Компьютерная ээг что это: что это такое, что показывает обследование электроэнцефалографии, как подготовиться к процедуре и как ее делают взрослым

Содержание

Компьютерная электроэнцефалография: что это такое?

фото с сайта medsovet-clinic.ru

Компьютерная электроэнцефалография — это метод измерения биопотенциала клеток ЦНС (центральной нервной системы), результаты которого выводятся на компьютер и подаются анализу. Известно, что основным элементом ЦНС является нейрон — нервная клетка. Следует заметить, что нейрон обладает уникальной особенностью — способностью генерировать, а также проводить электрический импульс. В человеческом головном мозге существует больше миллиарда нервных окончаний. Суммарная активность значительного количества нейронов образует биоэлектрическую активность ЦНС.

Метод электроэнцефалографии дает возможность функциональной диагностики головного мозга, а также существенно помогает выявлению эпилепсии, ишемических, воспалительных, опухолевых и дегенеративных заболеваний ЦНС, позволяет следить и оценивать эффективность проводимого лечения при установленном диагнозе.

Выполнение компьютерной электроэнцефалографии (ЭЭГ) проводится с помощью нескольких электродов, фиксирующих биоэлектрическую активность ЦНС, впоследствии подающих результаты для регистрации и анализа в компьютере. Для измерения биотока на голову исследуемого накладывают 9–16 пар электродов. Соединенные чувствительными измерительными устройствами, электроды способны измерить и записать силу электрического заряда в миллионных частях вольта.

Компьютерный электроэнцефалограф состоит из:

1. Комплекта электроэнцефалографических электродов.
2. Шлема, позволяющего их крепить.
3. Многоканального электроэнцефалографического усилителя.
4. Коммутационного устройства.
5. Фото-фоностимулятора или фотостимулятора.
6. Компьютера.

Компьютерная электроэнцефалограмма — это кривая, которая получается при фиксировании колебания электрических потенциалов в ЦНС, через головной покров. Электроэнцефалограмма имеет возможность отразить мозаику активности у коры в головном мозге, что у здорового человека выглядит в качестве определенной картинки гармоничного протекания основных процессов ЦНС.

Главное достоинство компьютерной электроэнцефалограммы — способность показывать основные параметры функционирования нервной системы. Например, свойства ритмичности, которые отражают согласованность работы различных структур мозга. В связи с этим, анализируя записи ЭЭГ, нейрофизиолог получает доступ практически ко всем механизмам мозга, способным обрабатывать информацию. Причем, видна вся схема процесса, задействованная в ЦНС, то есть видны не только участки где информация обрабатывалась, но и то, как она была обработана.

ЭЭГ, показания, противопоказания, где пройти электроэнцефалографию

Узнала о вас в интернете — нужно срочно сделать МРТ.

И вот после спектакля я у вас. Мне очень понравились ваши сотрудники. Спасибо за внимание, доброжелательность и точность.

Пусть у вас всё будет так же хорошо на душе, как у меня сейчас, несмотря на все проблемы…

Будьте!!! Нам на радость! Ваша Панина В.В.

Array
(
    [ID] => 107
    [~ID] => 107
    [CODE] => 
    [~CODE] => 
    [XML_ID] => 107
    [~XML_ID] => 107
    [NAME] => Панина Валентина Викторовна
    [~NAME] => Панина Валентина Викторовна
    [TAGS] => 
    [~TAGS] => 
    [SORT] => 100
    [~SORT] => 100
    [PREVIEW_TEXT] => 

Узнала о вас в интернете — нужно срочно сделать МРТ.

И вот после спектакля я у вас. Мне очень понравились ваши сотрудники. Спасибо за внимание, доброжелательность и точность.

Пусть у вас всё будет так же хорошо на душе, как у меня сейчас, несмотря на все проблемы...

Будьте!!! Нам на радость! Ваша Панина В.В.

[~PREVIEW_TEXT] =>

Узнала о вас в интернете — нужно срочно сделать МРТ.

И вот после спектакля я у вас. Мне очень понравились ваши сотрудники. Спасибо за внимание, доброжелательность и точность.

Пусть у вас всё будет так же хорошо на душе, как у меня сейчас, несмотря на все проблемы...

Будьте!!! Нам на радость! Ваша Панина В.В.

[PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 50 [TIMESTAMP_X] => 07.02.2018 14:11:01 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 800 [WIDTH] => 577 [FILE_SIZE] => 87769 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/d82 [FILE_NAME] => d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [ORIGINAL_NAME] => pic_comments2-big.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => cf5842bcd485e8e9c06757a200b70e73 [~src] => [SRC] => /upload/iblock/d82/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [UNSAFE_SRC] => /upload/iblock/d82/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [SAFE_SRC] => /upload/iblock/d82/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [ALT] => Панина Валентина Викторовна [TITLE] => Панина Валентина Викторовна ) [~PREVIEW_PICTURE] => 50 [DETAIL_TEXT] => [~DETAIL_TEXT] => [DETAIL_PICTURE] => [~DETAIL_PICTURE] => [DATE_ACTIVE_FROM] => [~DATE_ACTIVE_FROM] => [ACTIVE_FROM] => [~ACTIVE_FROM] => [DATE_ACTIVE_TO] => [~DATE_ACTIVE_TO] => [ACTIVE_TO] => [~ACTIVE_TO] => [SHOW_COUNTER] => [~SHOW_COUNTER] => [SHOW_COUNTER_START] => [~SHOW_COUNTER_START] => [IBLOCK_TYPE_ID] => content [~IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_ID] => 10 [~IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_CODE] => reviews [~IBLOCK_CODE] => reviews [IBLOCK_NAME] => Отзывы [~IBLOCK_NAME] => Отзывы [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [DATE_CREATE] => 06.02.2018 19:41:18 [~DATE_CREATE] => 06.02.2018 19:41:18 [CREATED_BY] => 1 [~CREATED_BY] => 1 [CREATED_USER_NAME] => (admin) [~CREATED_USER_NAME] => (admin) [TIMESTAMP_X] => 07.02.2018 14:11:01 [~TIMESTAMP_X] => 07.02.2018 14:11:01 [MODIFIED_BY] => 1 [~MODIFIED_BY] => 1 [USER_NAME] => (admin) [~USER_NAME] => (admin) [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [DETAIL_PAGE_URL] => /content/detail.php?ID=107 [~DETAIL_PAGE_URL] => /content/detail.php?ID=107 [LIST_PAGE_URL] => /content/index.php?ID=10 [~LIST_PAGE_URL] => /content/index.php?ID=10 [DETAIL_TEXT_TYPE] => text [~DETAIL_TEXT_TYPE] => text [PREVIEW_TEXT_TYPE] => html [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => html [LANG_DIR] => / [~LANG_DIR] => / [EXTERNAL_ID] => 107 [~EXTERNAL_ID] => 107 [LID] => s1 [~LID] => s1 [EDIT_LINK] => [DELETE_LINK] => [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => [IPROPERTY_VALUES] => Array ( ) [FIELDS] => Array ( [ID] => 107 [CODE] => [XML_ID] => 107 [NAME] => Панина Валентина Викторовна [TAGS] => [SORT] => 100 [PREVIEW_TEXT] =>

Узнала о вас в интернете — нужно срочно сделать МРТ.

И вот после спектакля я у вас. Мне очень понравились ваши сотрудники. Спасибо за внимание, доброжелательность и точность.

Пусть у вас всё будет так же хорошо на душе, как у меня сейчас, несмотря на все проблемы...

Будьте!!! Нам на радость! Ваша Панина В.В.

