Was ist das Elektroenzephalogramm? (EEG)

Die Elektroenzephalogramm (EEG) ist ein Test zur Erfassung und Auswertung der bioelektrischen Aktivität des Gehirns. Die elektrischen Potentiale werden durch Elektroden erhalten, die auf der Kopfhaut des Patienten angeordnet sind.

Die Aufzeichnungen können auf einem sich bewegenden Papier durch einen Elektroenzephalographen gedruckt oder auf einem Monitor betrachtet werden. Die elektrische Aktivität des Gehirns kann in basalen Bedingungen der Ruhe, Wachheit oder Schlaf gemessen werden.

Das Elektroenzephalogramm wird unter anderem zur Diagnose von Epilepsie, Schlafstörungen, Enzephalopathien, Koma und Hirntod eingesetzt. Es kann auch in der Forschung verwendet werden.

Es wurde früher verwendet, um fokale Gehirnerkrankungen wie Tumore oder Schlaganfall zu erkennen. Heutzutage werden Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) verwendet.

Kurze Geschichte des Elektroenzephalogramms

Die Geschichte des Elektroenzephalogramms beginnt im Jahr 1870, als sich Frühsch und Hitzig, Ärzte der preußischen Armee, mit militärischen Gehirnen auseinandersetzten. Diese wurden in der Schlacht von Sedan entdeckt. Sie erkannten schnell, dass durch Stimulation bestimmter Hirnareale durch galvanischen Strom Bewegungen im Körper erzeugt wurden.

Es war jedoch im Jahr 1875, als der Arzt Richard Birmick Caton bestätigte, dass das Gehirn elektrische Ströme erzeugte. 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.

Im Jahr 1913 war Vladimir Pravich-Neminsky der Erste, der ein so genanntes "Elektro-Zerebrogramm" aufführte, bei dem er das Nervensystem eines Hundes untersuchte. Bis dahin wurden alle Beobachtungen an freigelegten Gehirnen gemacht, da keine Vergrößerungsvorgänge bis in das Innere des Schädels vorkamen.

1920 begann Hans Berger damit, mit Menschen zu experimentieren. Neun Jahre später entwickelte er eine Methode, um die elektrische Aktivität des Gehirns zu messen. Er prägte den Begriff "Elektroenzephalogramm", um die Erfassung elektrischer Fluktuationen im Gehirn zu charakterisieren.

Dieser deutsche Neurologe hat den "Berger-Rhythmus" entdeckt. Das sind die aktuellen "Alpha-Wellen", die aus elektromagnetischen Schwingungen bestehen, die aus der synchron elektrischen Aktivität des Thalamus kommen.

Berger, trotz seiner großen Entdeckung, kann ich aufgrund seiner knappen technischen Kenntnisse nicht in dieser Methode vorankommen.

Im Jahr 1934 konnten Adrian und Matthews bei einer Demonstration in der Society of Physiology (Cambridge) den "Berger-Rhythmus" überprüfen. Diese Autoren kamen mit besseren Techniken voran und zeigten, dass der regelmäßige und weite Rhythmus von 10 Punkten pro Sekunde nicht aus dem gesamten Gehirn, sondern aus den visuellen Assoziationsbereichen entstanden ist.

Später bestätigte Frederic Golla, dass bei bestimmten Krankheiten die rhythmischen Oszillationen der Gehirnaktivität verändert waren.

Dies ermöglichte große Fortschritte in der Erforschung der Epilepsie, wurde sich der Schwierigkeit dieses Themas und der Notwendigkeit bewusst, das Gehirn ganzheitlich zu untersuchen. Fisher und Lowenback konnten 1934 die epileptiformen Peaks bestimmen.

Schließlich entwickelte William Gray Walter, ein amerikanischer Neurologe, Experte in Robotik, seine eigenen Versionen des Elektroenzephalogramms und fügte Verbesserungen hinzu. Dank ihm ist es jetzt möglich, die verschiedenen Arten von Gehirnwellen zu erkennen, von den Alpha-Wellen bis zum Delta.

Wie funktioniert ein Elektroenzephalogramm?

Ein Standard-Elektroenzephalogramm ist ein nicht invasiver und schmerzfreier Scan, bei dem Elektroden mit einem leitfähigen Gel an der Kopfhaut befestigt werden. Es verfügt über einen Aufzeichnungskanal, der den Spannungsunterschied zwischen zwei Elektroden misst. Normalerweise werden 16 bis 24 Leitungen verwendet.

Die Paare von Elektroden werden kombiniert, was eine sogenannte "Montage" erzeugt, die bipolar (transversal und longitudinal) und monopolar (referenziell) sein kann. Die bipolare Anordnung wird verwendet, um die Spannungsdifferenz in Bereichen der Gehirnaktivität aufzuzeichnen, während der monopolare Bereich eine aktive Gehirnfläche mit einer anderen Fläche 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 Elektroden (innerhalb des Gehirns) können verwendet werden, um schwer zu erreichende Bereiche im Detail zu untersuchen, z. B. die mesiale Oberfläche des Temporallappens.

