Electroencefalografía, Historia, Fuente de la actividad EEG, El uso clínico, Utilización de Investigación, Método, La actividad normal, Artefactos, La actividad anormal, Diversos usos, Imágenes

Electroencefalografía es el registro de la actividad eléctrica a lo largo del cuero cabelludo. EEG mide las fluctuaciones de tensión que resultan de los flujos de corriente iónica dentro de las neuronas del cerebro. En contextos clínicos, EEG se refiere a la grabación de la actividad eléctrica espontánea del cerebro durante un período corto de tiempo, por lo general 20-40 minutos, como se registra a partir de múltiples electrodos colocados en el cuero cabelludo. Las aplicaciones diagnósticas se centran generalmente en el contenido espectral del EEG, es decir, el tipo de oscilaciones neurales que se pueden observar en las señales de EEG. En la neurología, la principal aplicación de diagnóstico de EEG es en el caso de la epilepsia, como actividad epiléptica puede crear anormalidades claras sobre un estudio del EEG estándar. Un uso clínico secundaria de EEG es en el diagnóstico de estado de coma, encefalopatías, y la muerte cerebral. Un tercer uso clínico de los EEG es para el estudio de los trastornos del sueño y del sueño, donde las grabaciones se realizan normalmente por una noche completa, a veces más. EEG solía ser un método de primera línea para el diagnóstico de tumores, trastornos cerebrales focales accidente cerebrovascular y otros, pero este uso ha disminuido con el advenimiento de las técnicas de formación de imágenes anatómicas de alta resolución espacial, tales como MRI y CT. A pesar de resolución espacial limitada, EEG sigue siendo una herramienta valiosa para la investigación y el diagnóstico, especialmente cuando se requiere resolución temporal milisegundo-gama.

Los derivados de la técnica de EEG incluyen los potenciales evocados, lo que implica un promedio de la actividad EEG tiempo-bloqueado a la presentación de un estímulo de algún tipo. Potenciales relacionados con eventos se refieren al promedio de las respuestas del EEG que son tiempo-bloqueados para un procesamiento más complejo de estímulos, esta técnica se utiliza en la ciencia cognitiva, la psicología cognitiva y la investigación psicofisiológica.

Historia

Una cronología de la historia de EEG está dada por Swartz. Richard Caton, un médico practicante en Liverpool, presentó sus conclusiones sobre los fenómenos eléctricos de los hemisferios cerebrales expuestas de conejos y monos en el British Medical Journal en 1875 - En 1890, el polaco fisiólogo Adolf Beck publicó una investigación de la actividad eléctrica espontánea del cerebro de conejos y perros que incluyeron oscilaciones rítmicas alterados por la luz.

En 1912, el fisiólogo ruso, Vladimir Vladimirovich Pravdich-Neminsky publicó el primer animal EEG y potenciales evocados de los mamíferos. En 1914, Napoleón Cybulski y Jelenska-Macieszyna fotografiados EEG-grabaciones de ataques inducidos experimentalmente.

Fisiólogo alemán y el psiquiatra Hans Berger grabaron el primer ser humano EEG en 1924. Ampliando el trabajo realizado anteriormente en animales por Richard Caton y otros, Berger también inventó el electroencefalograma, una invención se describe "como una de las novedades más sorprendentes, notable y trascendental en la historia de la neurología clínica". Sus descubrimientos se confirmaron por primera vez por científicos británicos Edgar Douglas Adrian y BHC Matthews en 1934 y desarrollados por ellos.

En 1934, Fisher y Lowenback demostraron por primera vez picos epileptiformes. En 1935 Gibbs, Davis y Lennox describen ondas pico interictal y los 3 ciclos/s patrón de las crisis de ausencia clínicos, que comenzó el campo de la electroencefalografía clínica. Posteriormente, en 1936, Gibbs y Jasper informó la espiga interictal como la firma de la epilepsia focal. El mismo año, el primer laboratorio de EEG se abrió en el Massachusetts General Hospital.

Offner Franklin, profesor de biofísica en la Universidad de Northwestern ha desarrollado un prototipo del EEG que incorpora un InkWriter piezoeléctrico llamado Crystograph.

En 1947, la Sociedad Americana del EEG fue fundada y se celebró el primer congreso internacional de EEG. En 1953 Aserinsky y Kleitman describen el sueño REM.

En la década de 1950, William Grey Walter desarrolló un complemento de la EEG denominada topografía EEG, lo que permitió el mapeo de la actividad eléctrica a través de la superficie del cerebro. Esto disfrutó de un breve período de popularidad en la década de 1980 y parecía especialmente prometedor para la psiquiatría. Nunca fue aceptada por neurólogos y sigue siendo principalmente una herramienta de investigación.

