Was ist das Elektroenzephalogramm? (EEG)
Das Elektroenzephalogramm (EEG) ist ein Test zur Erfassung und Auswertung der bioelektrischen Aktivität des Gehirns. Die elektrischen Potentiale werden durch Elektroden in der Kopfhaut des Patienten erhalten.
Die Aufzeichnungen können über einen Elektroenzephalographen auf ein sich bewegendes Papier gedruckt oder auf einem Monitor angezeigt werden. Die elektrische Aktivität des Gehirns kann unter den Grundbedingungen Ruhe, Wachheit oder Schlaf gemessen werden.
Das Elektroenzephalogramm wird unter anderem zur Diagnose von Epilepsie, Schlafstörungen, Enzephalopathien, Koma und Hirntod verwendet. Es kann auch in der Forschung eingesetzt werden.
Es wurde früher verwendet, um fokale Hirnstörungen wie Tumore oder Schlaganfälle zu erkennen. Heutzutage werden Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) eingesetzt.
Kurze Geschichte des Elektroenzephalogramms
Die Geschichte des Elektroenzephalogramms beginnt im Jahr 1870, als die Ärzte der preußischen Armee, Fristsch und Hitzig, mit militärischem Verstand nachforschten. Diese wurden in der Schlacht von Sedan entdeckt. Bald erkannten sie, dass durch die Stimulation einiger Gehirnregionen mit galvanischem Strom Bewegungen im Körper erzeugt wurden.
Es war jedoch 1875, als der Arzt Richard Birmick Caton bestätigte, dass das Gehirn elektrische Ströme produzierte. Es war dank seiner Studien mit Mäusen und Affen. Anschließend konnte der Neurologe Ferrier mit dem "Faradic Current" experimentieren und die motorischen Funktionen im Gehirn lokalisieren.
Vladimir Pravdich-Neminsky untersuchte 1913 als erster das Nervensystem eines Hundes. Bis zu diesem Moment wurden alle Erfassungen an ungedeckten Gehirnen durchgeführt, da es keine Vergrößerungsverfahren gab, die in das Innere des Schädels gelangten.
1920 begann Hans Berger mit Menschen zu experimentieren und 9 Jahre später entwickelte er eine Methode zur Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns. Er prägte den Begriff "Elektroenzephalogramm", um die Aufzeichnung von elektrischen Schwankungen des Gehirns zu charakterisieren.
Dieser deutsche Neurologe war derjenige, der den "Rhythmus von Berger" entdeckte. Das heißt, die aktuellen "Alpha-Wellen", die aus elektromagnetischen Schwingungen bestehen, die aus der synchronen elektrischen Aktivität des Thalamus stammen.
Berger, trotz seiner großen Entdeckung, kann ich in dieser Methode aufgrund seiner begrenzten technischen Kenntnisse nicht weiterkommen.
Im Jahr 1934 konnten Adrian und Matthews bei einer Demonstration in der Physiology Society (Cambridge) den "Berger-Rhythmus" überprüfen. 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 herrührt.
Anschließend bestätigte Frederic Golla, dass es bei bestimmten Krankheiten zu Veränderungen der rhythmischen Oszillationen der Gehirnaktivität kam.
Dies ermöglichte große Fortschritte bei der Erforschung der Epilepsie, wobei man sich der Schwierigkeit dieses Themas und der Notwendigkeit bewusst wurde, das Gehirn auf ganzheitliche Weise zu untersuchen. Fisher und Lowenback konnten 1934 die epileptiformen Peaks bestimmen.
Schließlich entwickelte William Gray Walter, ein nordamerikanischer Neurologen-Experte für Robotik, seine eigenen Versionen des Elektroenzephalogramms und fügte Verbesserungen hinzu. Dank ihm ist es nun möglich, die verschiedenen Arten von Gehirnwellen zu erfassen, von den Alphawellen bis zum Delta.