[PREVIEW_PICTURE] => Array ( [ID] => 50 [TIMESTAMP_X] => 07.02.2018 14:11:01 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 800 [WIDTH] => 577 [FILE_SIZE] => 87769 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/d82 [FILE_NAME] => d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [ORIGINAL_NAME] => pic_comments2-big.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => cf5842bcd485e8e9c06757a200b70e73 [~src] => [SRC] => /upload/iblock/d82/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [UNSAFE_SRC] => /upload/iblock/d82/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [SAFE_SRC] => /upload/iblock/d82/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [ALT] => Панина Валентина Викторовна [TITLE] => Панина Валентина Викторовна ) [DETAIL_TEXT] => [DETAIL_PICTURE] => [DATE_ACTIVE_FROM] => [ACTIVE_FROM] => [DATE_ACTIVE_TO] => [ACTIVE_TO] => [SHOW_COUNTER] => [SHOW_COUNTER_START] => [IBLOCK_TYPE_ID] => content [IBLOCK_ID] => 10 [IBLOCK_CODE] => reviews [IBLOCK_NAME] => Отзывы [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => [DATE_CREATE] => 06.02.2018 19:41:18 [CREATED_BY] => 1 [CREATED_USER_NAME] => (admin) [TIMESTAMP_X] => 07.02.2018 14:11:01 [MODIFIED_BY] => 1 [USER_NAME] => (admin) ) [PROPERTIES] => Array ( [NAME] => Array ( [ID] => 25 [TIMESTAMP_X] => 2018-02-06 19:37:56 [IBLOCK_ID] => 10 [NAME] => Кто оставил отзыв [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => NAME [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => S [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => 241 [VALUE] => Панина Валентина Викторовна [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => Панина Валентина Викторовна [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Кто оставил отзыв [~DEFAULT_VALUE] => ) [DESCRIPTION] => Array ( [ID] => 26 [TIMESTAMP_X] => 2018-02-06 19:37:56 [IBLOCK_ID] => 10 [NAME] => Подпись [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => DESCRIPTION [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => S [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => 242 [VALUE] => Актриса, заслуженная артистка РСФСР [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => Актриса, заслуженная артистка РСФСР [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Подпись [~DEFAULT_VALUE] => ) ) [DISPLAY_PROPERTIES] => Array ( [NAME] => Array ( [ID] => 25 [TIMESTAMP_X] => 2018-02-06 19:37:56 [IBLOCK_ID] => 10 [NAME] => Кто оставил отзыв [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => NAME [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => S [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => 241 [VALUE] => Панина Валентина Викторовна [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => Панина Валентина Викторовна [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Кто оставил отзыв [~DEFAULT_VALUE] => [DISPLAY_VALUE] => Панина Валентина Викторовна ) [DESCRIPTION] => Array ( [ID] => 26 [TIMESTAMP_X] => 2018-02-06 19:37:56 [IBLOCK_ID] => 10 [NAME] => Подпись [ACTIVE] => Y [SORT] => 500 [CODE] => DESCRIPTION [DEFAULT_VALUE] => [PROPERTY_TYPE] => S [ROW_COUNT] => 1 [COL_COUNT] => 30 [LIST_TYPE] => L [MULTIPLE] => N [XML_ID] => [FILE_TYPE] => [MULTIPLE_CNT] => 5 [TMP_ID] => [LINK_IBLOCK_ID] => 0 [WITH_DESCRIPTION] => N [SEARCHABLE] => N [FILTRABLE] => N [IS_REQUIRED] => N [VERSION] => 1 [USER_TYPE] => [USER_TYPE_SETTINGS] => [HINT] => [PROPERTY_VALUE_ID] => 242 [VALUE] => Актриса, заслуженная артистка РСФСР [DESCRIPTION] => [VALUE_ENUM] => [VALUE_XML_ID] => [VALUE_SORT] => [~VALUE] => Актриса, заслуженная артистка РСФСР [~DESCRIPTION] => [~NAME] => Подпись [~DEFAULT_VALUE] => [DISPLAY_VALUE] => Актриса, заслуженная артистка РСФСР ) ) [IMAGE] => Array ( [RETINA_SUPPORT] => 1 [ORIGIN] => Array ( [ID] => 50 [TIMESTAMP_X] => 07.02.2018 14:11:01 [MODULE_ID] => iblock [HEIGHT] => 800 [WIDTH] => 577 [FILE_SIZE] => 87769 [CONTENT_TYPE] => image/jpeg [SUBDIR] => iblock/d82 [FILE_NAME] => d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [ORIGINAL_NAME] => pic_comments2-big.jpg [DESCRIPTION] => [HANDLER_ID] => [EXTERNAL_ID] => cf5842bcd485e8e9c06757a200b70e73 [~src] => [SRC] => /upload/iblock/d82/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg ) [X2] => Array ( [src] => /upload/resize_cache/iblock/d82/264_380_1/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [width] => 264 [height] => 366 [size] => 49035 ) [ATTR] => retina retina-x2-src="/upload/resize_cache/iblock/d82/264_380_1/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg" [X1] => Array ( [src] => /upload/resize_cache/iblock/d82/132_190_1/d823d79d608bd750c9be67d6f85f03ca.jpg [width] => 132 [height] => 183 [size] => 14952 [ALT] => Панина Валентина Викторовна ) ) )

Что такое ЭЭГ и зачем она нужна / Хабр

Ученые любят искать первое упоминание своей науки. К примеру, я видел статью, где всерьез утверждалось, что первые опыты по электрической стимуляции мозга были проведены в Древнем Риме, когда кого-то ударил током электрический угорь. Так или иначе, обычно, историю электрофизиологии принято отсчитывать примерно от опытов Луиджи Гальвани (XVIII век). В этом цикле статей мы попробуем рассказать небольшую часть того, что наука узнала за последние 300 лет про электрическую активность мозга человека, про то, какие профиты из всего этого можно извлечь.


Откуда берется электрическая активность мозга

Мозг состоит из нейронов и глии. Нейроны проявляют электрическую активность, глия тоже может это делать, но по-другому [1], [2], и мы на нее сегодня обращать внимания не будем.

Электрическая активность нейронов заключается в перекачивании между клеткой и окружающей средой ионов натрия, калия и хлора. Между нейронами сигналы передаются с помощью химических медиаторов. Когда медиатор, выделяемый одним нейроном, попадает на подходящий рецептор другого нейрона, он может открыть химически активируемые ионные каналы, и впустить в клетку небольшое количество ионов. В результате клетка немного меняет свой заряд. Если в клетку вошло достаточно много ионов (например, сигнал пришел одновременно на несколько синапсов), открываются другие ионные каналы, зависимые от напряжения (их больше), и клетка за считанные миллисекунды активируется целиком по принципу “все или ничего”, после чего возвращается в прежнее состояние. Этот процесс называется потенциалом действия.


Как ее можно зарегистрировать

Лучший способ записать активность отдельных клеток — воткнуть в кору электрод. Это может быть один провод, может быть матрица с несколькими десятками каналов, может быть штырь с несколькими сотнями, а может быть гибкая плата с несколькими тысячами (как тебе такое, илон маск ).

На животных это делают уже давно. Иногда по жизненным показаниям (эпилепсия, болезнь Паркинсона, полный паралич) делают на человеке. Пациенты с имплантами способны печатать текст силой мысли, управлять экзоскелетами, и даже контролировать все степени свободы промышленного манипулятора.


Выглядит впечатляюще, но в ближайшее время в каждую районную поликлинику, и, тем более, к здоровым людям, такие методы не придут. Во-первых, это очень дорого — стоимость процедуры для каждого пациента измеряется сотнями тысяч долларов. Во-вторых, имплантация электродов в кору — все-таки серьезная нейрохирургическая операция со всеми возможными осложнениями и поражением нервной ткани вокруг импланта. В-третьих, сама технология несовершенна — непонятно, что делать с тканевой совместимостью имплантов, и как предотвратить их обрастание глией, в результате чего нужный сигнал со временем перестает регистрироваться. Кроме того, обучение каждого пациента использованию импланта может занимать больше года ежедневных тренировок.

Можно не втыкать провода глубоко в кору, а аккуратно положить на нее — получится электрокортикограмма. Тут сигнал отдельных нейронов уже не зарегистрировать, но можно увидеть активность очень маленьких областей (общее правило — чем дальше от нейронов, тем хуже пространственное разрешение метода). Уровень инвазивности ниже, но все равно нужно вскрывать череп, поэтому этот метод используется в основном для контроля во время операций.