Fuente de la actividad EEG

Carga eléctrica del cerebro se mantiene gracias a miles de millones de neuronas. Las neuronas están cargados eléctricamente por proteínas de transporte de membrana que los iones de la bomba a través de sus membranas. Las neuronas están intercambiando constantemente iones con el medio extracelular, por ejemplo, para mantener el potencial de reposo y para propagar potenciales de acción. Los iones de carga similar se repelen entre sí, y cuando muchos iones son expulsados de muchas neuronas, al mismo tiempo, que pueden empujar a sus vecinos, que empujan a sus vecinos, y así sucesivamente, en una ola. Este proceso se conoce como volumen de la conducción. Cuando la ola de iones alcanza los electrodos en el cuero cabelludo, pueden empujar o tirar de los electrones en el metal de los electrodos. Como el metal lleva a cabo la inserción y extracción de electrones fácilmente, la diferencia de empujar o tirar de tensiones entre los dos electrodos puede ser medida por un voltímetro. Grabación de estas tensiones con el tiempo nos da la EEG.

El potencial eléctrico generado por una sola neurona es demasiado pequeño para ser recogido por EEG o MEG. La actividad del EEG por lo tanto, siempre refleja la suma de la actividad sincrónica de miles o millones de neuronas que tienen la orientación espacial similar. Si las células no tienen la orientación espacial similar, los iones no alinearse y crear olas que se detecte. Las neuronas piramidales de la corteza se cree que producen la señal de EEG más, ya que son bien alineados y disparan juntos. Como los campos de tensión caen con el cuadrado de la distancia, la actividad de las fuentes profundas es más difícil de detectar que las corrientes cerca del cráneo.

La actividad del EEG del cuero cabelludo muestra oscilaciones en una variedad de frecuencias. Varias de estas oscilaciones tienen rangos de frecuencia características, distribuciones espaciales y están asociados con diferentes estados de funcionamiento del cerebro. Estas oscilaciones representan la actividad sincronizada través de una red de neuronas. Las redes neuronales que subyacen a algunas de estas oscilaciones se entienden, mientras que muchos otros no lo son. La investigación que mide tanto el EEG y neurona spiking encuentra la relación entre los dos es complejo con la potencia de EEG de superficie en sólo dos bandas relativas a la actividad de las neuronas pico.

El uso clínico

Una grabación de EEG clínica habitual suele durar 20-30 minutos y por lo general implica la grabación de electrodos del cuero cabelludo. Rutina EEG se utiliza normalmente en las siguientes circunstancias clínicas:

  • para distinguir las crisis epilépticas de otros tipos de hechizos, como convulsiones no epilépticas psicógenas, trastornos del movimiento síncope, sub-corticales y variantes de migraña.
  • para diferenciar la encefalopatía o delirio "orgánica" de los síndromes psiquiátricos primarios como catatonia
  • para servir como una prueba complementaria de la muerte cerebral
  • para pronosticar, en ciertos casos, en pacientes con coma
  • para determinar si se debe destetar medicamentos antiepilépticos

A veces, un EEG de rutina no es suficiente, particularmente cuando es necesario registrar un paciente mientras que él/ella está teniendo una convulsión. En este caso, el paciente puede ser ingresado en el hospital durante varios días o incluso semanas, mientras EEG se está grabando constantemente. Una grabación de un ataque real puede dar significativamente mejor información sobre si un hechizo es un ataque epiléptico y el enfoque en el cerebro de la que emana de la actividad de la convulsión.

Supervisión de la epilepsia se realiza típicamente:

  • para distinguir las crisis epilépticas de otros tipos de hechizos, como convulsiones no epilépticas psicógenas, trastornos del movimiento síncope, sub-corticales y variantes de migraña.
  • para caracterizar las convulsiones para los propósitos de tratamiento
  • para localizar la región del cerebro de la que se origina una convulsión para el trabajo en marcha de una posible cirugía convulsión

Además, el EEG se puede usar para controlar ciertos procedimientos:

  • para controlar la profundidad de la anestesia
  • como un indicador indirecto de la perfusión cerebral en la endarterectomía carotídea
  • para supervisar el efecto amobarbital durante la prueba de Wada

EEG también puede utilizarse en unidades de cuidados intensivos para monitorización de la función cerebral:

  • para supervisar los ataques no convulsivos/estado epiléptico no convulsivo
  • para controlar el efecto de la anestesia sedante/en pacientes en coma inducido
  • para monitorizar daño cerebral secundario en condiciones tales como la hemorragia subaracnoidea

Si se está considerando un paciente con epilepsia para la cirugía de resección, a menudo es necesario para localizar el foco de la actividad del cerebro epiléptico con una resolución mayor que lo que está proporcionada por el cuero cabelludo EEG. Esto es debido a que el líquido cefalorraquídeo, cráneo y el cuero cabelludo frotis de los potenciales eléctricos registrados por el cuero cabelludo EEG. En estos casos, los neurocirujanos típicamente tiras de implante y rejillas de electrodos en virtud de la duramadre, ya sea a través de una craneotomía o un agujero de trépano. La grabación de estas señales se conoce como electrocorticografía, subdural o intracraneal EEG EEG todos los términos para la misma cosa. La señal grabada de ECoG es en una escala diferente de la actividad de la actividad cerebral registrada desde el cuero cabelludo EEG. Bajo voltaje, los componentes de alta frecuencia que no se pueden ver fácilmente en el cuero cabelludo EEG se puede ver claramente en ECoG. Además, los electrodos más pequeños permiten voltaje aún más bajo, los componentes más rápidos de la actividad cerebral que se verán. Algunos sitios de registro clínico de microelectrodos penetrantes.