Wie funktioniert ein Elektroenzephalogramm?
Ein Standard-Elektroenzephalogramm ist ein nicht-invasiver und schmerzloser Scan, bei dem Elektroden mit einem leitfähigen Gel an der Kopfhaut angebracht werden. Es verfügt über einen Aufzeichnungskanal, der die Spannungsdifferenz zwischen zwei Elektroden misst. Normalerweise werden 16 bis 24 Leitungen verwendet.
Die Elektrodenpaare werden zu einer sogenannten "Montage" kombiniert, die bipolar (quer und längs) und monopolar (referentiell) sein kann. Die bipolare Anordnung wird verwendet, um die Spannungsdifferenz in Bereichen der Gehirnaktivität aufzuzeichnen, während der Monopolar einen aktiven Gehirnbereich mit einem anderen Bereich 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 Elektrosphären (im Gehirn) können verwendet werden, um schwer zugängliche Bereiche wie die mesiale Oberfläche des Temporallappens im Detail zu untersuchen.
Manchmal kann es auch erforderlich sein, Elektroden in der Nähe der Gehirnoberfläche einzuführen, um die elektrische Aktivität der Großhirnrinde zu erfassen. Die Elektroden befinden sich normalerweise durch einen Einschnitt in den Schädel unterhalb der Dura (einer der Schichten der Hirnhaut).
Dieses Verfahren wird als Elektrokortikographie bezeichnet und wird zur Behandlung resistenter Epilepsie und für Forschungszwecke eingesetzt.
Es gibt ein standardisiertes System zur Elektrodenplatzierung, das als "10-20-System" bekannt ist. Dies impliziert, dass der Abstand zwischen den Elektroden 10% oder 20% in Bezug auf die Vorderachse (von vorne nach hinten) oder die Querachse (von einer Seite des Gehirns zur anderen) betragen muss.
Es sollten 21 Elektroden platziert werden, und jede Elektrode wird an einen Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen. Die Verstärker verlängern die Spannung zwischen der aktiven Elektrode und der Referenzelektrode zwischen 1000 und 100 000-fach.
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 Baugruppen geändert werden.
EEG-Signale können mit Open Source-Hardware wie OpenBCI registriert werden. Zum anderen kann das Signal von einer freien Software wie dem EEGLAB oder der Neurophysiological Biomarker Toolbox verarbeitet werden.
Das elektroenzephalographische Signal wird durch die Differenz des elektrischen Potentials (dpd) zwischen zwei Punkten auf der Schädeloberfläche dargestellt. Jeder Punkt ist eine Elektrode.
Die Gehirnwellen des Elektroenzephalogramms
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.
Die Wellen werden nach ihrer Frequenz, dh nach der Häufigkeit, mit der sich die Welle pro Sekunde wiederholt, klassifiziert und in Hertz (Hz) ausgedrückt. Die Frequenzen weisen eine bestimmte topographische Verteilung und Reaktivität auf. Der größte Teil des in 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 Abstandes zwischen der Grundlinie und dem Peak der Welle bestimmt. Die Morphologie der Welle kann in Spitze, in Komplexen Spitze-Welle und / oder akute Welle-langsame Welle akut sein.
Im Elektroenzephalogramm können 4 Hauptbandbreiten beobachtet werden, die als Alpha, Beta, Theta und Delta bekannt sind.
Beta Waves
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, wie zum Beispiel eine Prüfung oder ein Studium.
Alpha-Wellen
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 sich ernsthaft zu bemühen. Sie erscheinen auch, wenn wir unsere Augen schließen, Tagträume träumen oder Aktivitäten ausführen, die wir sehr automatisiert haben.
Theta-Wellen
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 ersten Phasen des Traumes verbunden.
Delta Wellen
Diese Wellen haben die niedrigste Frequenz von allen (zwischen 1 und 3 Hz). Sie sind mit tieferen Schlafphasen verbunden (Phase 3 und 4, in denen Sie normalerweise nicht träumen).
