Storia dell'elettroencefalogramma, funzionamento, onde

Lui elettroencefalogramma (EEG) È un esame che serve a registrare e valutare l'attività bioelettrica del cervello. I potenziali elettrici sono ottenuti attraverso elettrodi situati nel cuoio capelluto del paziente.

I record possono essere stampati su una carta in movimento tramite un elettroencefalografo o possono essere visualizzati in un monitor. L'attività elettrica del cervello può essere misurata in condizioni basali di riposo, veglia o sonno.

Applicazione dell'elettroencefalogramma nel bambino

L'elettroencefalogramma viene utilizzato per la diagnosi di epilessia, disturbi del sonno, encefalopatie, coma e morte cerebrale, tra molti altri usi. Può anche essere usato nella ricerca.

In precedenza veniva utilizzato per rilevare disturbi cerebrali focali come tumori o ictus. Oggi vengono utilizzate immagini di risonanza magnetica (RM) e tomografia computerizzata (TC).

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Breve storia di elettroencefalogramma

La storia dell'elettroencefalogramma inizia nel 1870, quando Fristsch e Hitzig, medici dell'esercito prussiano, hanno indagato con il cervello militare. Questi furono scoperti nella battaglia di berlina. Presto si resero conto che stimolando alcune aree cerebrali per corrente galvanica, i movimenti furono generati nel corpo.

Richard Birmick Caton

Dominio pubblico

Tuttavia, fu nel 1875 quando il dottor Richard Birmick Caton confermò che il cervello produceva correnti elettriche. Successivamente, ciò ha permesso al neurologo Ferrier di sperimentare con la "corrente faradica", posizionando le funzioni motorie nel cervello.

Vladimir Pravdich-Neminky

Dominio pubblico

Nel 1913, Vladimir Pravdich-Neminky fu il primo a fare quello che chiamava un "elettrocerebrogramma", esaminando il sistema nervoso di un cane. Fino a quel momento tutte le osservazioni furono fatte sul cervello scoperto, poiché non c'erano procedure di estensione che raggiungono l'interno del cranio.

Hans Berger

Dominio pubblico

Nel 1920, Hans Berger iniziò a sperimentare gli umani e 9 anni dopo creò un metodo per misurare l'attività elettrica del cervello. Coniato il termine "elettroencefalogramma" per caratterizzare la registrazione delle fluttuazioni elettriche cerebrali.

Questo neurologo tedesco è stato quello che ha scoperto il "ritmo di Berger". Cioè, le attuali "onde alfa", che consistono in oscillazioni elettromagnetiche che provengono dall'attività elettrica sincrona del talamo. 

Berger, nonostante la sua grande scoperta, non posso far avanzare questo metodo a causa della sua piccola conoscenza tecnica.

Nel 1934, Adrian e Matthews, in una dimostrazione in The Physiology Society (Cambridge) potrebbero verificare il "ritmo di Berger". Questi autori avanzarono con tecniche migliori e dimostrarono che il ritmo regolare e ampio di 10 punti al secondo non derivava da tutto il cervello, ma dalle aree visive dell'associazione.

Frederic Golla

Dominio pubblico

Successivamente, Frederic Golla ha confermato che in alcune malattie c'erano alterazioni delle oscillazioni ritmiche dell'attività cerebrale. Ciò ha permesso grandi progressi nello studio dell'epilessia, diventando consapevole della difficoltà di questo problema e della necessità di studiare il cervello in modo integrale. Fisher e Lowenback, nel 1934, furono in grado di determinare i picchi epilettiformi.

Infine, William Gray Walter, un neurologo americano americano, ha sviluppato le sue versioni dell'elettroencefalogramma e ha aggiunto miglioramenti. Grazie a lui è attualmente possibile rilevare i vari tipi di onde cerebrali, dalle onde alfa al delta.

Come funziona un elettroencefalogramma?

Un elettroencefalogramma standard è un'esplorazione non invasiva e indolore che viene eseguita aderendo elettrodi al cuoio capelluto con un gel del conducente. Ha un canale di registrazione, che misura la differenza di tensione tra due elettrodi. Di solito vengono utilizzati da 16 a 24 referral.

Gli elettrodi sono combinati creando quello che viene chiamato "assemblaggio", che può essere bipolare (trasversale e longitudinale) e monopolare (referenziale). L'assemblaggio bipolare serve a registrare la differenza di tensione nelle aree di attività cerebrale, mentre il monopolare confronta una zona cerebrale attiva e un'altra senza attività o attività neutra.

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È possibile misurarsi anche la differenza tra un'area attiva e la media di tutti o alcuni elettrodi attivi. 

Gli elettros invasivi possono essere utilizzati (all'interno del cervello) per studiare in aree dettagliate di difficile accesso come la superficie mesiale del lobo temporale.

Elettrocorticografia

A volte può essere necessario inserire elettrodi vicino alla superficie del cervello, per rilevare l'attività elettrica della corteccia cerebrale. Gli elettrodi si trovano di solito sotto la dura (uno degli strati meningi) attraverso un'incisione nel cranio.