Можно положить провода даже не на кору, а на твердую мозговую оболочку (тонкий череп, который находится между мозгом и настоящим черепом). Тут уровень инвазивности и возможных осложнений еще ниже, но сигнал все еще довольно качественный. Получится эпидуральная ЭЭГ. Всем хорош метод, однако, тут все равно нужна операция.

Наконец, минимально инвазивный метод исследования электрической активности мозга — электроэнцефалограмма, а именно, запись с помощью электродов, которые находятся на поверхности головы. Метод самый массовый, сравнительно дешевый (топовые приборы стоят не дороже нескольких десятков тысяч долларов, а большинство в разы дешевле, расходники практически бесплатны), и имеет самое высокое временное разрешение из неинвазивных методов — можно изучать процессы восприятия, которые занимают считанные миллисекунды. Недостатки — низкое пространственное разрешение и шумный сигнал, который, однако, содержит достаточное количество информации для некоторых медицинских и нейроинтерфейсных целей.

На картинке с потенциалом действия видно, что у кривой есть две основных части — собственно, потенциал действия (большой пик) и синаптический потенциал (маленькое изменение амплитуды перед большим пиком). Логично было бы предположить, что то, что мы регистрируем на поверхности головы, является суммой потенциалов действия отдельных нейронов. Однако, на деле все работает наоборот — потенциал действия занимает около 1 миллисекунды и, несмотря на высокую амплитуду, через череп и мягкие ткани не проходит, а вот синаптические потенциалы за счет большей длительности, хорошо суммируются и регистрируются на поверхности черепа. Это было доказано с помощью одновременной записи инвазивными и неинвазивными методами. Также важно, что активность не каждого нейрона может быть зарегистрирована с помощью ЭЭГ (подробнее тут).

Важно, что в мозге находится около 86 миллиардов нервных клеток (о том, как это можно с такой точностью посчитать, читайте тут), и активность одного нейрона в таком шуме считать невозможно. Однако, какую-то информацию все равно вытащить можно. Представьте себе, что вы стоите в центре футбольного стадиона. Пока фанаты просто шумят и разговаривают между собой, вы слышите равномерный гул, но как только даже небольшая часть присутствующих начинает скандировать кричалку, ее уже можно довольно отчетливо расслышать. Точно так же и с нейронами — на поверхности черепа можно увидеть осмысленный сигнал, только если сразу большое количество нейронов проявляют синхронную активность. Для неинвазивной ЭЭГ это примерно 50 тысяч синхронно работающих нейронов.

Впервые идея померить напряжение на голове человека была реализована в 1924 году довольно интересной личностью. Первая запись ЭЭГ выглядела вот так:

Сложно понять, что означает этот сигнал, но сразу видно, что он не похож на белый шум — в нем заметны веретена колебаний высокой амплитуды и отличающейся частоты. Это альфа-ритм — самый заметный ритм мозга, который можно увидеть невооруженным взглядом.

Сейчас, конечно, ритмы ЭЭГ анализируются не на глаз, а математическими методами, самые простые из которых — спектральные.


Разбитый на полосы спектр Фурье электроэнцефалограммы (источник)

Всего есть несколько полос, в которых обычно анализируют ритмическую активность ЭЭГ, вот самые популярные:

8-14 Гц — Альфа-ритм. Представлен в основном в затылочных зонах. Сильно увеличивается при закрытии глаз, также подавляется при умственном напряжении и увеличивается при расслаблении. Этот ритм производится, когда возбуждение циркулирует между корой и таламусом. Таламус — своего рода маршрутизатор, который решает, как перенаправлять в кору потоки входящей информации. Когда человек закрывает глаза, ему становится нечего делать, он начинает генерировать фоновую активность, которая и вызывает альфа-ритм в коре. Кроме того, важную роль играет default mode network — сеть структур, которые активны во время спокойного бодрствования, но это уже тема для отдельной статьи.

Разновидность альфа-ритма, с которой его легко перепутать — мю-ритм. Он имеет схожие характеристики, но регистрируется в центральных областях головы, где находится моторная кора. Важная особенность — его мощность уменьшается, когда человек двигает конечностями, или даже думает о том, чтобы это сделать.

14-30 Гц — Бета-ритм. Больше выражен в лобных долях мозга. Увеличивается при умственном напряжении.

30+ Гц — Гамма-ритм. Может быть, где-то внутри мозга он и есть, но большая часть того, что можно записать с поверхности, происходит от мышц. Выяснили это следующим образом:

Нужно каким-то образом убрать мышечную активность с головы, чтобы записать ЭЭГ с мышцами и без. К сожалению, нет простого способа отключить мышцы на голове, не отключив их во всем теле. Берем ученого (никто другой на такое бы не согласился), накачиваем его миорелаксантом, в результате чего у него отключаются все мышцы. Проблема — если отключить все мышцы, в том числе диафрагму и межреберные, то он не сможет дышать. Решение — кладем его на ИВЛ. Проблема — он еще и говорить без мышц не может. Решение — наложим ему на руку жгут, чтобы туда не попадал миорелаксант, тогда он может этой рукой подавать сигналы. Проблема — если затянуть эксперимент, то рука отвалится. Решение — прекращаем эксперимент когда ученый перестает чувствовать руку, и надеемся, что все закончится хорошо. Результат — доля в спектре частот ЭЭГ больше 20 Гц на фоне миорелаксанта становится меньше в 10-200 раз, чем выше частота, тем выше падение.

1-4 Гц — Дельта-ритм. Выражен во время фазы, внезапно, дельта-сна (самый глубокий сон), также повышается при стрессе.

Кроме ритмической активности, в ЭЭГ есть еще вызванная. Если мы точно знаем, в какой момент мы показываем человеку стимул (это может быть картинка, звук, тактильное ощущение и даже запах), мы можем посмотреть, какая была реакция именно на этот стимул. Соотношение сигнал-шум такого ответа по отношению к фоновой ЭЭГ довольно низкое, но если мы покажем стимул, к примеру, 10 раз, нарежем ЭЭГ относительно момента предъявления и усредним, то можно получить довольно подробные кривые, которые называют вызванными потенциалами (не путать с потенциалами действия).

Это вызванный потенциал на звук. Подробности оставим психофизиологам — тут нам достаточно понимать, что каждый экстремум что-то да означает. При достаточном усреднении будут видны ответы структур начиная от слухового нерва (I) и заканчивая ассоциативной корой (P2).


Что с ней можно сделать

Сделать можно много чего, но сегодня мы сконцентрируемся на нейрокомпьютерных интерфейсах. Это системы анализа ЭЭГ в реальном времени, которые позволяют отдавать компьютеру или роботу команды без помощи мышц — самое близкое к телекинезу, что может предоставить современная наука.

Самое очевидное, что приходит в голову — сделать интерфейс на ритмической активности. Мы же помним, что альфа-ритма мало, когда человек напряжен, и много, когда он расслаблен? Вот и расслабляйтесь. Пишем ЭЭГ, делаем преобразование Фурье, когда мощность в окне вокруг 10 герц стала выше определенного порога, зажигаем лампочку — вот и контроль компьютера силой мысли. Тот же принцип может позволить управлять другими ритмами. За счет простоты и нетребовательности к оборудованию появилось достаточно много игрушек, работающих на этом принципе — Neurosky, Emotiv, тысячи их. В принципе, если хорошо постараться, человек может научиться приходить в нужное состояние, которое будет правильно классифицироваться. Проблема потребительских девайсов в том, что они часто пишут не очень качественный сигнал, и поголовно не умеют вычитать артефакты от движения глаз и мимических мышц. В результате появляется реальная возможность научиться управлять мышцами и глазами, а не мозгом (а подсознание работает так, что чем больше стараться этого не делать, тем хуже будет получаться). Кроме того, само соотношение сигнал-шум в ритмах довольно низкое, и интерфейс работает медленно и неточно (если получится правильно угадать состояние с точностью больше 70% — это уже достижение). Да и научная база по состояниям кроме расслабления и концентрации, мягко говоря, зыбкая. Тем не менее, при правильной реализации метод может иметь свое применение.