Wie wird das Elektroenzephalogramm durchgeführt?
Um das EEG durchführen zu können, muss der Patient in einer dunklen Umgebung mit geschlossenen Augen entspannt sein. Normalerweise dauert es ungefähr 30 Minuten.
Zu Beginn werden Aktivierungstests wie die intermittierende Photostimulation (Anwenden von Lichtreizen mit unterschiedlichen Frequenzen) oder die Hyperventilation (3 Minuten lang regelmäßig und tief durch den Mund atmen) durchgeführt.
Es kann auch Schlaf auslösen oder im Gegenteil den Patienten wach halten. Dies hängt davon ab, was der Forscher beobachten oder verifizieren möchte.
Wie wird es interpretiert?
Zur Interpretation eines Elektroenzephalogramms ist es erforderlich, die normale Aktivität des Gehirns entsprechend dem Alter und dem Zustand des Patienten zu kennen. Es ist auch notwendig, die Artefakte und mögliche technische Probleme zu untersuchen, um Interpretationsfehler zu minimieren.
Ein Elektroenzephalogramm kann abnormal sein, wenn eine epileptiforme Aktivität vorliegt (was auf die Existenz eines epileptischen Prozesses hindeutet). Dies kann lokalisiert, generalisiert oder mit einem bestimmten und ungewöhnlichen Muster erfolgen.
Es kann auch abnormal sein, wenn langsame Wellen in einem bestimmten Bereich angezeigt werden. Oder es wurde eine verallgemeinerte Asynchronität gefunden. Abnormalitäten können auch in der Amplitude auftreten oder wenn es eine Spur gibt, die von der Normalen abweicht.
Gegenwärtig wurden andere fortgeschrittenere Techniken entwickelt, wie Video-EEG-Überwachung, ambulantes EEG, Telemetrie, Hirnkartierung sowie Elektrokortikographie.
Arten von Elektroenzephalogramm
Es gibt verschiedene Arten von Elektroenzephalogrammen, die nachfolgend aufgeführt sind:
Basis-Elektroenzephalogramm
Es wird durchgeführt, wenn sich der Patient im Wachzustand befindet, so dass keine Vorbereitung erforderlich ist. Um die Verwendung von Produkten zu vermeiden, die die Erforschung beeinträchtigen können, wird eine gute Reinigung der Kopfhaut durchgeführt.
Elektroenzephalogramm bei Schlafentzug
Es ist eine vorherige Vorbereitung erforderlich. Der Patient muss 24 Stunden wach sein, bevor er fertig ist. Dies geschieht, um physiologische Aufzeichnungen der Schlafphasen vorzunehmen, um Anomalien zu erkennen, die nicht durch das basale EEG erhalten werden können.
Video-Elektroenzephalogramm
Es ist ein normales Elektroenzephalogramm, das sich jedoch dadurch auszeichnet, dass der Patient während des Vorgangs auf Video aufgezeichnet wird. Ihr Zweck ist es, eine visuelle und elektrische Aufzeichnung zu erhalten, um zu beobachten, ob Krisen oder Pseudokrisen auftreten.
Hirntod-Elektroenzephalogramm
Es ist eine notwendige Technik, um die zerebrale kortikale Aktivität oder ihre Abwesenheit zu beobachten. Es ist der erste Schritt des sogenannten "Hirntod-Protokolls". Das Gerät zur Entnahme und / oder Transplantation von Organen muss unbedingt in Betrieb genommen werden.
Klinische Anwendungen des Elektroenzephalogramms
Das Elektroenzephalogramm wird bei einer Vielzahl von klinischen und neuropsychologischen Erkrankungen eingesetzt. Hier sind einige seiner Verwendungen:
Erkennen Sie Epilepsien
Das EEG bei Epilepsien ist für die Diagnose von grundlegender Bedeutung, da es eine Unterscheidung von anderen Krankheitsbildern wie psychogenen Krisen, Synkopen, Bewegungsstörungen oder Migräne ermöglicht.
