭЭГ с мышцами и без. К сожалению, нет простого способа отключить мышцы на голове, не отключив их во всем теле. Берем ученого (никто другой на такое бы не согласился), накачиваем его миорелаксантом, в результате чего у него отключаются все мышцы. Проблема — если отключить все мышцы, в том числе диафрагму и межреберные, то он не сможет дышать. Решение — кладем его на ИВЛ. Проблема — он еще и говорить без мышц не может. Решение — наложим ему на руку жгут, чтобы туда не попадал миорелаксант, тогда он может этой рукой подавать сигналы. Проблема — если затянуть эксперимент, то рука отвалится. Решение — прекращаем эксперимент когда ученый перестает чувствовать руку, и надеемся, что все закончится хорошо. Результат — доля в спектре частот ЭЭГ больше 20 Гц на фоне миорелаксанта становится меньше в 10-200 раз, чем выше частота, тем выше падение.
1-4 Гц — Дельта-ритм. Выражен во время фазы, внезапно, дельта-сна (самый глубокий сон), также повышается при стрессе.
Кроме ритмической активности, в ЭЭГ есть еще вызванная. Если мы точно знаем, в какой момент мы показываем человеку стимул (это может быть картинка, звук, тактильное ощущение и даже запах), мы можем посмотреть, какая была реакция именно на этот стимул. Соотношение сигнал-шум такого ответа по отношению к фоновой ЭЭГ довольно низкое, но если мы покажем стимул, к примеру, 10 раз, нарежем ЭЭГ относительно момента предъявления и усредним, то можно получить довольно подробные кривые, которые называют вызванными потенциалами (не путать с потенциалами действия).
Это вызванный потенциал на звук. Подробности оставим психофизиологам — тут нам достаточно понимать, что каждый экстремум что-то да означает. При достаточном усреднении будут видны ответы структур начиная от слухового нерва (I) и заканчивая ассоциативной корой (P2).
Источник: habr.com