Das Elektroenzephalogramm (EEG) ist ein Test zur Aufzeichnung und Bewertung der bioelektrischen Aktivität des Gehirns. Die elektrischen Potentiale werden durch Elektroden auf der Kopfhaut des Patienten erhalten.
Die Aufzeichnungen können über ein EEG auf sich bewegendes Papier gedruckt oder auf einem Monitor angezeigt werden. Die elektrische Aktivität des Gehirns kann unter basalen Bedingungen von Ruhe, Wachheit oder Schlaf gemessen werden.
Das EEG wird unter anderem zur Diagnose von Epilepsie, Schlafstörungen, Enzephalopathien, Koma und Hirntod verwendet. Kann auch in der Forschung eingesetzt werden.
Es wurde früher verwendet, um fokale Hirnstörungen wie Tumore oder Schlaganfälle zu erkennen. Heute werden Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) eingesetzt..
Artikelverzeichnis
Die Geschichte des EEG beginnt 1870, als Fristsch und Hitzig, Ärzte der preußischen Armee, mit dem Gehirn von Soldaten nachforschten. Diese wurden in der Schlacht von Sedan entdeckt. Sie erkannten bald, dass durch die Stimulation einiger Gehirnbereiche durch galvanischen Strom Bewegungen im Körper erzeugt wurden.
Es war jedoch 1875, als der Arzt Richard Birmick Caton bestätigte, dass das Gehirn elektrische Ströme erzeugte. Anschließend konnte der Neurologe Ferrier mit dem „Faradic Current“ experimentieren und motorische Funktionen im Gehirn lokalisieren.
1913 führte Vladimir Pravdich-Neminsky als erster ein sogenanntes "Elektrokerebrogramm" durch, bei dem das Nervensystem eines Hundes untersucht wurde. Bis zu diesem Moment wurden alle Beobachtungen an entdeckten Gehirnen gemacht, da es keine Vergrößerungsverfahren gab, die das Innere des Schädels erreichten..
1920 begann Hans Berger mit dem Experimentieren mit Menschen und 9 Jahre später entwickelte er eine Methode zur Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns. Er prägte den Begriff "Elektroenzephalogramm", um die Aufzeichnung elektrischer Schwankungen im Gehirn zu charakterisieren.
Dieser deutsche Neurologe war derjenige, der den „Berger-Rhythmus“ entdeckte. Das heißt, die aktuellen „Alpha-Wellen“, die aus elektromagnetischen Schwingungen bestehen, die von der synchronen elektrischen Aktivität des Thalamus herrühren..
Berger, trotz seiner großen Entdeckung, kann ich diese Methode aufgrund seiner begrenzten technischen Kenntnisse nicht weiterentwickeln.
1934 konnten Adrian und Matthews bei einer Demonstration in der Physiological Society (Cambridge) den „Berger-Rhythmus“ verifizieren. Diese Autoren entwickelten bessere Techniken und zeigten, dass der regelmäßige und breite Rhythmus von 10 Punkten pro Sekunde nicht vom gesamten Gehirn, sondern von den visuellen Assoziationsbereichen herrührte.
Später bestätigte Frederic Golla, dass es bei bestimmten Krankheiten zu Veränderungen der rhythmischen Schwingungen der Gehirnaktivität kam. Dies ermöglichte große Fortschritte bei der Erforschung der Epilepsie und wurde sich der Schwierigkeit dieses Problems und der Notwendigkeit bewusst, das Gehirn umfassend zu untersuchen. Fisher und Lowenback konnten 1934 die epileptiformen Peaks bestimmen.
Schließlich entwickelte William Gray Walter, ein amerikanischer Neurologe mit Erfahrung in der Robotik, seine eigenen Versionen des EEG und fügte Verbesserungen hinzu. Dank dessen ist es jetzt möglich, die verschiedenen Arten von Gehirnwellen zu erfassen, von Alpha-Wellen bis Delta-Wellen..