Es dient auch zur Klassifizierung des epileptischen Syndroms sowie zur Kontrolle seiner Entwicklung und der Wirksamkeit der Behandlung.
Enzephalopathien erkennen
Enzephalopathien beinhalten Schädigungen oder Funktionsstörungen des Gehirns. Dank des Elektroenzephalogramms kann festgestellt werden, ob bestimmte Symptome auf ein "organisches" Hirnproblem zurückzuführen sind oder das Produkt anderer psychiatrischer Störungen sind.
Narkose kontrollieren
Das Elektroenzephalogramm ist nützlich, um die Narkosetiefe zu kontrollieren und zu verhindern, dass der Patient ins Koma fällt oder aufwacht.
Überwachen Sie die Gehirnfunktion
EEG ist auf Intensivstationen unerlässlich, um die Gehirnfunktion zu kontrollieren. Insbesondere Anfälle, die Wirkung von Beruhigungsmitteln und Anästhesie bei Patienten im induzierten Koma sowie zur Überprüfung von sekundären Hirnschäden. Zum Beispiel, was bei einer Subarachnoidalblutung passieren kann.
Erkennung von Funktionsstörungen
Es wird verwendet, um abnormale Veränderungen im Körper zu diagnostizieren, die sich auf das Gehirn auswirken können. Es ist normalerweise ein notwendiges Verfahren, um Gehirnkrankheiten wie Alzheimer, Schädeltrauma, Infektionen oder Tumoren zu diagnostizieren oder zu überwachen.
Bestimmte elektroenzephalographische Muster können für die Diagnose einiger Pathologien von Interesse sein. Zum Beispiel herpetische Enzephalitis, cerebrale Anoxie, Barbituratvergiftung, hepatische Enzephalopathie oder Creutzfeldt-Jakob-Krankheit.
Überprüfen Sie die adäquate Gehirnentwicklung
Bei Neugeborenen kann das EEG Informationen über das Gehirn bereitstellen, um mögliche Anomalien entsprechend ihrer Lebenszeit zu identifizieren.
Identifizieren Sie Koma oder Hirntod
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. Eine niedrigere Frequenz würde also eine Verringerung der Bewusstseinsstufe anzeigen.
Es ermöglicht uns auch zu beobachten, ob die Gehirnaktivität kontinuierlich oder diskontinuierlich ist, ob eine epileptiforme Aktivität vorliegt (was auf eine schlechtere Prognose hinweist) und ob wir auf Reize (die die Tiefe des Komas anzeigen) reagieren.
Darüber hinaus kann dadurch das Vorhandensein von Schlafmustern überprüft werden (die selten sind, wenn das Koma tiefer liegt).
Pathologien im Traum
Das EEG ist sehr wichtig für die Diagnose und Behandlung von multiplen Schlafkrankheiten. Der Patient kann im Schlaf untersucht werden und die Eigenschaften seiner Gehirnwellen beobachten.
Der am häufigsten verwendete Test für Bodenuntersuchungen ist die Polysomnographie. Dadurch wird neben der Aufnahme eines Elektroenzephalogramms gleichzeitig der Patient auf Video aufgezeichnet. Darüber hinaus können die Muskelaktivität, die Atembewegungen, der Luftstrom, die Sauerstoffsättigung usw. analysiert werden.
Untersuchung
Das Elektroenzephalogramm wird in der Untersuchung verwendet. Insbesondere in den Bereichen Neurowissenschaften, kognitive, neurolinguistische und psychophysiologische Psychologie. Tatsächlich beruhen viele der Dinge, die wir derzeit über unser Gehirn wissen, auf Forschungen, die mit Elektroenzephalogrammen durchgeführt wurden.