Utilización de Investigación

EEG, y el estudio relacionado de los ERP se utilizan ampliamente en la neurociencia, la ciencia cognitiva, la psicología cognitiva, la neurolingüística y la investigación psicofisiológica. Muchas técnicas de EEG utilizados en la investigación no están estandarizados suficientemente para el uso clínico.

Ventajas relativas

Existen otros métodos para estudiar la función cerebral, incluyendo imágenes de resonancia magnética funcional, tomografía por emisión de positrones, magnetoencefalografía, la espectroscopia por resonancia magnética nuclear, electrocorticografía, la tomografía computarizada por emisión de fotón único, la espectroscopia de infrarrojo cercano, y eventos relacionados con la señal óptica. A pesar de la relativamente baja sensibilidad espacial del EEG, que posee múltiples ventajas con respecto a algunas de estas técnicas:

  • Los costos de hardware son significativamente más bajos que los de la mayoría de otras técnicas
  • Sensores EEG se puede utilizar en más lugares que fMRI, SPECT, PET, SRA, o MEG, ya que estas técnicas requieren equipos voluminosos e inmóvil. Por ejemplo, MEG se necesita un equipo que consta de detectores de helio enfriados por líquidos que se pueden utilizar sólo en espacios protegidos magnéticamente, por completo cuesta más de varios millones de dólares, y fMRI requiere el uso de un imán de 1 tonelada, de nuevo, una sala blindada.
  • EEG tiene muy alta resolución temporal, del orden de milisegundos en lugar de segundos. EEG se registra normalmente en frecuencias de muestreo de entre 250 y 2000 Hz en la práctica clínica y la investigación, pero los sistemas de recopilación de datos de EEG modernos son capaces de filmar a velocidades de muestreo por encima de 20.000 Hz, si se desea. MEG y Eros son las únicas otras técnicas no invasivas neurociencia cognitiva que adquieren los datos en este nivel de resolución temporal.
  • EEG es relativamente tolerante con el movimiento del sujeto, a diferencia de la mayoría de otras técnicas de neuroimagen. Incluso existen métodos para minimizar e incluso eliminar los artefactos de movimiento en los datos de EEG
  • EEG es silenciosa, que permite un mejor estudio de las respuestas a los estímulos auditivos
  • EEG no agrava la claustrofobia, a diferencia de fMRI, PET, SRA, SPECT, ya veces MEG
  • EEG no implica la exposición a campos magnéticos de alta intensidad, como en algunas de las otras técnicas, especialmente MRI y MRS. Esto puede causar una variedad de problemas indeseables con los datos, así como prohibir el uso de estas técnicas con los participantes que tienen implantes de metal en su cuerpo, como los marcapasos que contienen metales
  • EEG no implica exposición a radioligandos, a diferencia de la tomografía por emisión de positrones.
  • ERP estudios pueden llevarse a cabo con los paradigmas relativamente simples, en comparación con los estudios de resonancia magnética funcional de bloques de diseño IE
  • Extremadamente uninvasive, a diferencia de la electrocorticografía, que en realidad requiere electrodos que se colocan en la superficie del cerebro.

EEG también tiene algunas características que se comparan favorablemente con las pruebas de comportamiento:

  • EEG puede detectar procesamiento encubierta
  • EEG se puede utilizar en pacientes que no son capaces de hacer una respuesta motora
  • Algunos componentes ERP pueden ser detectados incluso cuando el sujeto no está asistiendo a los estímulos
  • A diferencia de otros medios de estudio de tiempo de reacción, ERPs pueden dilucidar las etapas de procesamiento
  • EEG es una poderosa herramienta para el seguimiento de los cambios cerebrales durante las diferentes fases de la vida. Análisis de EEG del sueño puede indicar aspectos significativos de los tiempos de desarrollo del cerebro, incluyendo la evaluación de la maduración del cerebro adolescente.

Desventajas relativas

  • Baja resolución espacial en el cuero cabelludo. fMRI, por ejemplo, puede visualizar directamente las áreas del cerebro que están activas, mientras que EEG requiere interpretación intensa sólo para plantear la hipótesis de qué áreas se activan por una respuesta particular.
  • EEG determina la actividad neuronal que se produce por debajo de las capas superiores del cerebro mal.
  • A diferencia de PET y señora, no puede identificar lugares específicos en el cerebro en la que varios neurotransmisores, drogas, etc se pueden encontrar.
  • A menudo, lleva mucho tiempo para conectar un objeto de EEG, ya que requiere la colocación precisa de decenas de electrodos alrededor de la cabeza y el uso de diversos geles, soluciones salinas, y/o pastas para mantenerlas en su lugar. Mientras que la longitud de tiempo difiere dependiendo del dispositivo de EEG específico utilizado, como norma general se necesita considerablemente menos tiempo para preparar a un sujeto para el MEG, fMRI, SRA, y SPECT.
  • Relación señal-ruido es el análisis de datos pobres, tan sofisticado y son necesarios un número relativamente elevado de sujetos para extraer información útil de EEG

Combinando EEG con otras técnicas de neuroimagen

Registros de EEG simultáneas y las exploraciones de resonancia magnética funcional han obtenido con éxito, aunque la grabación simultánea con éxito requiere que varias dificultades técnicas pueden superar, tales como la presencia de artefacto ballistocardiographic, pulso artefacto IRM y la inducción de corrientes eléctricas en los cables del EEG que se mueven dentro de los campos magnéticos fuertes de la resonancia magnética. Mientras que un reto, éstos se han superado con éxito en una serie de estudios.