Ein Standard-EEG ist ein schmerzloser, nicht-invasiver Scan, bei dem Elektroden mit einem leitfähigen Gel an der Kopfhaut befestigt werden. Es verfügt über einen Aufzeichnungskanal, der die Spannungsdifferenz zwischen zwei Elektroden misst. Typischerweise werden 16 bis 24 Leitungen verwendet.
Die Elektrodenpaare werden kombiniert, um eine sogenannte "Halterung" zu erzeugen, die bipolar (quer und längs) und monopolar (referenziell) sein kann. Die bipolare Montage wird verwendet, um den Spannungsunterschied in Bereichen der Gehirnaktivität aufzuzeichnen, während der Monopolare eine aktive Gehirnzone mit einer anderen ohne Aktivität oder neutrale Aktivität vergleicht.
Der Unterschied zwischen einer aktiven Zone und dem Durchschnitt aller oder einiger aktiver Elektroden kann ebenfalls gemessen werden..
Invasive Elektronen (im Gehirn) können verwendet werden, um schwer zugängliche Bereiche wie die mesiale Oberfläche des Temporallappens im Detail zu untersuchen..
Manchmal kann es notwendig sein, Elektroden nahe der Oberfläche des Gehirns einzuführen, um die elektrische Aktivität in der Großhirnrinde zu erfassen. Die Elektroden werden normalerweise durch einen Einschnitt im Schädel unter der Dura (einer der Schichten der Hirnhäute) platziert..
Dieses Verfahren wird als Elektrokortikographie bezeichnet und zur Behandlung resistenter Epilepsie und für Forschungszwecke eingesetzt.
Es gibt ein standardisiertes System für die Elektrodenplatzierung, das als "10-20-System" bekannt ist. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen den Elektroden 10% oder 20% in Bezug auf die Frontachsen (von vorne nach hinten) oder quer (von einer Seite des Gehirns zur anderen) betragen muss..
Es müssen 21 Elektroden platziert werden, und jede Elektrode wird an einen Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen. Verstärker verteilen die Spannung zwischen der aktiven Elektrode und der Referenzelektrode 1000- bis 100.000-mal.
Derzeit wird das analoge Signal nicht verwendet und es werden digitale Verstärker verwendet. Das digitale EEG hat große Vorteile. Zum Beispiel erleichtert es die Analyse und Speicherung des Signals. Darüber hinaus können Parameter wie Filter, Empfindlichkeit, Aufnahmezeit und Montage geändert werden.
EEG-Signale können mit Open-Source-Hardware wie OpenBCI aufgezeichnet werden. Andererseits kann das Signal von freier Software wie EEGLAB oder der Neurophysiological Biomarker Toolbox verarbeitet werden..
Das elektroenzephalographische Signal wird aus der Differenz des elektrischen Potentials (ddp) dargestellt, das zwischen zwei Punkten auf der Schädeloberfläche besteht. Jeder Punkt ist eine Elektrode.
Unser Gehirn arbeitet durch elektrische Impulse, die durch unsere Neuronen wandern. Diese Impulse können rhythmisch sein oder nicht und werden als Gehirnwellen bezeichnet. Der Rhythmus besteht aus einer regelmäßigen Welle, die die gleiche Morphologie und Dauer hat und ihre eigene Frequenz beibehält.
Wellen werden nach ihrer Frequenz klassifiziert, dh nach der Häufigkeit, mit der sich die Welle pro Sekunde wiederholt, und sie werden in Hertz (Hz) ausgedrückt. Die Frequenzen haben eine bestimmte topografische Verteilung und Reaktivität. Der größte Teil des auf der Kopfhaut beobachteten Gehirnsignals liegt in einem Bereich zwischen 1 und 30 Hz.
Andererseits wird auch die Amplitude gemessen. Dies wird aus dem Vergleich des Abstands zwischen der Grundlinie und der Spitze der Welle bestimmt. Die Wellenmorphologie kann in Spitzenwellenkomplexen und / oder scharfen, langsamen Wellen scharf und spitz sein..
Im Elektroenzephalogramm können 4 Hauptbandbreiten beobachtet werden, die als Alpha, Beta, Theta und Delta bekannt sind..