Важный подвид интерфейсов на ритмах — представление движений. Тут человеку предлагается не воображать что-то абстрактно расслабляющее, а представлять движение, скажем, правой руки. Если делать это правильно (а научиться правильному представлению сложно), можно выявить снижение мю-ритма в левом полушарии. Точность таких интерфейсов тоже крутится вокруг 70%, но они находят свое применение в тренажерах для восстановления после инсультов и травм, в том числе при помощи различных экзоскелетов, поэтому они все равно нужны.

Другой класс ЭЭГ-нейроинтерфейсов основывается на использовании вызванной активности всех сортов. Эти интерфейсы отличаются очень высокой надежностью, при удачном стечении обстоятельств приближающейся к 100%.

Самый популярный вид нейроинтерфейсов включает в себя потенциал Р300. Он возникает тогда, когда человек пытается выделить один нужный ему стимул среди многих ненужных.

К примеру, если вот тут пытаться посчитать, сколько раз загорится буква “А”, и при этом не обращать внимания на все остальные, то в ответ на этот стимул при усреднении мы увидим красную линию, а при усреднении всех остальных — синюю. Разница между ними заметна невооруженным взглядом, и обучить классификатор, который будет их различать, не составляет особого труда.

Такие интерфейсы обычно не очень красивые, и не очень быстрые (печать одной буквы займет около 10 секунд), но могут быть полезны полностью парализованным пациентам.

Кроме того, в ИМК-Р300 есть когнитивный компонент — мало просто смотреть на букву, надо активно обращать на нее внимание. Это позволяет, при выполнении определенных условий, делать на этой технологии довольно интересные игры (но это тема для другой статьи).

За счет того, что Р300 это когнитивный потенциал, для него не очень важно, что, собственно, показывают человеку, главное, чтобы он мог на это реагировать. В результате интерфейс будет работать, даже если буквы будут сменять друг друга в одной точке — это полезно для пациентов, которые не могут двигать глазами.

Есть и другие интересные вызванные потенциалы, в частности SSVEP (ЗВПУС) — потенциалы стабильного состояния. Если искать аналогии в области связи, то Р300 работает как рация — сигналы от разных стимулов разделяются по времени, а SSVEP это классический FDMA — разделение по несущей частоте, как в GSM-связи.


осторожно, эпилептические мигалки

Нужно показать человеку несколько стимулов, которые мигают с разными частотами. При выборе стимула, на него достаточно внимательно посмотреть, и через несколько секунд его частота магическим образом окажется в зрительной коре, откуда ее можно вытащить корреляционными или спектральными методами. Это быстрее и проще, чем считать буквы для Р300, но долго смотреть на такое мигание тяжело.

Там, где есть FDMA, там самое место CDMA:


осторожно, еще более эпилептические мигалки

Серое — бинарная последовательнсть, цветное — вызванная ей активность во всех каналах, карта — распределение выраженности потенциала в ЭЭГ. Видно, что максимум на затылке — в зрительных областях

Можно модулировать мигание стимулов не частотами и фазами, а ортогогнальными бинарными последовательностями, которые точно так же окажутся в зрительной коре и отклассифицируются с помощью корреляционного анализа. Это может помочь немного оптимизировать обучение классификатора и ускорить работу интерфейса — на одну букву может уходить меньше 2 секунд. За счет удачного выбора цветов можно сделать интерфейс чуть менее вырвиглазным, хотя полностью от мигания избавиться не получится. К сожалению, когнитивный компонент тут не так сильно выражен — отслеживание движений глаз дает сопоставимые результаты, но технически проще, дешевле и удобнее.

Когда я говорю о том, насколько хорошо могут работать те или иные типы интерфейсов, приходится постоянно оперировать соотношением сигнал-шум. Действительно, вызванные потенциалы имеют низкую амплитуду — около 5 микровольт, при том, что фоновый альфа-ритм запросто может иметь амплитуду в 20. Такой слабый сигнал кажется довольно сложным для классификации, но на самом деле все это довольно просто, если правильно поставить эксперимент и хорошо записать ЭЭГ. Сейчас большинство академических исследований сосредоточено в области придумывания новых классификаторов, в том числе применения нейросетей, но довольно хорошего уровеня можно достигнуть уже с самыми простыми линейными классификаторами из scikit-learn. К примеру, хороший датасет с Р300 и кодом лежит здесь.

Нейрокомпьютерные интерфейсы — развивающаяся технология, выглядит как магия, особенно для неподготовленного человека. Однако в реальности это метод, в котором много неочевидных сложностей. Секрет здесь, как и с любой технологией, заключается в том, чтобы учитывать все ограничения и находить такие сферы ее применения, в которых эти ограничения не мешают работе.

показания, особенности, стоимость, где сделать

На сегодняшний день, электроэнцефалография – один из самых распространенных и доступных методов диагностики изменений, происходящих в головном мозге. Это исследование нервной системы позволяет оценивать электрическую активность мозга. При проведении процедуры выявляются места поражения мозга, судорожная готовность, электрическая активность. Специальная подготовка к проведению исследования не нужна, оно не имеет противопоказаний и не вызывает неприятных ощущений.

Показания к проведению электроэнцефалографии

Существуют определенные состояния, при которых человеку обязательно нужно обратиться к врачу, чтобы провести ЭЭГ. К ним относятся приступы непроизвольных движений, необычные ощущения, необъяснимое поведение, обмороки. Одной из распространенных причин подобных состояний является эпилепсия.

Также данное исследование обязательно проводится после травматических повреждений мозга. Посредством этой методики удается определить место повреждения и оценить степень сложности изменений мозга.

Итак, к установленным показаниям к выполнению электроэнцефалографии можно отнести следующие состояния:

  1. Эпилепсия. Данная процедура позволяет выявить места мозга, которые отвечают за запуск приступов. Она дает возможность оценить эффективность лекарственных средств, принять решение относительно прекращения медикаментозной терапии, оценить тяжесть нарушения функционирования мозга в период вне приступов.
  2. Судорожные припадки неустановленной этиологии.
  3. Обморочные состояния.
  4. Подозрение на опухоль. Электроэнцефалография позволяет определить необходимость в проведении дополнительных исследований.
  5. Расстройства сна пароксизмальной природы.
  6. Травмы мозга. Исследование дает возможность оценить степень поражения мозга и эффективность его восстановления. Повторные процедуры позволяют определить темп исчезновения симптомов нарушения функционирования мозга.
  7. Дисциркуляторная энцефалопатия.
  8. Состояние после операции на мозге.
  9. Нарушения кровообращения мозга.
  10. Воспалительные процессы в центральной нервной системе – менингит, церебральный арахноидит, энцефалит.
  11. Задержка психологического или речевого развития неопределенной этиологии.
  12. Перинатальное нарушение в работе нервной системы.
  13. Эндокринные патологии.
  14. Расстройства поведения пароксизмальной природы.

Кроме того, компьютерная ЭЭГ позволяет поставить диагноз людям, которые жалуются на следующие симптомы:

  1. Головные боли;
  2. Гипертония, колебания артериального давления;
  3. Головокружение;
  4. Вегетососудистая дистония;
  5. Невротические нарушения;
  6. Вертебрально-базилярная недостаточность в случае шейного остеохондроза.

Основным достоинством электроэнцефалографии является тот факт, что противопоказаний к ее проведению нет. Кроме того, данная процедура проводится довольно быстро и не вызывает дискомфорта.

Подготовка к проведению процедуры

Перед исследованием необходимо помыть и высушить волосы. При этом нельзя использовать средства для укладки – лаки, спреи, муссы. Кроме того, нужно расплести косы, снять с волос заколки, нельзя надевать на голову украшения. Иногда врач просит снизить длительность сна перед выполнением исследования. Это нужно для того, чтобы человек мог заснуть в ходе проведения электроэнцефалографии. В этом случае длительность сна сокращают в среднем на 3-4 часа. Использовать успокоительные препараты нельзя, поскольку они могут оказать влияние на результаты.