Del mismo modo, también se han realizado grabaciones simultáneas con MEG y EEG, que tiene varias ventajas sobre el uso de cualquiera de las técnicas sola:

  • EEG requiere de información precisa acerca de ciertos aspectos de la calavera que sólo se puede estimar, como radio de cráneo, y conductividades de diversos lugares del cráneo. MEG no tiene este problema, y un análisis simultáneo permite que esto se corregirá para.
  • MEG y EEG tanto detectan la actividad por debajo de la superficie de la corteza muy mal, y como EEG, el nivel de error aumenta con la profundidad por debajo de la superficie de la corteza uno intentos para examinar. Sin embargo, los errores son muy diferentes entre las técnicas, y por lo tanto permite la combinación de ellos para la corrección de algunos de este ruido.
  • MEG tiene acceso a prácticamente no hay fuentes de actividad cerebral por debajo de unos pocos centímetros debajo de la corteza. EEG, por otra parte, puede recibir señales de mayor profundidad, aunque con un alto grado de ruido. La combinación de los dos hace que sea más fácil determinar lo que en la señal del EEG proviene de la superficie, y lo que viene de más profundo en el cerebro, permitiendo de este modo para el análisis de las señales del cerebro más profundos que cualquiera de EEG o MEG en su propia.

EEG también se ha combinado con la tomografía por emisión de positrones. Esto proporciona la ventaja de permitir a los investigadores a ver lo que las señales de EEG están asociados con diferentes acciones de drogas en el cerebro.

Método

En el cuero cabelludo EEG convencional, la grabación se obtiene mediante la colocación de electrodos en el cuero cabelludo con una pasta o gel conductor, por lo general después de la preparación de la zona del cuero cabelludo por abrasión luz para reducir la impedancia debido a las células muertas de la piel. Muchos sistemas suelen utilizar electrodos, cada uno de los cuales está conectado a un cable individual. Algunos sistemas utilizan tapas o redes en las que están inmersos los electrodos, lo que es particularmente común cuando se necesitan arrays de alta densidad de electrodos.

Localizaciones de los electrodos y los nombres son especificados por el sistema internacional 10-20 para aplicaciones más clínicas y de investigación. Este sistema asegura que el nombramiento de los electrodos es consistente a través de los laboratorios. En la mayoría de aplicaciones clínicas, se utilizan electrodos de registro 19. Un número más pequeño de electrodos se utilizan típicamente cuando se graba EEG de los recién nacidos. Electrodos adicionales pueden ser añadidos a la norma de la disposición cuando una aplicación clínica o de investigación exige una mayor resolución espacial para un área particular del cerebro. matrices de alta densidad pueden contener hasta 256 electrodos más o menos uniformemente espaciados alrededor del cuero cabelludo.

Cada electrodo está conectado a una entrada de un amplificador diferencial, un electrodo de referencia de sistema común está conectada a la otra entrada de cada amplificador diferencial. Estos amplificadores amplifican la tensión entre el electrodo activo y el de referencia. En EEG analógica, la señal se filtra a continuación, y la señal de EEG se emite como la deflexión de las plumas como el papel pasa por debajo. La mayoría de los sistemas de EEG estos días, sin embargo, son digitales, y la señal amplificada es digitalizada a través de un convertidor analógico a digital, después de haber pasado a través de un filtro anti-aliasing. Analógica a digital de muestreo ocurre típicamente a 256-512 Hz en el cuero cabelludo clínica EEG; velocidades de muestreo de hasta 20 kHz se utilizan en algunas aplicaciones de investigación.

Durante la grabación, se puede usar una serie de procedimientos de activación. Estos procedimientos pueden inducir la actividad EEG normal o anormal que de otro modo podrían no ser visto. Estos procedimientos incluyen la hiperventilación, la estimulación fótica, cierre los ojos, la actividad mental, el sueño y la privación del sueño. Durante la supervisión de la epilepsia, medicamentos para las convulsiones típicas de un paciente pueden ser retirados.

La señal de EEG digital se almacena electrónicamente y se puede filtrar para la visualización. La configuración típica para el filtro de paso alto y un filtro de paso bajo son 0,5-1 Hz y 35-70 Hz, respectivamente. El filtro de paso alto normalmente filtra el artefacto lento, tales como señales electrogalvánico y artefactos movimiento, mientras que los filtros de filtro de paso bajo fuera artefactos de alta frecuencia, como las señales electromiográficas. Un filtro de muesca adicional se utiliza típicamente para eliminar artefacto causado por las líneas de energía eléctrica. Como parte de una evaluación para la cirugía de la epilepsia, puede ser necesario para insertar electrodos cerca de la superficie del cerebro, debajo de la superficie de la duramadre. Esto se logra a través de trepanación o craneotomía. Esto se denomina indistintamente como "electrocorticografía", "intracraneal EEG" o "subdural EEG". Electrodos de profundidad también se pueden colocar en las estructuras cerebrales, como la amígdala y el hipocampo, las estructuras, que son focos epilépticos común y no puede ser "visto" claramente en el cuero cabelludo EEG. La señal de electrocorticográfica se procesa de la misma manera como el cuero cabelludo EEG digital, con un par de advertencias. ECoG se registra típicamente a velocidades de muestreo más altas que el cuero cabelludo EEG debido a los requisitos de teorema de Nyquist-la señal subdural se compone de un mayor predominio de los componentes de frecuencia más altas. Además, muchos de los artefactos que afectan el cuero cabelludo EEG no afectan ECoG, y por lo tanto presentan filtrado a menudo no es necesario.