Es kann auch manchmal notwendig sein, Elektroden nahe der Oberfläche des Gehirns einzuführen, um die elektrische Aktivität der Großhirnrinde nachzuweisen. Die Elektroden befinden sich gewöhnlich unter der Dura (einer der Schichten der Hirnhäute) durch einen Schnitt im Schädel.

Dieses Verfahren wird Elektrokortikographie genannt, und es wird verwendet, um resistente Epilepsie und für Untersuchungen zu behandeln.

Es gibt ein standardisiertes System zur Elektrodenplatzierung, das als "10-20 System" bekannt ist. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen den Elektroden 10% oder 20% in Bezug auf die Vorderseite (von vorne nach hinten) oder die Querachse (von einer Seite des Gehirns zum anderen) betragen sollte.

21 Elektroden sollten 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 mal.

Gegenwärtig wird das Analogsignal nicht verwendet und digitale Verstärker werden 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. Auf der anderen Seite kann das Signal mit einer freien Software wie dem EEGLAB oder der Neurophysiological Biomarker Toolbox verarbeitet werden.

Das elektroenzephalographische Signal wird durch die Differenz des elektrischen Potentials (dp) zwischen zwei Punkten auf der kranialen Oberfläche 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 die ihre eigene Frequenz beibehält.

Die Wellen werden nach ihrer Frequenz klassifiziert, dh nach der Anzahl der Wiederholungen der Welle pro Sekunde, und werden in Hertz (Hz) ausgedrückt. Die Frequenzen haben eine gewisse topographische Verteilung und Reaktivität. Der größte Teil des in der Kopfhaut beobachteten Gehirnsignals liegt in einem Bereich zwischen 1 und 30 Hz.

Auf der anderen Seite wird auch die Amplitude gemessen. Dies wird aus dem Vergleich der Entfernung zwischen der Basislinie und der Spitze der Welle bestimmt. Die Morphologie der Welle kann akut sein, in der Spitze, in Komplexen Tip-Wave und / oder akute Welle-Slow-Wave.

Im Elektroenzephalogramm können 4 Hauptbandbreiten, bekannt als Alpha, Beta, Theta und Delta, beobachtet werden.

Betawellen

Sie bestehen aus breiten Wellen, deren Frequenz zwischen 14 und 35 Hz liegt. Sie erscheinen, wenn wir wach sind und Tätigkeiten ausführen, die eine intensive geistige Anstrengung erfordern, wie zum Beispiel eine Prüfung oder ein Studium.

Alpha-Wellen

Sie haben eine größere Amplitude als die vorherigen und ihre Frequenz oszilliert zwischen 8 und 13 Hz. Sie entstehen, wenn die Person entspannt ist, ohne wichtige geistige Anstrengungen zu unternehmen. Sie erscheinen auch, wenn wir unsere Augen schließen, Tagträume träumen oder Tätigkeiten ausführen, die wir sehr automatisiert haben.

Theta Wellen

Sie haben eine höhere Amplitude, aber eine niedrigere Frequenz (zwischen 4 und 8 Hz). Sie reflektieren einen Zustand großer Entspannung vor dem Beginn des Schlafes. Insbesondere ist es mit den ersten Phasen des Traums verbunden.

Deltawellen

Diese Wellen haben die niedrigste Frequenz von allen (zwischen 1 und 3 Hz). Sie sind mit tieferen Schlafstadien assoziiert (Stadium 3 und 4, wo Sie normalerweise nicht träumen).

Wie wird das Elektroenzephalogramm durchgeführt?

Um das EEG durchzuführen, muss der Patient in einer dunklen Umgebung mit geschlossenen Augen entspannt sein. Normalerweise dauert es ungefähr 30 Minuten.

Zu Beginn werden Aktivierungstests wie intermittierende Fotostimulation (Anwendung von Lichtreizen mit unterschiedlichen Frequenzen) oder Hyperventilation (3 Minuten lang regelmäßig und tief durch den Mund) durchgeführt.

Es kann auch Schlaf induzieren oder im Gegenteil den Patienten wach halten. Dies hängt davon ab, was der Forscher beobachten oder überprüfen möchte.

Wie wird es interpretiert?

Um ein Elektroenzephalogramm zu interpretieren, ist es notwendig, 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, verallgemeinert oder mit einem bestimmten und ungewöhnlichen Muster erfolgen.

Es kann auch anormal sein, wenn langsame Wellen in einem bestimmten Bereich angezeigt werden. Oder es wird generalisierte Asynchronität gefunden. Abnormitäten können auch in der Amplitude auftreten oder wenn eine Spur von der Norm abweicht.

Gegenwärtig wurden andere fortschrittlichere Techniken wie Video-EEG-Überwachung, ambulantes EEG, Telemetrie, Gehirnkartierung sowie Elektrokortikographie entwickelt.