Если процедура будет проводиться ребенку, его следует подготовить к необходимости использования специальной шапочки. Обычно это осуществляется в игровой форме – специалисты советуют поиграть в космонавтов или летчиков.


Также стоит взять полотенце – оно поможет стереть с головы остатки электродного геля.

Методика проведения

У взрослых

В ходе исследования пациент, как правило, сидит в кресле либо лежит на кровати. При этом к его голове крепят электроды – это делается с помощью особой шапочки-шлема. Если возникает необходимость в продолжительном исследовании, электроды крепят специальной пастой и клеем. При проведении записи человек должен сидеть или лежать неподвижно – любое движение создает помехи, которые усложняют расшифровку записи.

На фото запечатлён процесс записи активности мозга

В ходе процедуры практически всегда делают пробы с гипервентиляцией и фотостимуляцией. Во время гипервентиляции пациент должен в течение нескольких минут делать глубокие вдохи. Фотостимуляция заключается в воздействии яркого света, который направляют в глаза пациента. Обе пробы дают возможность выявить определенные нарушения, которые не удается определить в состоянии покоя. Если есть необходимость, электроэнцефалографию проводят и во время сна. При этом исследование не подразумевает введения в организм медикаментозных препаратов или воздействия электрического тока.

Если электроэнцефалография проводится человеку с эпилепсией, на записи можно увидеть приступы. Специалист даже может обратиться к пациенту с просьбой спровоцировать приступ – это позволяет конкретизировать его происхождение, разновидность, оценить перспективы лечения.

В ходе процедуры может проводиться видеозапись – в данном случае исследование носит название ЭЭГ-видеомониторинга.

Длительность процедуры может быть разной – на этот показатель влияет диагноз, состояние пациента, наличие эпилептических приступов и возможности лаборатории. В большинстве случаев необходимую информацию удается получить в течение получаса. Но иногда врач увеличивает или уменьшает продолжительность записи.

У детей

Эту процедуру назначают тем детям, которые имеют любые отклонения в развитии – двигательном, речевом, психическом. Даже если у ребенка и нет приступов, электроэнцефалография позволит выявить расстройства в функционировании мозга.

Детям эта процедура обычно назначается в следующих случаях:

  • Для определения этапов развития мозга с учетом возраста ребенка.
  • Для тщательного изучения эпилепсии и осуществления контроля над эффективностью лечения.
  • При наличии у ребенка обмороков, приступов и т.д.
  • При наличии отставания в развитии или нарушений психоэмоционального характера.
  • При снижении успеваемости ребенка, склонности к необъяснимому поведению.
  • При наличии страхов и ночных кошмаров.
  • После травматических повреждений мозга.
  • При нарушениях мозгового кровотока.

Конечно, проведение электроэнцефалографии у маленьких детей имеет определенные особенности. В частности, довольно трудно бывает запретить ребенку двигаться во время процедуры. Его рекомендуется удерживать или отвлекать внимание при помощи игрушек. В любом случае проведение электроэнцефалографии у ребенка будет иметь неизбежные помехи, с которыми придется мириться.

Где можно сделать обследование?

В Москве существует довольно много медицинских центров, которые проводят это исследование:

  1. Медицинский центр «НИАРМЕДИК». Стоимость процедуры – 2500 р. Адрес: пр. Маршала Жукова, д. 38 кор. 1
  2. Медицинский центр «Добромед». Стоимость процедуры – 2700 р. Адрес: ул. Ляпидевского, д. 14 стр. 1
  3. Медицинский центр «Spectra». Стоимость процедуры – 1700 р. Адрес: ул. Герасима Курина, д. 16.
  4. Медицинский центр «ПЕНТА-КЛИНИК». Стоимость процедуры – 2750 р. Адрес: Чистопрудный бульвар, д. 12 корп. 2.
  5. Медицинский центр «Клиника №1». Цена процедуры – 2100 р. Адрес: г. Химки, ул. Московская, д. 14

Видео о электроэнцефалографии:

Электроэнцефалография – один из самых доступных методов исследования состояния головного мозга. Она позволяет оценить состояние человека при эпилепсии, нарушениях кровообращения в мозге, травмах и т.д. Кроме того, данная процедура имеет неинвазивный характер, не вызывает боли и не вредит здоровью, поэтому ее можно проводить даже детям.

 

Расшифровка показателей ЭЭГ головного мозга, заключения энцефалограммы у взрослых

Важность нормального функционирования отделов головного мозга неоспорима – любое его отклонение непременно скажется на здоровье всего организма, независимо от возраста и пола человека. Поэтому при малейших сигналах о возникновении нарушений врачи сразу же рекомендуют пройти обследование. В настоящее время медицина успешно применяет довольно большое количество различных методик изучения деятельности и структуры мозга.

Но если необходимо выяснить качество биоэлектрической активности его нейронов, то наиболее подходящим для этого методом однозначно считается электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Врач, осуществляющий процедуру должен обладать высокой квалификацией, так как, кроме проведения исследования, ему потребуется правильно прочитать полученные результаты. Грамотная расшифровка ЭЭГ – это гарантированный шаг к установлению верного диагноза и последующего назначения соответствующего лечения.

Подробно об энцефалограмме

Суть обследования заключается в фиксации электрической активности нейронов структурных образований головного мозга. Электроэнцефалограмма – это своеобразная запись нейронной деятельности на специальной ленте при использовании электродов. Последние закрепляются на участки головы и регистрируют активность определенного участка мозга.

Активность человеческого мозга напрямую определяется работой его срединных образований – переднего мозга и ретикулярной формации (связующего нейронного комплекса), обуславливающих динамику, ритмичность и построение ЭЭГ. Связующая функция формации определяет симметричность и относительную идентичность сигналов между всеми структурами мозга.


Строение головного мозга, на основании этих данных специалист расшифровывает диагностику

Процедура назначается при подозрениях на различные нарушения структуры и деятельности ЦНС (центральной нервной системы) – нейроинфекции, такие как менингит, энцефалит, полиомиелит. При данных патологиях изменяется активность мозговой деятельности, и это сразу же можно диагностировать на ЭЭГ, а в дополнение установить локализацию пораженного участка. ЭЭГ проводится на основании стандартного протокола, в котором фиксируются снятие показателей при бодрствовании или сне (у младенцев), а также с применением специализированных тестов.

К основным тестам относятся:

  • фотостимуляция – воздействие на закрытые глаза яркими вспышками света;
  • гипервентиляция – глубокое редкое дыхание на протяжении 3-5 минут;
  • открытие и закрытие глаз.

Эти тесты считаются стандартными и их применяют при энцефалограмме головного мозга и взрослым и детям любого возраста, и при различных патологиях. Существует еще несколько дополнительных тестов, назначающихся в отдельных случаях, таких как: сжатие пальцев в так называемый кулак, нахождение 40 минут в темноте, лишение сна на определенный период, мониторинг ночного сна, прохождение психологических тестов.

Данные тесты определяются неврологом и добавляются к основным, проводимым в ходе обследования, когда врачу необходимо оценить конкретные функции мозга.

Что можно оценить при ЭЭГ?

Данный вид обследования позволяет определить функционирование отделов головного мозга при разных состояниях организма – сне, бодрствовании, активной физической, умственной деятельности и других. ЭЭГ – это простой, абсолютно безвредный и безопасный метод, не нуждающийся в нарушении кожных покровов и слизистой оболочки органа.

В настоящее время он широко востребован в неврологической практике, поскольку дает возможность диагностировать эпилепсию, с высокой степенью выявлять воспалительные, дегенеративные и сосудистые нарушения в мозговых отделах. Также процедура обеспечивает определение конкретного месторасположения новообразований, кистозных разрастаний и структурных повреждений в результате травмы.

ЭЭГ с применением световых и звуковых раздражителей позволяет отличить истерические патологии от истинных, или выявить симуляцию последних. Процедура стала практически незаменимой для реанимационных палат, обеспечивая динамическое наблюдение коматозных пациентов.