Questa procedura è chiamata elettrocorticografia e serve a trattare l'epilessia e la ricerca resistenti.

Sistema 10-20

Esiste un sistema standardizzato per il posizionamento di elettrodi noti come "sistema 10-20". Ciò implica che la distanza tra gli elettrodi deve essere del 10% o del 20% rispetto agli assi frontali (dalla parte anteriore alla parte posteriore) o trasversali (da un lato all'altro del cervello).

21 elettrodi devono essere posizionati e ogni elettrodo verrà collegato a un ingresso di un amplificatore differenziale. Gli amplificatori estendono la tensione tra l'elettrodo attivo e l'elettrodo di riferimento tra 1000 e 100.000 volte.

Al momento, il segnale analogico è in disuso e vengono utilizzati amplificatori digitali. L'EEG digitale ha grandi vantaggi. Ad esempio, facilita l'analisi e la conservazione del segnale. Inoltre, consente di modificare parametri come filtri, sensibilità, tempo di registrazione e assemblaggi.

I segnali EEG possono essere registrati con hardware open source come OpenBCI. D'altra parte, il segnale può essere elaborato da software libero come EEGLAB o Biomarker Toolbox Biomarker.

Il segnale elettroencefalografico è rappresentato dalla differenza rispetto al potenziale elettrico (DDP) che esiste tra due punti della superficie cranica. Ogni punto è un elettrodo.

Elettroencefalogramma onde cerebrali

Il nostro cervello lavora attraverso impulsi elettrici che viaggiano attraverso i nostri neuroni. Questi impulsi possono essere ritmici o no e sono noti come onde cerebrali. Il ritmo è costituito da un'onda regolare, che ha la stessa morfologia e durata e che mantiene la propria frequenza.

Le onde sono classificate in base alla loro frequenza, cioè in base al numero di volte in cui l'onda viene ripetuta al secondo e sono espresse in Hertzios (Hz). Le frequenze hanno una certa distribuzione topografica e reattività. La maggior parte del segnale cerebrale osservato nel cuoio capelluto è in un intervallo tra 1 e 30 Hz.

D'altra parte, viene anche misurata l'ampiezza. Questo è determinato dal confronto della distanza tra la linea di base e il picco dell'onda. La morfologia dell'onda può essere acuta, in punta, in viti complesse e/o onda acuta.

Nell'elettroencefalogramma 4 larghezze della banda principale note come alfa, beta, theta e delta si possono osservare.

Onde beta

Onde beta. Fonte: Hugo Gamboa [dominio pubblico]

Sono costituiti da onde larghe, la cui frequenza è compresa tra 14 e 35 Hz. Appaiono quando siamo svegli svolgendo attività che richiedono intensi sforzi mentali, come fare un esame o studiare.

Onde alfa

Onde beta. Fonte: Hugo Gamboa [dominio pubblico]

Sono maggiori di quelli precedenti e la loro frequenza varia tra 8 e 13 Hz. Si presentano quando la persona è rilassata, senza fare importanti sforzi mentali. Appaiono anche quando chiudiamo gli occhi, sogno sveglio o facciamo attività che abbiamo molto automatizzato.

Onde theta

Onde beta. Fonte: Hugo Gamboa [dominio pubblico]

Hanno un'ampiezza maggiore ma una frequenza inferiore (tra 4 e 8 Hz). Riflettono uno stato di grande rilassamento, prima dell'inizio del sogno. In particolare, è collegato alle prime fasi del sonno. 

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Delta Waves

Delta Waves. Fonte: Hugo Gamboa [dominio pubblico]

Queste onde sono quelle che hanno la frequenza più bassa di tutti (tra 1 e 3 Hz). Sono associati a fasi di sonno più profonde (fase 3 e 4, dove di solito non sogna).

Procedura

Per eseguire l'EEG, il paziente è necessario per essere rilassato, in un ambiente oscuro e con gli occhi chiusi. Normalmente dura circa 30 minuti.

All'inizio, vengono eseguiti test di attivazione come la fotostimolazione intermittente (applicare stimoli di luce con frequenze diverse) o iperventilazione (respirare attraverso la bocca regolarmente e profondamente per 3 minuti).

Puoi anche indurre il sonno o, al contrario, tenere sveglio il paziente. Questo dipende da ciò che il ricercatore intende osservare o controllare. Questo video mostra l'applicazione in un adulto:

Interpretazione

Per interpretare un elettroencefalogramma è necessario conoscere la normale attività del cervello in base all'età e alle condizioni del paziente. È inoltre necessario esaminare artefatti e possibili problemi tecnici per ridurre al minimo gli errori di interpretazione.

Un elettroencefalogramma può essere anormale se si verifica un'attività epilettiforme (che suggerisce l'esistenza di un processo epilettico). Questo può essere individuato, generalizzato o con un modello specifico e insolito.

Può anche essere anormale quando le onde lente vengono visualizzate in un'area specifica o si trova l'asincronia generalizzata. Le anomalie possono verificarsi anche nell'ampiezza o quando c'è una linea che si discosta normalmente.