Arten von Elektroenzephalogramm

Es gibt verschiedene Arten von Elektroenzephalogrammen, die im Folgenden aufgeführt sind:

Basis-Elektroenzephalogramm

Es wird durchgeführt, wenn der Patient in einem Zustand der Wachheit ist, so dass keine Vorbereitung erforderlich ist. Um die Verwendung von Produkten zu vermeiden, die die Exploration beeinträchtigen können, wird eine gute Reinigung der Kopfhaut durchgeführt.

Elektroenzephalogramm in der Periode des Schlafentzugs

Es ist eine vorherige Vorbereitung notwendig. Der Patient muss 24 Stunden vor dem Abschluss wach sein. Dies geschieht, um physiologische Kurven der Schlafphasen zu erstellen, um Anomalien zu erfassen, die nicht durch das basale EEG erhalten werden können.

Video-Elektroenzephalogramm

Es ist ein normales Elektroenzephalogramm, aber seine Besonderheit ist, dass der Patient während des Prozesses auf Video aufgenommen wird. Sein 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". Es ist wichtig, das Gerät für die Extraktion und / oder Transplantation von Organen zu starten.

Klinische Anwendungen des Elektroenzephalogramms

Das Elektroenzephalogramm wird in einer Vielzahl klinischer und neuropsychologischer Zustände eingesetzt. Hier sind einige seiner Anwendungen:

Epilepsien erkennen

Das EEG in Epilepsien ist für die Diagnose von grundlegender Bedeutung, da es von anderen Pathologien wie psychogenen Krisen, Synkopen, Bewegungsstörungen oder Migräne unterschieden werden kann.

Es dient auch zur Klassifizierung des epileptischen Syndroms sowie zur Kontrolle seiner Entwicklung und Wirksamkeit der Behandlung.

Erkannt Enzephalopathien

Enzephalopathien beinhalten Schäden oder Fehlfunktionen des Gehirns. Dank des Elektroenzephalogramms kann man erkennen, ob bestimmte Symptome auf ein "organisches" Hirnproblem zurückzuführen sind oder das Produkt anderer psychiatrischer Erkrankungen sind.

Kontrollanästhesie

Das Elektroenzephalogramm ist nützlich, um die Tiefe der Narkose zu kontrollieren und verhindert, dass der Patient in ein Koma fällt oder aufwacht.

Überwachen Sie die Gehirnfunktion

Auf Intensivstationen ist das EEG zur Steuerung der Hirnfunktion unerlässlich. Insbesondere Anfälle, die Wirkung von Sedativa und Anästhesie bei Patienten im induzierten Koma, sowie sekundäre Hirnschäden zu überprüfen. Was zum Beispiel bei einer Subarachnoidalblutung auftreten kann.

Erkennung von Funktionsstörungen

Es wird verwendet, um abnorme Veränderungen im Körper zu diagnostizieren, die das Gehirn beeinflussen können. Es ist normalerweise ein notwendiges Verfahren, um Hirnerkrankungen wie Alzheimer, traumatische Hirnverletzungen, Infektionen oder Tumore zu diagnostizieren oder zu überwachen.

Bestimmte elektroenzephalographische Muster können für die Diagnose einiger Pathologien von Interesse sein. Zum Beispiel Herpes-Enzephalitis, zerebrale Anoxie, Barbiturat-Vergiftung, hepatische Enzephalopathie oder Creutzfeldt-Jakob-Krankheit.

Überprüfen Sie die angemessene Entwicklung des Gehirns

Bei Neugeborenen kann das EEG Informationen über das Gehirn liefern, 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 Langsamkeit der Hirnaktivität. Eine niedrigere Frequenz würde also eine Verringerung des Bewusstseinslevels anzeigen.

Es erlaubt auch zu beobachten, ob die Gehirnaktivität kontinuierlich oder diskontinuierlich ist, das Vorhandensein von epileptiformer Aktivität (was auf eine schlechtere Prognose hindeutet) und die Reaktivität auf Stimuli (welche die Tiefe des Komas anzeigt).

Darüber hinaus kann das Vorhandensein von Schlafmustern überprüft werden (die selten sind, wenn das Koma tiefer ist).

Pathologien im Traum

Das EEG ist sehr wichtig für die Diagnose und Behandlung von multiplen Schlafpathologien. Der Patient kann im Schlaf untersucht werden und die Eigenschaften seiner Gehirnwellen beobachten.

Der am häufigsten verwendete Test für Bodenuntersuchungen ist die Polysomnographie. Zusätzlich zur Aufnahme eines Elektroenzephalogramms wird der Patient gleichzeitig auf Video aufgezeichnet. Darüber hinaus erlaubt es, seine Muskelaktivität, Atembewegungen, Luftströmung, Sauerstoffsättigung usw. zu analysieren.

Untersuchung

Das Elektroenzephalogramm wird bei der Untersuchung verwendet. Insbesondere in der Neurowissenschaft, kognitiven, neurolinguistischen und psychophysiologischen Psychologie. In der Tat sind viele der Dinge, die wir derzeit über unser Gehirn wissen, auf die Forschung mit Elektroenzephalogrammen zurückzuführen.

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