Пропадание на ЭЭГ сигналов эклектической активности свидетельствует о наступлении летального исхода

Процесс изучения результатов

Анализ полученных результатов проводится параллельно во время процедуры, и в ходе фиксации показателей, и продолжается по ее окончании. При записи учитываются присутствие артефактов – механического движения электродов, электрокардиограммы, электромиограммы, наведение полей сетевого тока. Оценивается амплитуда и частота, выделяют наиболее характерные графические элементы, определяют их временное и пространственное распределение.

По окончании производится пато- и физиологическая интерпретация материалов, и на ее базе формулируется заключение ЭЭГ. По окончании заполняется основной медицинский формуляр по данной процедуре, имеющий название «клинико-электроэнцефалографическое заключение», составленный диагностом на проанализированных данных «сырой» записи.

Расшифровка заключения ЭЭГ формируется на базе свода правил и состоит из трех разделов:

  • Описание ведущих видов активности и графических элементов.
  • Вывод после описания с интерпретированными патофизиологическими материалами.
  • Корреляция показателей двух первых частей с клиническими материалами.

Основным описательным термином в ЭЭГ является «активность», он оценивает любую очередность волн (активность острых волн, альфа-активность и др.).

Виды активности человеческого мозга, фиксируемые при записи ЭЭГ

Основными видами активности, которые записываются в ходе процедуры и впоследствии подвергают интерпретации, а также дальнейшему изучению считаются волновые частота, амплитуда и фаза.

Частота

Показатель оценивается количеством волновых колебаний за секунду, фиксируется цифрами, и выражается в единице измерения – герцах (Гц). В описании указывается средняя частота изучаемой активности. Как правило, берется 4-5 участков записи длительностью1с, и рассчитывается число волн на каждом временном отрезке.

Амплитуда

Данный показатель – размах волновых колебаний эклектического потенциала. Измеряется расстоянием между пиками волн в противоположных фазах и выражается в микровольтах (мкВ). Для замера амплитуды применяется калибровочный сигнал. Если, к примеру, калибровочный сигнал при напряжении 50 мкВ определяется на записи высотой 10 мм, то 1 мм будет соответствовать 5 мкВ. В расшифровке результатов дается интерпретациям наиболее частым значениям, полностью исключая редко встречающиеся.

Фаза

Значение этого показателя оценивает текущее состояние процесса, и определяет его векторные изменения. На электроэнцефалограмме некоторые феномены оцениваются количеством содержащихся в них фаз. Колебания подразделяются на монофазные, двухфазные и полифазные (содержащие более двух фаз).

Ритмы мозговой деятельности

Понятием «ритм» на электроэнцефалограмме считается тип электрической активности, относящийся к определенному состоянию мозга, координируемый соответствующими механизмами. При расшифровке показателей ритма ЭЭГ головного мозга вносятся его частота, соответствующая состоянию участка мозга, амплитуда, и характерные его изменения при функциональных сменах активности.


Характеристики ритмов головного мозга зависят от того, в бодрствовании или в состоянии сна находится обследуемый

Ритмы бодрствующего человека

Мозговая деятельность, зафиксированная на ЭЭГ у взрослого человека, имеет несколько типов ритмов, характеризующихся определенными показателями и состояниями организма.

  • Альфа-ритм. Его частота придерживается интервала 8–14 Гц и присутствует у большинства здоровых индивидуумов – более 90 %. Самые высокие показатели амплитуды наблюдаются в состоянии покоя обследуемого, находящегося в темной комнате с закрытыми глазами. Лучше всего определяется в затылочной области. Фрагментарно блокируется или совсем затихает при мыслительной деятельности или зрительном внимании.
  • Бета-ритм. Его волновая частота колеблется в интервале 13–30 Гц, и основные перемены наблюдаются при активном состоянии обследуемого. Ярко выраженные колебания можно диагностировать в лобных долях при обязательном условии наличия активной деятельности, например, психическое или эмоциональное возбуждение и другие. Амплитуда бета-колебаний гораздо меньше альфа.
  • Гамма-ритм. Интервал колебаний от 30, может достигать 120–180 Гц и характеризуется довольно сниженной амплитудой – менее 10 мкВ. Превышение границы 15 мкВ считается патологией, обуславливающей снижение интеллектуальных способностей. Ритм определяется при решении задач и ситуаций, требующих повышенного внимания и концентрации.
  • Каппа-ритм. Характеризуется интервалом 8–12 Гц, и наблюдается в височной части мозга при умственных процессах путем подавления альфа-волн в остальных участках.
  • Лямбда-ритм. Отличается малым диапазоном – 4–5 Гц, запускается в затылочной области при необходимости принятия зрительных решений, например, занимаясь поиском чего-либо с открытыми глазами. Колебания полностью пропадают после концентрации взгляда в одной точке.
  • Мю-ритм. Определяется интервалом 8–13 Гц. Запускается в затылочной части, и лучше всего наблюдается при спокойном состоянии. Подавляется при запуске любой активности, не исключая и мыслительную.

Ритмы в состоянии сна

Отдельная категория видов ритмов, проявляющихся либо в условиях сна, либо при патологических состояниях включает в себя три разновидности данного показателя.

  • Дельта-ритм. Характерен для фазы глубокого сна и для коматозных больных. Также фиксируется при записи сигналов от областей коры мозга, расположенных на границе с пораженными онкологическими процессами участков. Иногда может быть зафиксирован у детей 4–6 лет.
  • Тета-ритм. Интервал частоты находится в пределах 4–8 Гц. Данные волны запускаются гиппокампом (информационным фильтром) и проявляются при сне. Отвечает за качественное усвоение информации и лежит в основе самообучения.
  • Сигма-ритм. Отличается частотой 10–16 Гц, и считается одним из главных и заметных колебаний спонтанной электроэнцефалограммы, возникающий при естественном сне на начальной его стадии.

По итогам, полученным при записи ЭЭГ, определяется показатель, характеризующий полную всеохватывающую оценку волн – биоэлектрическую активность мозга (БЭА). Диагност проверяет параметры ЭЭГ – частоту, ритмичность и присутствие резких вспышек, провоцирующих характерные проявления, и на этих основаниях делает окончательное заключение.

Расшифровка показателей электроэнцефалограммы

Чтобы расшифровать ЭЭГ, и не упустить никаких мельчайших проявлений на записи, специалисту необходимо учесть все важные моменты, которые могут отразиться на исследуемых показателях. К ним относятся возраст, наличие определенных заболеваний, возможные противопоказания и другие факторы.

По окончании сбора всех данных процедуры и их обработки, анализ идет к завершению и затем формируется итоговое заключение, которое и будет предоставлено для принятия дальнейшего решения по выбору метода терапии. Любое нарушение активностей может быть симптомом болезней, обусловленных определенными факторами.

Альфа-ритм

Норма для частоты определяется в диапазоне 8–13 Гц, и его амплитуда не выходит за отметку 100 мкВ. Такие характеристики свидетельствуют о здоровом состоянии человека и отсутствии каких-либо патологий. Нарушениями считается:

  • постоянная фиксация альфа-ритма в лобной доле;
  • превышение разницы между полушариями до 35%;
  • постоянное нарушение волновой синусоидальности;
  • присутствие частотного разброса;
  • амплитуда ниже 25 мкВ и свыше 95 мкв.

Наличие нарушений данного показателя свидетельствует о возможной асимметричности полушарий, что может быть результатом возникновения онкологических новообразований или патологий кровообращения мозга, например, инсульта или кровоизлияния. Высокая частота указывает на повреждения мозга или на ЧМТ (черепно-мозговую травму).


Инсульт или кровоизлияние – один из возможных диагнозов при функциональных изменениях альфа-ритма

Полное отсутствие альфа-ритма зачастую наблюдается при слабоумии, а у детей отклонения от нормы напрямую связаны с задержкой психического развития (ЗПР). О такой задержке у детей свидетельствует: неорганизованность альфа-волн, смещение фокуса с затылочной области, повышенная синхронность, короткая реакция активации, сверхреакция на интенсивное дыхание.

