الکتروانسفالوگرافی(EEG)

الکتروانسفالوگرافی یکی از ارزان ترین و ساده ترین روشهای ثبت سیگنال مغزی(eeg) است. ثبت سیگنال مغزی(eeg) غیرتهاجمی هست. این سیگنال رزولوشن زمانی خیلی خوبی دارد ولی به خاطر اینکه الکترودها در سطح جمجمه فرد قرار میگیرد، فعالیت ثبت شده، برایند میلیون ها نورون هست و همین باعث می شود که رزولوشن مکانی خوبی نداشته باشد. برای پردازش سیگنال مغزی(eeg)  لازم هست که شناخت مناسبی از آن داشته باشیم.

الکتروانسفالوگرافی(نوار مغزی)

نوار مغزی یا الکتروانسفالوگرافی (Electroencephalography) یا الکترومغزنگاری، ثبت فعالیت الکتریکی مغز است، این تکنیک شامل اخذ سیگنال توسط الکترودهای سطحی، بهبود سیگنال (معمولاً تقویت و حذف نویز)، چاپ سیگنال و آنالیز آن می‌شود. آنچه روی کاغذ چاپ می‌شود، الکتروانسفالوگرام نامیده می‌شود.
مغز انسان دارای میلیاردها سلول عصبی است. این سلولها برای برقراری ارتباط با یکدیگر و دیگر سلولهای بدن ، پیامهای عصبی رد و بدل می کنند. پیامهای عصبی ماهیت الکتریکی-شیمیایی دارند. در اینجا بیشتر ماهیت الکتریکی پیام های عصبی مدنظر است و به آن سیگنال الکتریکی گفته می شود. جهت ثبت سیگنال های الکتریکی مغز می توان از دستگاه EEG یا Electroencephalography استفاده کرد. این دستگاه با استفاده از الکترودهایی که در سطح سر قرار می گیرند، سیگنال های الکتریکی مغز را ثبت می کند. الکترودها به منظور دریافت سیگنال در مکانهای خاصی از سر قرار می¬گیرند. خروجی این الکترودها به ورودی تقویت کننده EEG متصل می شود و پس از انجام تقویت و فیلتر شدن، مورد استفاده قرار می گیرد.

دستگاه ثبت سیگنال EEG

ماشین‌های EEG بالینی، معمولاً شامل ۸، ۱۶ یا ۳۲ کانال است. به صورت معمول ۲۰ الکترود روی سر بیمار قرار می‌گیرد که پتانسیل حیاتی مذکور را به پیش تقویت کننده می‌رساند. معمولاً با استفاده از یک سیگنالکالیبراسیون پالسی، سیستم کالیبره می‌شود. سیگنال‌های دریافت شده، تقویت و حذف نویز می‌شود. سیگنال‌ها را می‌توان به همین شکل ثبت کرد یا جهت انجام پردازش‌های بیشتر مانند محاسبه طیف فرکانسی سیگنال و طبقه‌بندی و اعمال الگوریتم‌های تشخیصی، به دیجیتال تبدیل و وارد کامپیوتر کرد. ثبت پتانسیل‌هایی که پس از تحریک‌های بینایی و شنوایی ثبت می‌شوند را پتانسیل‌های برانگیخت (evoked potential) می‌نامند. می‌توان این گونه تفسیر کرد که قسمت اعظم سیگنالی که از این طریق ثبت می‌شود در نتیجه محرک‌های بینایی یا شنوایی است. از این یافته‌ها می‌توان در مطالعه اعصاب مربوط به این دو حس استفاده کرد.

خصوصیات امواج مغزی(eeg)

دامنه امواج مغزی قابل ثبت در سطح جمجمه بسیار ضعیف و در حدود 100-0 میکرو ولت و فرکانس آنها در حدود 100-0/5 هرتز است. امواج مغزی را می توان بر اساس فرکانس آنها به دسته های زیر طبقه بندی کرد:

سیگنال EEG به طور کلی به 5 باند فرکانسی تقسیم می‌شود:

ریتم دلتا:1- 4 Hz

• دارای بیشترین دامنه در بین موج‌ها می‌باشد.
• آهسته ترین موج در بین موج‌ها می باشد.
• این موج آهسته در تمام سطوح خواب، مخصوصا در سطوح 4 و 5 خواب مشاهده می‌شود.
• امواج مغزی افراد بالغ در هنگام خواب، امواج مغزی کودکان و قویترین ریتم در طول خواب می‌باشد.

ریتم تتا: 4 – 7 Hz

• این موج مرتبط با فعالیت ناخودآگاه ذهن است. در مدیتیشن و ریلکسیشن عمیق مشاهده می‌شود.
• مرتبط با حالت خواب آلودگی نوجوانان و حالت مدیتیشن بزرگسالان است.
• وجود این موج در بزرگسالان غیرعادی هست ولی در کودکان کمتر از 13 سال عادی هست.

ریتم آلفا: 8- 12 Hz

• در تمام افراد مشاهده می‌شود.
• در بزرگسالان زمانی که به صورت چشم بسته relaxation انجام می‌دهند مشاهده می‌شود.
• در مناطق parietal و occipital مغز ایجاد می‌شود.