Una señal del EEG humano adulto típico es de aproximadamente 10 V a 100 V en amplitud cuando se mide desde el cuero cabelludo y se trata de 10-20 mV cuando se mide a partir de electrodos subdurales.

El EEG se puede analizar usando varios programas, por ejemplo, el uso de cajas de herramientas de código abierto gratuitos para Matlab, como, EEGLAB, Excursión, NBT, SPM, o paquetes de software comerciales como Brainvision analizador.

Puesto que una señal de tensión EEG representa una diferencia entre los voltajes en dos electrodos, la pantalla del EEG para el encephalographer lectura se puede configurar en una de varias maneras. La representación de los canales de EEG se conoce como un montaje.

 Bipolar montaje Cada canal representa la diferencia entre dos electrodos adyacentes. Todo el montaje se compone de una serie de estos canales. Por ejemplo, el canal "Fp1-F3" representa la diferencia de voltaje entre el electrodo y el electrodo Fp1 F3. El siguiente canal en el montaje, "F3-C3," representa la diferencia de tensión entre F3 y C3, y así sucesivamente a través de toda la matriz de electrodos. Referencial montaje Cada canal representa la diferencia entre un determinado electrodo y un electrodo de referencia designado. No existe una posición estándar para esta referencia, es, sin embargo, en una posición diferente a "grabación" electrodos. Posiciones de la línea media se usan a menudo debido a que no amplifican la señal en un hemisferio frente a la otra. Otra referencia popular es "orejas vinculadas", que es un medio físico o matemático de electrodos colocados en ambos lóbulos de las orejas o mastoides. Promedio de referencia de montaje Las salidas de todos los amplificadores que suma y promedio, y esta señal promediada se utiliza como la referencia común para cada canal. Laplaciano montaje Cada canal representa la diferencia entre un electrodo y un promedio ponderado de los electrodos que rodean.

Cuándo se utilizan los EEG analógicas, el técnico se alterna entre montajes durante la grabación con el fin de resaltar o mejor caracterizar ciertas características del EEG. Con EEG digital, todas las señales se digitalizan y se almacenan típicamente en un montaje en particular; ya que cualquier montaje se puede construir matemáticamente a partir de cualquier otro, el EEG se pueden ver por la electroencefalografía en cualquier pantalla de montaje que se desea.

El EEG es leído por un neurólogo o neurofisiólogo clínico, de manera óptima que tiene formación específica en la interpretación de los electroencefalogramas con fines clínicos. Esto se hace mediante inspección visual de las formas de onda, llamada graphoelements. El uso de equipo de procesamiento de señal del EEG-llamado EEG cuantitativo-es algo polémico cuando se utiliza con fines clínicos.

Limitaciones

EEG tiene varias limitaciones. Lo más importante es su baja resolución espacial. EEG es más sensible a un conjunto particular de potenciales postsinápticos: los generados en las capas superficiales de la corteza, en las crestas de las circunvoluciones contiguas directamente el cráneo y radial en el cráneo. Las dendritas, que son más profundas en la corteza, en el interior de los surcos, en las estructuras de la línea media o profunda, o la producción de corrientes que son tangenciales al cráneo, tienen mucho menor contribución a la señal de EEG.

Las meninges, el líquido cefalorraquídeo y el cráneo "ensuciar" la señal EEG, ocultando su origen intracraneal.

Es matemáticamente imposible reconstruir una única fuente de corriente intracraneal para una señal de EEG dado, como algunas corrientes producen potenciales que se cancelan entre sí. Esto se conoce como el problema inverso. Sin embargo, gran parte del trabajo se ha hecho para producir notablemente buenas estimaciones de, al menos, un dipolo eléctrico localizado que representa las corrientes grabadas.

EEG vs fMRI, fNIRS y PET

EEG tiene varios puntos fuertes como una herramienta para explorar la actividad cerebral. EEG puede detectar cambios en milisegundos, que es excelente teniendo en cuenta un potencial de acción tarda aproximadamente 0,5 a 130 milisegundos para propagar a través de una sola neurona, en función del tipo de neurona. Otros métodos de observar la actividad cerebral, como el PET y fMRI tienen una resolución de tiempo entre segundos y minutos. EEG mide la actividad eléctrica del cerebro directamente, mientras que otros métodos de registrar los cambios en el flujo sanguíneo o la actividad metabólica, que son marcadores indirectos de la actividad eléctrica del cerebro. EEG se puede usar simultáneamente con resonancia magnética funcional para que los datos de alta resolución temporal se pueden grabar al mismo tiempo que los datos de alta resolución espacial, sin embargo, ya que los datos derivados de cada uno se produce durante un transcurso de tiempo diferente, los conjuntos de datos no representan necesariamente exactamente de la misma actividad cerebral. Hay dificultades técnicas asociadas con la combinación de estas dos modalidades, incluyendo la necesidad de eliminar el gradiente MRI artefacto presente durante la adquisición de resonancia magnética y el artefacto ballistocardiographic desde el EEG. Por otra parte, las corrientes pueden ser inducidas en el movimiento de cables de los electrodos de EEG debido al campo magnético de la resonancia magnética. EEG se puede utilizar simultáneamente con NIRS sin mayores dificultades técnicas. No hay influencia de estas modalidades el uno del otro y una medición combinada puede dar información útil acerca de la actividad eléctrica, así como la hemodinámica locales.

