دستگاه ثبت سیگنال الکتریکی مغزی EEG (Electroencephalography)

مغز انسان دارای میلیاردها سلول عصبی است. این سلول­ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر و دیگر سلول­های بدن، پیام­های عصبی منتقل می­کنند که این پیام­ها ماهیت الکتریکی-شیمیایی دارند. در این قسمت بیشتر ماهیت الکتریکی پیام­های عصبی مدنظر است که به آن سیگنال الکتریکی گفته می­شود. جهت ثبت سیگنال­های الکتریکی مغز می­توان از دستگاهEEGاستفاده کرد. نخستين بار، کاتون در سال 1875سيگنال EEG را با كمك الكترودهاي داخلي از سطح كورتكس مغز ثبت نمود. اما نخستين كسي كه  سيگنالEEGرا با كمك الكترودهاي سطحي از سطح جمجمه ثبت نمود هانس برگر نام داشت كه در سال 1929 ثبت اين سيگنال و تغيرات آن در موقع خواب و برخي بيماري­ها نظير صرع را معرفی کرد. می­توان گفت که الکتروانسفالوگرام تنها دادهاي است كه از وضعيت مغز و فعاليت آن به طور لحظه­اي و online خبر مي­دهد. با توجه به خصوصيات ويژه اين سيگنال حياتي تحقيقات زيادي انجام گرفته است كه در موارد متعددي به كاربردهاي كلينيكي منتهی شده است. این دستگاه با استفاده از الکترودهایی که در سطح سر قرار می­گیرند، سیگنال­های الکتریکی مغز را ثبت می­کند. الکترودها به منظور دریافت سیگنال در مکان­های خاصی از سر قرار می­گیرند. خروجی این الکترودها به ورودی تقویت کنندهEEGمتصل می­ شود و پس از انجام تقویت و فیلتر شدن، مورد استفاده قرار می­گیرد.

ریتمهای EEG انسان بالغ در حالت بیداری :

در سيگنال EEG مؤلفه­هايي با فركانس­هاي بسيار كم و بسيار زياد ديده مي­شود كه از نظر كلينيكي اهميتي ندارند (مگر در شرايط خاص). به همين دليل در ثبت سیگنال معمول، محدوده­ای از فركانس­ها در نظر گرفته مي­شود كه از نظر فيزيولوژي اعصاب و روان داراي بيشترين اهميت مي­باشد.

اين محدوده بين 1/0 تا 100 هرتز و در حالت محدودتر بين 3/0 تا 70 هرتز مي باشد. در يك فرد طبيعي بالغ بيدار محدوده فركانس­هاي پايين ( 3/0 تا 7 ) هرتز و فركانس­ها بالا (بالاي 30 هرتز) به ندرت ديده مي­شود. امواج غالب در اين افراد، فركانس­هاي متوسط بين 8 تا 13 هرتز و فركانس­هاي بين 14 تا 30 هرتز است. اين ريتم­ها در باندهاي فركانسي زير دسته بندي مي­شوند:

امواج دلتا : زير 5/3 هرتز ،

امواج تتا : بين 4 تا 8 هرتز،

امواج آلفا : بين 8 تا 13 هرتز

امواج بتا : بالاي 13 هرتز.

دامنه سيگنال EEG ثبت شده از روي پوست بطور معمول بين 10 تا 100 ميكرو ولت است و بندرت از 50 ميكرو ولت بيشتر مي­شود. سيگنال­هايي كه از داخل كرتكس ثبت شده­اند داراي دامنه­اي بين 500 تا 1500 ميكرو ولت است. اين نشان مي­دهد كه عبور فعاليت­هاي اصلي كرتكس از لايه‌هاي چرب، پوست، استخوان، مايع نخاعي و … سيگنال اصلي را فيلتر نموده و به شدت تضعيف مي­كند و به تقویت­کننده­های مناسب نیاز است.


روش­های ثبت سیگنال EEG

دو روش برای ثبت سیگنال­هایEEGاستفاده می­شود که عبارت­اند از:

ثبت نسبت به مرجع: در این روش پتانسیل تمام الکترودها نسبت به یک مرجع سنجیده می­شود.

ثبت دو قطبی: در این روش اختلاف پتانسیل بین دو الکترود دلخواه بنا به انتخاب کاربر ثبت می­شود 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 المللی شناخته شده است. این چیدمان جهانی الکترودها که به عنوان استاندارد 20-10 شناخته می­شود، امکان پوشاندن تقریباً تمام نواحی سر را توسط الکترودها فراهم می­کند. انتخاب محل الکترودها بر اساس نقاط ویژه استخوان جمجمه فراهم آمده است. الکترودها در نواحی تلاقی سطوح استخوان جمجمه قرار می­گیرند 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 دستگاهEEG

روش­های مورد استفاده در بررسی عملکرد مغز مانندPET وfMRI ، ضمن داشتن هزینه بالا، گاه دارای عوارض منفی از قبیل تزریق مواد رادیواکتیو، قرار گرفتن در میدان مغناطیسی قوی و ... می­باشد. یکی از مزایایEEGمقرون به صرفه بودن و نداشتن عوارض جانبی است. دستگاهEEG در موارد زیر کاربرد دارد:

کمک به بررسی و مطالعه عملکرد مغز

کمک به تشخیص اختلالات تشنجی و تعیین محل آنها و بررسی صرع

کمک در تشخیص اختلالات کارکردی مغز (اضطراب ، افسردگی و...)

کمک به بررسی اختلالات خواب

کمک به تشخیص مرگ مغزی