Sie bestehen aus breiten Wellen, deren Frequenz zwischen 14 und 35 Hz liegt. Sie treten auf, wenn wir wach sind und Aktivitäten ausführen, die intensive mentale Anstrengungen erfordern, z. B. eine Prüfung ablegen oder studieren.
Sie haben eine größere Amplitude als die vorherigen und ihre Frequenz schwankt zwischen 8 und 13 Hz. Sie entstehen, wenn die Person entspannt ist, ohne nennenswerte mentale Anstrengungen zu unternehmen. Sie erscheinen auch, wenn wir unsere Augen schließen, träumen oder Aktivitäten ausführen, die wir stark automatisiert haben..
Sie haben eine größere Amplitude, aber eine niedrigere Frequenz (zwischen 4 und 8 Hz). Sie spiegeln einen Zustand großer Entspannung vor Beginn des Schlafes wider. Insbesondere ist es mit den frühen Schlafstadien verbunden.
Diese Wellen haben die niedrigste Frequenz von allen (zwischen 1 und 3 Hz). Sie sind mit tieferen Schlafphasen verbunden (Stadien 3 und 4, in denen Sie normalerweise nicht träumen).
Um das EEG durchführen zu können, muss der Patient in einer dunklen Umgebung und mit geschlossenen Augen entspannt sein. Es dauert normalerweise ungefähr 30 Minuten.
Zunächst werden Aktivierungstests wie intermittierende Photostimulation (Anwenden von Lichtreizen mit unterschiedlichen Frequenzen) oder Hyperventilation (regelmäßiges und tiefes Atmen durch den Mund für 3 Minuten) durchgeführt..
Es kann auch Schlaf induzieren oder umgekehrt den Patienten wach halten. Dies hängt davon ab, was der Forscher beobachten oder verifizieren möchte. Dieses Video zeigt die Anwendung bei einem Erwachsenen:
Um ein EEG zu interpretieren, ist es notwendig, die normale Aktivität des Gehirns entsprechend dem Alter und dem Zustand des Patienten zu kennen. Es ist auch notwendig, Artefakte und mögliche technische Probleme zu untersuchen, um Fehlinterpretationen zu minimieren..
Ein EEG kann abnormal sein, wenn eine epileptiforme Aktivität vorliegt (was auf einen epileptischen Prozess hindeutet). Dies kann lokalisiert, verallgemeinert oder mit einem bestimmten und ungewöhnlichen Muster erfolgen.
Es kann auch abnormal sein, wenn langsame Wellen in einem bestimmten Bereich sichtbar gemacht werden oder eine allgemeine Asynchronität festgestellt wird. Es kann auch zu Abnormalitäten in der Amplitude kommen oder wenn eine Linie von der Normalen abweicht.
Gegenwärtig wurden neben der Elektrokortikographie weitere fortgeschrittenere Techniken entwickelt, wie Video-EEG-Überwachung, ambulantes EEG, Telemetrie, Gehirnkartierung..
Es gibt verschiedene Arten von EEGs, die unten aufgeführt sind:
Es wird durchgeführt, wenn sich der Patient im Wachzustand befindet, sodass keine Vorbereitung erforderlich ist. Um die Verwendung von Produkten zu vermeiden, die die Untersuchung beeinträchtigen können, wird eine gute Reinigung der Kopfhaut durchgeführt.
Eine vorherige Vorbereitung ist erforderlich. Der Patient muss vor seiner Leistung 24 Stunden lang wach sein. Dies geschieht, um physiologische Aufzeichnungen der Schlafphasen machen zu können, um Anomalien zu erkennen, die nicht über das Basis-EEG erhalten werden können..
Es ist ein normales EEG, aber seine Besonderheit ist, dass der Patient während des Prozesses auf Video aufgezeichnet wird. Ziel ist es, eine visuelle und elektrische Aufzeichnung zu erhalten, um zu beobachten, ob Anfälle oder Pseudokrisen auftreten.
Es ist eine notwendige Technik, um die zerebrale kortikale Aktivität oder deren Abwesenheit zu beobachten. Dies ist der erste Schritt des sogenannten „Hirntod-Protokolls“. Es ist wichtig, das Gerät für die Extraktion und / oder Transplantation von Organen zu starten.