EEG vs MEG

EEG refleja la actividad sináptica correlacionada causada por potenciales postsinápticos de las neuronas corticales. Las corrientes iónicas que participan en la generación de potenciales de acción rápida pueden no contribuir en gran medida a los potenciales de campo promedio que representan el EEG. Más específicamente, los potenciales eléctricos del cuero cabelludo que producen EEG generalmente se piensa que es causada por las corrientes iónicas extracelulares producidas por la actividad eléctrica dendríticas, mientras que los campos producen señales magnetoencefalográficas están asociados con las corrientes iónicas intracelulares.

EEG se puede grabar al mismo tiempo que MEG para que los datos de estas técnicas complementarias de alta resolución temporal se pueden combinar.

La actividad normal

El EEG se describe típicamente en términos de actividad rítmica y transitorios. La actividad rítmica se divide en bandas de frecuencia. Hasta cierto punto, estas bandas de frecuencia son una cuestión de nomenclatura, pero estas designaciones surgieron debido a la actividad rítmica dentro de un cierto rango de frecuencia se observó que tienen una cierta distribución sobre el cuero cabelludo o una cierta importancia biológica. Bandas de frecuencia se suelen extraer utilizando métodos espectrales tal como se aplica, por ejemplo, en el EEG software libremente disponible como EEGLAB o la caja de herramientas de biomarcadores neurofisiológicos.

La mayor parte de la señal cerebral observada en las caídas del cuero cabelludo EEG en el rango de 1-20 Hz.

Cuadro comparativo de las bandas de frecuencia de actividades rítmicas EEG

Si bien estos son los rangos de frecuencia universalmente reconocidos que los investigadores tienden a seguir, muchos estudiosos utilizan sus propios límites específicos varían dependiendo de las frecuencias que eligen enfocar. Además, algunos investigadores definen las bandas utilizando valores decimales en lugar de redondeo a números enteros, mientras que otros a veces se dividen las bandas en subbandas para los fines del análisis de datos.

Modelos de onda

  • Delta es el rango de frecuencias de hasta 4 Hz. Tiende a ser el más alto de la amplitud y las ondas lentas. Se observa normalmente en adultos en sueño de onda lenta. También se observa normalmente en los bebés. Puede ocurrir focalmente con lesiones subcorticales y en la distribución general, con lesiones difusas, hidrocefalia encefalopatía metabólica o lesiones de la línea media de profundidad. Por lo general, es más prominente frontalmente en adultos y posteriormente en los niños.
  • Theta es el rango de frecuencia de 4 Hz a 7 Hz. Theta se observa normalmente en los niños pequeños. Se puede ver en somnolencia o excitación en los niños mayores y adultos, sino que también se puede ver en la meditación. El exceso de theta para la edad representa la actividad anormal. Puede ser visto como una perturbación focal en lesiones subcorticales focales, sino que puede ser visto en la distribución generalizada en el trastorno difuso o encefalopatía metabólica o trastornos de la línea media profundas o algunos casos de hidrocefalia. Por el contrario esta gama se ha asociado con informes de estados de relajación, meditación y creativo.
  • Alfa es el rango de frecuencia de 8 Hz a 12 Hz. Hans Berger nombró la primera actividad EEG rítmica que vio como "ondas alfa". Este fue el "ritmo posterior básica", visto en las regiones posteriores de la cabeza en ambos lados, superior en amplitud en el lado dominante. Surge con el cierre de los ojos y con la relajación, y atenúa con la apertura de los ojos o el esfuerzo mental. El ritmo básico posterior es en realidad más lento que 8 Hz en los niños pequeños. Además del ritmo básico posterior, hay otros ritmos alfa normales, tales como el ritmo de mu.