Sono state sviluppate altre tecniche più avanzate come video-EEG, EEG-Ambulatory, Telemetria, mappatura cerebrale, oltre all'elettrocorticografia.

Tipi di elettroencefalogramma

Esistono diversi tipi di elettroencefalogramma che sono elencati di seguito:

Elettroencefalogramma basale

È quello che viene eseguito quando il paziente è in uno stato di veglia, quindi non è richiesta alcuna preparazione. Per evitare di utilizzare prodotti che possono influire sull'esplorazione, viene eseguita una buona pulizia del cuoio capelluto.

Elettroencefalogramma nel periodo di privazione del sonno

È necessaria una preparazione precedente. Il paziente deve essere sveglio per 24 ore prima della sua realizzazione. Questo viene fatto per essere in grado di fare percorsi fisiologici delle fasi del sonno con l'obiettivo di rilevare anomalie che non possono essere ottenute attraverso l'elezione basale.

Video-elettroencefalogramma

È un normale elettroencefalogramma, ma ha come caratteristiche distintive che il paziente sia registrato in video durante il processo. Il suo scopo è quello di ottenere una documentazione visiva ed elettrica per osservare se compaiono la crisi o le pseudocrisas.

Elettroencefalogramma della morte cerebrale

È una tecnica necessaria per osservare l'attività cerebrale cerebrale o la sua assenza. È il primo passo del così chiamato "Protocollo di morte cerebrale". È essenziale avviare il dispositivo per l'estrazione e/o il trapianto di organi.

Applicazioni cliniche

L'elettroencefalogramma è usato in un'ampia varietà di condizioni cliniche e neuropsicologiche. Ecco alcuni dei suoi usi:

Rilevare epilessie

L'EEG nelle epilessie è essenziale per la diagnosi, poiché consente di differenziarlo da altre patologie come crisi psicogene, sincopi, disturbi del movimento o emicrania.

Serve anche per la classificazione della sindrome epilettica, nonché per controllare la sua evoluzione e l'efficacia del trattamento.

Rilevare encefalopatie

Le encefalopatie implicano danni o malfunzionamento del cervello. Grazie all'elettroencefalogramma, può essere noto se alcuni sintomi sono dovuti a un problema cerebrale "organico" o sono il prodotto di altri disturbi psichiatrici.

Anestesia di controllo

L'elettroencefalogramma è utile per controllare la profondità dell'anestesia, impedendo al paziente di entrare in coma o suscitare.

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Supervisionare la funzione cerebrale

L'EEG è fondamentale nelle unità di terapia intensiva per controllare la funzione cerebrale. Soprattutto convulsioni, l'effetto dei sedativi e dell'anestesia nei pazienti in coma indotto, nonché per rivedere il danno cerebrale secondario. Ad esempio, quello che può accadere in un'emorragia subaracnoide.

Rilevamento anormale delle operazioni

Viene utilizzato per diagnosticare cambiamenti anormali nel corpo che possono influenzare il cervello. Di solito è una procedura necessaria per diagnosticare o monitorare le malattie cerebrali come l'Alzheimer.

Alcuni modelli elettroencefalografici possono essere di interesse per la diagnosi di alcune patologie. Ad esempio, encefalite erpetica, anossia cerebrale, avvelenamento da barbiturico, encefalopatia epatica o creutzfeldt-jakob. 

Controlla uno sviluppo cerebrale adeguato

Nei neonati, EEG può fornire informazioni sul cervello per identificare possibili anomalie in base al loro tempo di vita.

Identificare il coma o la morte cerebrale

L'elettroencefalogramma è necessario per valutare lo stato di coscienza del paziente. Fornisce dati sia sulla previsione che sul grado di rallentamento dell'attività cerebrale, in modo che una frequenza inferiore indichi una riduzione del livello di coscienza.

Ci consente anche di osservare se l'attività cerebrale è continua o discontinua, la presenza di attività epilettiforme (che indica una prognosi peggiore) e la reattività agli stimoli (che manifesta la profondità del coma).

Inoltre, attraverso di esso la presenza di schemi di sonno (che sono insoliti quando il coma è più profondo) può essere verificata).

Patologie del sonno

L'EEG è molto importante per la diagnosi e il trattamento delle patologie del sonno multiple. Il paziente può essere esaminato durante il sonno e osserva le caratteristiche delle loro onde cerebrali.

Il test più usato per gli studi sul suolo è la polisonnografia. Questo, oltre a includere un elettroencefalogramma, registra contemporaneamente il video in video. Inoltre, consente di analizzare l'attività muscolare, i movimenti respiratori, il flusso d'aria, la saturazione dell'ossigeno, ecc.

Indagine

L'elettroencefalogramma è usato nella ricerca, specialmente nella psicologia neuroscienza, cognitiva, neurolinguistica e psicofisiologica. In effetti, molte delle cose che sappiamo attualmente sul nostro cervello sono dovute alla ricerca condotta con elettroencefalogrammi.

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