Das EEG wird bei einer Vielzahl von klinischen und neuropsychologischen Erkrankungen eingesetzt. Hier sind einige seiner Anwendungen:
Das EEG bei Epilepsien ist für die Diagnose von wesentlicher Bedeutung, da es es ermöglicht, es von anderen Pathologien wie psychogenen Krisen, Synkope, Bewegungsstörungen oder Migräne zu unterscheiden.
Es wird auch verwendet, um das epileptische Syndrom zu klassifizieren sowie seine Entwicklung und die Wirksamkeit der Behandlung zu kontrollieren..
Enzephalopathien beinhalten eine Schädigung oder Fehlfunktion des Gehirns. Dank des Elektroenzephalogramms kann festgestellt werden, ob bestimmte Symptome auf ein "organisches" Gehirnproblem zurückzuführen sind oder auf andere psychiatrische Störungen zurückzuführen sind.
Das Elektroenzephalogramm ist nützlich, um die Narkosetiefe zu kontrollieren und zu verhindern, dass der Patient ins Koma fällt oder aufwacht.
Das EEG ist auf Intensivstationen für die Überwachung der Gehirnfunktion unerlässlich. Insbesondere Anfälle, die Wirkung von Beruhigungsmitteln und Anästhesie bei Patienten im induzierten Koma sowie die Überprüfung auf sekundäre Hirnschäden. Zum Beispiel diejenige, die bei einer Subarachnoidalblutung auftreten kann.
Es wird verwendet, um abnormale Veränderungen im Körper zu diagnostizieren, die das Gehirn beeinflussen können. Es ist normalerweise ein notwendiges Verfahren zur Diagnose oder Überwachung von Gehirnerkrankungen wie Alzheimer, Kopfverletzungen, Infektionen oder Tumoren.
Bestimmte elektroenzephalographische Muster können für die Diagnose einiger Pathologien von Interesse sein. Zum Beispiel herpetische Enzephalitis, zerebrale Anoxie, Barbituratvergiftung, hepatische Enzephalopathie oder Creutzfeldt-Jakob-Krankheit.
Bei Neugeborenen kann das EEG Informationen über das Gehirn bereitstellen, um mögliche Anomalien anhand ihrer Lebensdauer zu identifizieren.
Das Elektroenzephalogramm ist notwendig, um den Bewusstseinszustand des Patienten zu beurteilen. Es liefert Daten sowohl zur Prognose als auch zum Grad der Verlangsamung der Gehirnaktivität, so dass eine niedrigere Frequenz eine Verringerung des Bewusstseinsniveaus anzeigen würde.
Es ermöglicht uns auch zu beobachten, ob die Gehirnaktivität kontinuierlich oder diskontinuierlich ist, ob epileptiforme Aktivität vorliegt (was auf eine schlechtere Prognose hinweist) und wie reaktiv auf Reize reagiert (was die Tiefe des Komas anzeigt)..
Darüber hinaus kann dadurch das Vorhandensein von Schlafmustern überprüft werden (die selten sind, wenn das Koma tiefer liegt)..
Das EEG ist sehr wichtig für die Diagnose und Behandlung multipler Schlafstörungen. Der Patient kann im Schlaf untersucht und die Eigenschaften seiner Gehirnwellen beobachtet werden.
Der am häufigsten verwendete Test für Bodenuntersuchungen ist die Polysomnographie. Dies zeichnet zusätzlich zum Einfügen eines EEG gleichzeitig den Patienten auf Video auf. Darüber hinaus können Sie Ihre Muskelaktivität, Atembewegungen, Luftströmung, Sauerstoffsättigung usw. analysieren..
Das Elektroenzephalogramm wird in der Forschung verwendet, insbesondere in den Neurowissenschaften, der kognitiven Psychologie, der Neurolinguistik und der Psychophysiologie. Tatsächlich sind viele der Dinge, die wir derzeit über unser Gehirn wissen, auf Untersuchungen mit EEGs zurückzuführen..
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