    Artefactos

    Artefactos biológicos

    Las señales eléctricas detectadas a lo largo del cuero cabelludo por un EEG, sino que proceden de origen no cerebral se denominan artefactos. Los datos del EEG es casi siempre contaminados por tales artefactos. La amplitud de los artefactos puede ser muy grande en relación con el tamaño de la amplitud de las señales corticales de interés. Esta es una de las razones por las que se necesita mucha experiencia para interpretar correctamente los EEG clínicamente. Algunos de los tipos más comunes de artefactos biológicos incluyen:

    • Artefactos inducidos por los ojos
    • Artefactos de ECG
    • EMG artefactos inducidos
    • Artefactos Glossokinetic

    Los artefactos inducidos por el ojo más prominentes son causados por la diferencia de potencial entre la córnea y la retina, que es bastante grande en comparación con los potenciales cerebrales. Cuando los ojos y los párpados son completamente quieto, esto corneo-retinal dipolo no afecta EEG. Sin embargo, parpadea se producen varias veces por minuto, los movimientos de los ojos se producen varias veces por segundo. Movimientos de los párpados, que se producen principalmente durante los movimientos del ojo parpadeo o vertical, provocan un gran potencial visto sobre todo en la diferencia entre los canales electrooculografía encima y por debajo de los ojos. Una explicación establecida de este potencial se refiere a los párpados como electrodos deslizantes que corta-circuito de la córnea cargado positivamente a la piel extra-ocular. La rotación de los globos oculares, y por consiguiente del dipolo córneo-retiniana, aumenta el potencial en los electrodos hacia el cual los ojos se hacen girar, y disminuyen los potenciales de los electrodos opuestos. Los movimientos oculares sacádicos llama también generan potenciales electromiográficos transitorios, conocidos como sacádicos pico potenciales. El espectro de estos solapamientos MSF de la gamma-banda, y en serio confunde el análisis de las respuestas de la banda gamma inducidos, que requieren enfoques de corrección de artefactos a medida. Ojo con propósito o reflexiva parpadear también genera potenciales electromiográficos, pero lo más importante que hay movimiento reflexivo del globo ocular durante el parpadeo que le da una apariencia de artefactos característicos del EEG.

    Párpados aleteo artefactos de un tipo característico fueron llamados anteriormente ritmo Kappa. Se observa por lo general en las derivaciones prefrontal, es decir, poco más los ojos. A veces se les ve con la actividad mental. Ellos son por lo general en el rango theta o Alpha. Ellos fueron nombrados, ya que se cree que se originan en el cerebro. Más tarde estudio reveló que fueron generadas por el rápido aleteo de los párpados, a veces tan pequeñas que es difícil de ver. De hecho, son el ruido en la lectura de EEG, y no deben ser llamados técnicamente un ritmo o una onda. Por lo tanto, el uso actual en electroencefalografía se refiere al fenómeno como un artefacto aleteo párpado, en lugar de un ritmo Kappa.

    Algunos de estos artefactos pueden ser útiles en diversas aplicaciones. Las señales de EOG, por ejemplo, se puede utilizar para detectar y seguir-los movimientos oculares, que son muy importantes en la polisomnografía, y es también en EEG convencional para evaluar los posibles cambios en la lucidez mental, somnolencia o sueño.

    Artefactos ECG son bastante comunes y pueden confundirse con la actividad pico. Debido a esto, de adquisición de EEG moderno incluye comúnmente un solo canal de ECG de las extremidades. Esto también permite que el EEG para identificar las arritmias cardiacas que son un importante diagnóstico diferencial de los trastornos de ataque/episódicos síncope o de otro tipo.

    Artefactos Glossokinetic son causados por la diferencia de potencial entre la base y la punta de la lengua. Movimientos de la lengua menores pueden contaminar el EEG, especialmente en los trastornos parkinsonianos y temblor.

    Artefactos Ambientales

    Además de los artefactos generados por el cuerpo, muchos artefactos se originan desde fuera del cuerpo. Movimiento por el paciente, o incluso sólo la sedimentación de los electrodos, pueden causar electrodo aparece, los picos procedentes de un cambio momentáneo en la impedancia de un electrodo dado. Malo a tierra de los electrodos EEG puede causar significativa Hz artefacto de 50 o 60, dependiendo de la frecuencia de la red eléctrica local. Una tercera fuente de interferencia posible puede ser la presencia de un goteo intravenoso, estos dispositivos pueden causar rítmicos y rápidos, explosiones de baja tensión, que pueden ser confundidos por los picos.

    Corrección de artefactos

    Recientemente, las técnicas de análisis de componentes independientes se han utilizado para corregir o eliminar los contaminantes EEG. Estas técnicas intentan "unmix" las señales de EEG en un número de componentes subyacentes. Existen muchos algoritmos de separación en la fuente, a menudo asumiendo diversos comportamientos o naturalezas de EEG. En cualquier caso, el principio detrás de cualquier método particular por lo general permiten "remezclar" sólo aquellos componentes que se traduciría en "limpio" EEG por anular el peso de los componentes no deseados. Métodos de rechazo de artefactos totalmente automatizados, que utilizan ICA, también se han desarrollado.

    La actividad anormal

    La actividad anormal en términos generales se puede separar en la actividad epileptiforme y no epileptiforme. También se puede separar en focal o difuso.

    Las descargas epileptiformes focales representan rápidas, potenciales sincrónicos en un gran número de neuronas en una zona un poco discreta del cerebro. Estos pueden ocurrir como actividad interictal, entre las convulsiones, y representan un área de irritabilidad cortical que puede estar predispuesto a la producción de convulsiones epilépticas. Descargas interictal no son totalmente fiables para determinar si un paciente tiene epilepsia ni donde su/su ataque podría provenir.

    Las descargas epileptiformes generalizadas a menudo tienen un máximo anterior, pero éstos se ven sincrónicamente a lo largo de todo el cerebro. Son muy sugerentes de un epilepsia generalizada.