Данные проявления могут быть обусловлены тормозной психопатией, эпилептическими припадкам и, а короткая реакция считается одним из первичных признаков невротических расстройств.

Бета-ритм

В принятой норме эти волны ярко определяются в лобных долях мозга с симметричной амплитудой в интервале 3–5 мкВ, регистрирующейся в обоих полушариях. Высокая амплитуда наводит врачей на мысли о присутствии сотрясения мозга, а при появлении коротких веретен на возникновение энцефалита. Увеличение частоты и продолжительности веретен свидетельствует о развитии воспаления.

У детей, патологическими проявлениями бета-колебаний считается частота 15–16 Гц и присутствующая высокая амплитуда – 40–50 мкВ, и если ее локализация центральный или передний отдел мозга, то это должно насторожить врача. Такие характеристики говорят о высокой вероятности задержки развития малыша.

Дельта и тета-ритмы

Увеличение амплитуды данных показателей свыше 45 мкВ на постоянной основе характерно при функциональных расстройствах мозга. Если же показатели увеличены во всех мозговых отделах, то это может свидетельствовать о тяжелых нарушениях функций ЦНС.

При выявлении высокой амплитуды дельта-ритма выставляется подозрение на новообразование. Завышенные значения тета и дельта-ритма, регистрирующиеся в затылочной области свидетельствуют, о заторможенности ребенка и задержку в его развитии, а также о нарушении функции кровообращения.

Расшифровка значений в разных возрастных интервалах

Запись ЭЭГ недоношенного ребенка на 25–28 гестационной неделе выглядит кривой в виде медленных вспышек дельта и тета-ритмов, периодически сочетающихся с острыми волновыми пиками длиной 3–15 секунд при снижении амплитуды до 25 мкВ. У доношенных младенцев эти значения ярко разделяются на три вида показателей. При бодрствовании (с периодической частотой 5 Гц и амплитудой 55–60 Гц), активной фазой сна (при стабильной частоте 5–7 Гц и быстрой заниженной амплитудой) и спокойного сна со вспышками дельта колебаний при высокой амплитуде.

На протяжении 3-6 месяцев жизни ребенка количество тета-колебаний постоянно растет, а для дельта-ритма, наоборот, характерен спад. Далее, с 7 месяцев до года у ребенка идет формирование альфа-волн, а дельта и тета постепенно угасают. На протяжении следующих 8 лет на ЭЭГ наблюдается постепенная замена медленных волн на быстрые – альфа и бета-колебания.


Показатели ритма претерпевают регулярные изменения в зависимости от возраста

До 15 лет в основном преобладают альфа-волны, и к 18 годам преобразование БЭА завершается. На протяжении периода от 21 до 50 лет устойчивые показатели почти не изменяются. А с 50 начинается следующая фаза перестройки ритмичности, что характеризуется снижением амплитуды альфа-колебаний и возрастанием бета и дельта.

После 60 лет частота также начинает постепенно угасать, и у здорового человека на ЭЭГ замечаются проявления дельта и тета-колебаний. По статистическим данным, возрастные показатели от 1 до 21 года, считающиеся «здоровыми» определяются у обследуемых 1–15 лет, достигая 70%, и в интервале 16–21 – около 80%.

Наиболее частые диагностируемые патологии

Благодаря электроэнцефалограмме довольно легко диагностируются заболевания, такие как эпилепсия, или различные виды черепно-мозговых травм (ЧМТ).

Эпилепсия

Исследование позволяет определить локализацию патологического участка, а также конкретный вид эпилептической болезни. В момент судорожного синдрома запись ЭЭГ имеет ряд определенных проявлений:

  • заостренные волны (пики) – внезапно нарастающие и спадающие могут проявляться и в одном и в нескольких участках;
  • совокупность медленных заостренных волн при приступе становится еще более выраженной;
  • внезапное повышение амплитуды в виде вспышек.

Применение стимулирующих искусственных сигналов помогает при определении формы эпилептической болезни, так как они обеспечивают видимость скрытой активности, сложно поддающейся диагностированию при ЭЭГ. Например, интенсивное дыхание, требующее гипервентиляцию, приводит к уменьшению просвета сосудов.

Также используется фотостимуляция, проводимая при помощи стробоскопа (мощного светового источника), и если реакции на раздражитель нет, то, скорее всего, присутствует патология, связанная с проводимостью зрительных импульсов. Появление нестандартных колебаний указывает на патологические изменения в мозге. Врачу не следует забывать, воздействие мощным светом может привести к эпилептическому припадку.

ЧМТ

При необходимости установить диагноз ЧМТ или сотрясения со всеми присущими патологическими особенностями, зачастую применяют ЭЭГ, особенно в случаях, когда требуется установить место локализации травмы. Если ЧМТ легкая, то запись зафиксирует несущественные отклонения от нормы – несимметричность и неустойчивость ритмов.

Если же поражение окажется серьезным, то и соответственно отклонения на ЭЭГ будут ярко выражены. Нетипичные изменения в записи, ухудшающиеся на протяжении первых 7 дней, свидетельствуют о масштабном поражении мозга. Эпидуральные гематомы чаще всего не сопровождаются особой клиникой, их можно определить лишь по замедлению альфа-колебаний.

А вот субдуральные кровоизлияния выглядят совсем иначе – при них формируются специфические дельта-волны со вспышками медленных колебаний, и при этом расстраиваются альфа. Даже после исчезновения клинических проявлений на записи могут еще какое-то время наблюдаться общемозговые патологические изменения, за счет ЧМТ.

Восстановление функции мозга напрямую зависит от типа и степени поражения, а также от его локализации. В зонах, подвергающимся нарушениям или травмам, может возникнуть патологическая активность, что опасно развитием эпилепсии, поэтому во избежание осложнений травм, следует регулярно проходить ЭЭГ и наблюдать за состоянием показателей.


Регулярное обследование мозга после ЧМТ позволит вовремя обнаружить осложнения

Энцефалограмма – простой способ держать под контролем многие мозговые нарушения.

Несмотря на то что ЭЭГ довольно несложный и не требующий вмешательства в организм пациента метод исследования, он отличается довольно высокой диагностической способностью. Выявление даже мельчайших нарушений в деятельности головного мозга обеспечивает быстрое принятие решения по выбору терапии и дает больному шанс на продуктивную и здоровую жизнь!

расшифровка показателей, норма и нарушения

С помощью метода электроэнцефалографии (аббревиатура ЭЭГ), наряду с компьютерной или магнитно-резонансной томографией (КТ, МРТ), изучается деятельность головного мозга, состояние его анатомических структур. Процедуре отведена огромная роль в выявлении различных аномалий методом изучения электрической активности мозга.


ЭЭГ – автоматическая запись электрической активности нейронов структур головного мозга, выполняемая с помощью электродов на специальной бумаге. Электроды крепятся к различным участкам головы и регистрируют деятельность мозга. Таким образом осуществляется запись ЭЭГ в виде фоновой кривой функциональности структур мыслительного центра у человека любого возраста.

Выполняется диагностическая процедура при различных поражениях центральной нервной системы, например, дизартрии, нейроинфекции, энцефалитах, менингитах. Результаты позволяют оценить в динамике патологии и уточнить конкретное место повреждения.

ЭЭГ проводится в соответствии со стандартным протоколом, отслеживающим активность в состоянии сна и бодрствования, с проведением специальных тестов на реакцию активации.

Взрослым пациентам диагностика осуществляется в неврологических клиниках, отделениях городских и районных больниц, психиатрическом диспансере. Чтобы быть уверенным в анализе, желательно обратиться к опытному специалисту, работающему в отделении неврологии.

Детям до 14 лет ЭЭГ проводят исключительно в специализированных клиниках врачи педиатры. Психиатрические больницы не делают процедуру маленьким детям.
в больнице

Что показывают результаты ЭЭГ

Электроэнцефалограмма показывает функциональное состояние структур головного мозга при умственной, физической нагрузке, во время сна и бодрствования. Это абсолютно безопасный и простой метод, безболезненный, не требующий серьезного вмешательства.