ریتم بتا: 12 – 30 Hz

• مربوط به حالت هوشیاری و انجام فعالیت در حالت مشغول بودن ذهن و استرس و نگرانی ایجاد می‌شود.

ریتم گاما: 30 – 100 Hz

• مربوط به حالت هوشیاری و انجام فعالیت زمانی که یک تصور ذهنی انجام شود ایجاد میگردد.

مقدار امواج فوق به عوامل متعددی از جمله وضعیت فعلی فرد (خواب بودن ، بیدار بودن ، باز یا بسته بودن چشم و …) سن ، جنسیت و … بستگی دارد و متخصصان با توجه به این ویژگی ها ، وضعیت افراد را مورد بررسی قرار می دهند. اما به طور کلی می توان گفت که یک رابطه عمومی بین درجه فعالیت مغزی و فرکانس متوسط امواج الکتروانسفالوگرام وجود دارد. بدین صورت که فرکانس متوسط امواج به تدریج با زیاد شدن درجه فعالیت مغز افزایش می یابد.

الکترود های ثبت EEG

الکترودهای EEG، جریان‌های یونی را از بافت سربرال به صورت ولتاژ اخذ کرده و به پیش‌ تقویت‌کننده های  EEG، منتقل می‌کند. مشخصات الکترود در ثبت، بسیار مهم است. معمولاً در صفحات این الکترودها، از کلرید نقره – نقره (Ag-AgCl) استفاده می‌شود. معمولاً پنج نوع الکترود جهت ثبت EEG  به کار می‌رود:

• الکترود پوست سر، کاپ‌ها، دیسک‌های پد نقره، میله‌هایی از جنس فولاد ضد زنگ و سیم‌های نقره کلریده شده،
• الکترودهای sphenoidal: در این الکترودها، نقره عایق و سیم لخت که نوک آن کلریده شده به صورت متناوب قرار گرفته و به وسیله بافت ماهیچه توسط یک سوزن در جای خود قرار می‌گیرد،
• الکترودهای Nasopharyngeal: میله نقره‌ای با توپ نقره که از طریق سوراخ بینی وارد می‌شود
• الکترودهای Electrocorticoyraphic: فیلترهای کتانی خیس خورده در محلول سالین که روی سطح مغز قرارداده می‌شود.
• الکترودهای اینتراسربرال: دسته‌های سیم‌های پلاتین یا طلای پوشیده شده از تفلون که در فواصل مختلف از نوک دسته بریده شده است و برای تحریک الکتریکی مغز به کار می‌رود.

الکترودهای کاپ یا دیسک، قابلیت استفاده مجدد دارد، هر بار با استفاده از یک کرم هادی روی پوست سر قرار می‌گیرد. قبل از قراردادن الکترود بایستی، چربی‌های نقطه مورد نظر در سر را با الکل یا استون پاک کرد. دامنه، فاز و فرکانس سیگنال‌های EEG به طرز قرار گرفتن الکترودها بستگی دارد. الکترودگذاری سطحی (روی سطح پوست) طبق یک الگوی استاندارد انجام می‌گیرد.

روش های ثبت سیگنال EEG

دو روش برای ثبت سیگنال های EEG استفاده می شود که عبارت اند از:

• ثبت نسبت به مرجع: در این روش پتانسیل تمام الکترودها نسبت به یک مرجع سنجیده می شود.
• ثبت دو قطبی: در این روش اختلاف پتانسیل بین دو الکترود دلخواه بنا به انتخاب کاربر ثبت می شود و لذا در اینجا مرجع مشخصی وجود ندارد.

نحوه چیدمان الکترودها

برای داشتن امکان مقایسه نتایج ثبت سیگنال مغزی و امکان تعمیم نتایج ، یک شیوه چیدمان الکترود به عنوان استاندارد بین لمللی شناخته شده است. این چیدمان جهانی الکترودها که به عنوان استاندارد 20-10 شناخته می شود ، امکان پوشاندن تقریباً تمام نواحی سر را توسط الکترودها فراهم می کند. انتخاب محل الکترودها بر اساس نقاط ویژه استخوان جمجمه انجام پذیرفته است. الکترودها در نواحی تلاقی سطوح استخوان جمجمه قرار می گیرند و سایر الکترودهای میانی بر اساس 10 و 20 درصد کل فاصله چیده خواهند شد. در شکل زیر این چیدمان نشان داده شده است.

کاربردهای بالینی

نتایج حاصل از مغزنگاره (انسفالوگرام) را نمی‌توان به صورت مستقیم و تنها با مشاهده سیگنال مورد بررسی و تفسیر قرار داد و از روی آن ناهنجاری را تشخیص داد. معمولاً طیف فرکانسی این سیگنال حاوی اطلاعات مفیدی است که کاربردهای تشخیصی و تحقیقاتی از جمله موارد زیر دارد:

1. کمک به تشخیص و تعیین محل آسیب مغزی سربرال
2. کمک به مطالعهصرع( حملات گذرای برگشت‌پذیر عمل مغز دچار مشکل با حس نامنظم و فعالیت حرکتی نظیر تشنج)
3. کمک به تشخیص اختلالات روانی
4. کمک به مطالعهخواب
5. اجازه مشاهده و آنالیز پاسخ‌های مغز به محرک‌های سنسوری
6. واسط مغز و کامپیوتر

موفق باشید.