    Actividad anormal no epileptiforme focal puede ocurrir en áreas del cerebro donde hay daño focal de la materia corteza o blanco. Es a menudo consiste en un aumento de la frecuencia de ritmos lentos y/o una pérdida de los ritmos normales de frecuencia más alta. También puede aparecer como disminución focal o unilateral de la amplitud de la señal de EEG.

    Actividad anormal no epileptiforme difusa puede manifestarse como difusas ritmos anormalmente lentos o ralentizar bilateral de los ritmos normales, tales como los derechos de obtentor.

    Electrodos de encefalograma Intracortical y electrodos sub-durales se pueden usar en tándem para discriminar y discretizar artefacto de eventos neurológicos severos epileptiformes y otros.

    Medidas más avanzadas de señales de EEG anormales también han recibido recientemente atención como posibles biomarcadores para diferentes trastornos tales como la enfermedad de Alzheimer.

    Diversos usos

    El EEG se ha utilizado para muchos propósitos además de los usos convencionales de diagnóstico clínico y la neurociencia cognitiva convencional. Un uso temprano fue durante la Segunda Guerra Mundial por el Cuerpo Aéreo del Ejército de EE.UU. para descartar a los pilotos en peligro de tener convulsiones, EEG a largo plazo en pacientes con epilepsia se siguen utilizando hoy en día para la predicción de crisis. Neurofeedback sigue siendo una importante extensión, y en su forma más avanzada también se intenta como la base de interfaces de ordenador cerebrales. El EEG también se emplea muy ampliamente en el campo de la neuromarketing.

    Honda está intentando desarrollar un sistema para permitir a un operador para controlar su robot Asimo usando EEG, una tecnología que finalmente trata de integrar en sus automóviles.

    EEG se han utilizado como prueba en los juicios en el estado indio de Maharastra.

    Comunicación EEG y remoto

    La Oficina de Investigación del Ejército de los Estados Unidos un presupuesto de $ 4 millones en 2009 los investigadores de la Universidad de California, Irvine para desarrollar técnicas de procesamiento de EEG para identificar los correlatos de discurso imaginario y la dirección de la intención de permitir a los soldados en el campo de batalla para comunicarse a través del ordenador mediada por la reconstrucción de los miembros del equipo 'señales de EEG, en la forma de señales comprensibles tales como palabras.

    Dispositivos EEG de bajo coste

    Existen dispositivos de EEG de bajo costo para el mercado de consumo de bajo costo de investigación y desarrollo. Recientemente, algunas compañías han miniaturizado la tecnología de grado médico EEG para crear versiones accesibles al público en general. Algunas de estas empresas incluso han construido dispositivos comerciales EEG con un costo de menos de $ 100 USD.

    • En 2004 publicó su OpenEEG ModularEEG como hardware de código abierto. Software de código abierto compatible incluye un juego para equilibrar una pelota.
    • En 2007 NeuroSky lanzó el primer consumidor asequible basado EEG junto con el NeuroBoy juego. Este fue también el primer dispositivo de EEG a gran escala para utilizar la tecnología de sensor seco.
    • En 2008 OCZ Technology dispositivo desarrollado para uso en juegos de video que dependen principalmente de la electromiografía.
    • En 2008, el Final Fantasy desarrollador Square Enix anunció que se ha asociado con NeuroSky para crear un juego, Judecca.
    • En 2009 Mattel asoció con NeuroSky para liberar el Mindflex, un juego que utiliza un electroencefalograma para dirigir una bola a través de una carrera de obstáculos. Con mucho, la mejor venta al consumidor basa EEG hasta la fecha.
    • En 2009 Uncle Milton Industrias asociado con NeuroSky para liberar la Fuerza Trainer StarWars, un juego diseñado para crear la ilusión de poseer la fuerza.
    • En 2009 lanzó el Emotiv EPOC, un dispositivo de EEG de 14 canales. La EPOC es el primer comercial BCI no utilizar la tecnología de sensor seco, obligando a los usuarios a aplicar una solución salina para la cabeza.
    • En 2010, NeuroSky añadió un parpadeo y la función de la electromiografía para la mentalidad.
    • En 2011, lanzó el NeuroSky MindWave, un dispositivo de EEG diseñado para propósitos educativos y juegos. El MindWave ganó el Libro Guinness de los Récords por premio "máquina más pesada moverse utilizando una interfaz de control del cerebro".
    • En 2012, un proyecto de gadgets japoneses, Neurowear, lanzado Necomimi: un auricular con orejas de gato motorizados. El auricular es una unidad MindWave NeuroSky con dos motores en la diadema cuando las orejas de un gato podría ser. Fundas con forma de orejas de gato se sienta sobre los motores de manera que cuando el dispositivo se registre estados emocionales de las orejas se mueven para relacionarse. Por ejemplo, cuando se relajó, las orejas caen a los lados y animarse cuando se excita de nuevo.

    Imágenes

    • Persona que lleva electrodos para EEG

    • Dispositivo de grabación portátil de EEG

    • Electroencephalophone EEG se utiliza durante una actuación musical en el que los bañistas de todo el mundo estaban conectados en red como parte de una actuación musical colectiva, con sus ondas cerebrales para controlar el sonido, la iluminación y el ambiente baño

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