Сегодня ЭЭГ широко применяется в практике врачей-неврологов при диагностике сосудистых, дегенеративных, воспалительных поражений головного мозга, эпилепсии. Также метод позволяет определить расположение опухолей, травматических повреждений, кист.

ЭЭГ с воздействием звука или света на пациента помогает выразить истинные нарушения зрения и слуха от истерических. Метод применяется для динамического наблюдения за больными в реанимационных палатах, в состоянии комы.

Норма и нарушения у детей

  1. ЭЭГ детям до 1 года проводят в присутствии матери. Ребенка оставляют в звуко- и светоизолированной комнате, где его кладут на кушетку. Диагностика занимает около 20 минут.
  2. Малышу смачивают голову водой или гелем, а затем надевают шапочку, под которой размещены электроды. На уши размещают два неактивных электрода.
  3. Специальными зажимами элементы соединяются с проводами, подходящими к энцефалографу. Благодаря небольшой силе тока процедура полностью безопасна даже для младенцев.
  4. Прежде чем начать мониторинг, голову ребёнка располагают ровно, чтобы не было наклона вперед. Это может вызвать артефакты и исказить результаты.
  5. Младенцам ЭЭГ делают во время сна после кормления. Важно дать насытиться мальчику или девочке непосредственно перед процедурой, чтобы он погрузился в сон. Смесь дают прямо в больнице после проведения общего медосмотра.
  6. Малышам до 3 лет энцефалограмму снимают только в состоянии сна. Дети старшего возраста могут бодрствовать. Чтобы ребёнок был спокойным, дают игрушку или книжку.

Важной частью диагностики являются пробы с открыванием и закрыванием глаз, гипервентиляцией (глубокое и редкое дыхание) при ЭЭГ, сжатием и разжиманием пальцев, что позволяет дезорганизовать ритмику. Все тесты проводятся в виде игры.

После получения атласа ЭЭГ врачи диагностируют воспаление оболочек и структур мозга, скрытую эпилепсию, опухоли, дисфункции, стресс, переутомление.

Степень задержки физического, психического, умственного, речевого развития осуществляется с помощью фотостимуляции (мигание лампочки при закрытых глазах).

сложная система

Значения ЭЭГ у взрослых

Взрослым процедура проводится с соблюдением следующих условий:

  • держать во время манипуляции голову неподвижной, исключить любые раздражающие факторы;
  • не принимать перед диагностикой успокаивающие и прочие препараты, воздействующие на работу полушарий (Нервиплекс-Н).

Перед манипуляцией врач проводит с пациентом беседу, настраивая его на положительный лад, успокаивает и вселяет оптимизм. Далее на голову крепят специальные электроды, подключенные к аппарату, они считывают показания.

Исследование длится всего несколько минут, совершенно безболезненно.

При условии соблюдения вышеописанных правил с помощью ЭЭГ определяются даже незначительные изменения биоэлектрической активности головного мозга, свидетельствующие о наличии опухолей или начале патологий.

Ритмы электроэнцефалограммы

Электроэнцефалограмма головного мозга показывает регулярные ритмы определенного типа. Их синхронность обеспечивается работой таламуса, отвечающего за функциональность всех структур центральной нервной системы.

На ЭЭГ присутствуют альфа-, бета-, дельта, тетра-ритмы. Они имеют разные характеристики и показывают определенные степени активности мозга.
ЭЭГ головы

Альфа – ритм

Частота данного ритма варьирует в диапазоне 8-14 Гц (у детей с 9-10 лет и взрослых). Проявляется почти у каждого здорового человека. Отсутствие альфа ритма говорит о нарушении симметрии полушарий.

Самая высокая амплитуда свойственна в спокойном состоянии, когда человек находится в темном помещении с закрытыми глазами. При мыслительной или зрительной активности частично блокируется.

Частота в диапазоне 8-14 Гц говорит об отсутствии патологий. О нарушениях свидетельствуют следующие показатели:

  • alpha активность регистрируется в лобной доле;
  • asymmetry межполушарий превышает 35%;
  • нарушена синусоидальность волн;
  • наблюдается частотный разброс;
  • полиморфный низкоамплитудный график менее 25 мкВ или высокий (более 95 мкВ).

Нарушения альфа-ритма свидетельствуют о вероятной асимметричности полушарий (asymmetry) вследствие патологических образований (инфаркт, инсульт). Высокая частота говорит о различных повреждениях головного мозга или черепно-мозговой травме.

У ребенка отклонения альфа-волн от норм являются признаками задержки психического развития. При слабоумии альфа-активность может отсутствовать.

на полотенце
В норме полиморфная активность в пределах 25 − 95 мкВ.

Бета активность

Beta-ритм наблюдается в пограничном диапазоне 13-30 Гц и меняется при активном состоянии пациента. При нормальных показателях выражен в лобной доле, имеет амплитуду 3-5 мкВ.

Высокие колебания дают основания диагностировать сотрясение мозга, появление коротких веретен – энцефалит и развивающийся воспалительный процесс.

У детей патологический бета-ритм проявляется при индексе 15-16 Гц и амплитуде 40-50 мкВ. Это сигнализирует о высокой вероятности отставания в развитии. Доминировать бета-активность может из-за приема различных медикаментов.

Тета-ритм и дельта-ритм

Дельта-волны проявляются в состоянии глубокого сна и при коме. Регистрируются на участках коры головного мозга, граничащих с опухолью. Редко наблюдаются у детей 4-6 лет.

Тета-ритмы варьируются в диапазоне 4-8 Гц, продуцируются гиппокампом и выявляются в состоянии сна. При постоянном увеличении амплитудности (свыше 45 мкВ) говорят о нарушении функций головного мозга.

Если тета-активность увеличивается во всех отделах, можно утверждать о тяжелых патологиях ЦНС. Большие колебания сигнализируют о наличии опухоли. Высокие показатели тета- и дельта-волн в затылочной области говорят о детской заторможенности и задержке в развитии, а также указывают на нарушение кровообращения.

БЭА — Биоэлектрическая активность мозга

Результаты ЭЭГ можно синхронизировать в комплексный алгоритм – БЭА. В норме биоэлектрическая активность мозга должна быть синхронной, ритмической, без очагов пароксизмов. В итоге специалист указывает, какие именно нарушения выявлены и на основании этого проводится заключение ЭЭГ.
визуальное изучение

Различные изменения биоэлектрической активности имеют интерпретацию ЭЭГ:

  • относительно-ритмичная БЭА – может свидетельствовать о наличии мигреней и головных болей;
  • диффузная активность – вариант нормы при условии отсутствия прочих отклонений. В сочетании с патологическими генерализациями и пароксизмами свидетельствует об эпилепсии или склонности к судорогам;
  • сниженная БЭА ‒ может сигнализировать о депрессии.

Остальные показатели в заключениях

Как научиться самостоятельно интерпретировать экспертные заключения? Расшифровка показателей ЭЭГ представлены в таблице:

Показатель Описание
Дисфункция средних структур мозга Умеренное нарушение активности нейронов, характерное для здоровых людей. Сигнализирует о дисфункциях после стресса и пр. Требует симптоматического лечения.
Межполушарная асимметрия Функциональное нарушение, не всегда свидетельствующее о патологии. Необходимо организовать дополнительное обследование у невролога.
Диффузная дезорганизация альфа-ритма Дезорганизованный тип активирует диэнцефально-стволовые структуры мозга. Вариант нормы при условии отсутствия жалоб у пациента.
Очаг патологической активности Повышение активности исследуемого участка, сигнализирующее о начале эпилепсии или расположенность к судорогам.
Ирритация структур мозга Связана с нарушением кровообращения различной этиологии (травма, повышенное внутричерепное давление, атеросклероз и др.).
Пароксизмы Говорят о снижении торможения и усилении возбуждения, часто сопровождаются мигренями и головными болями. Возможна склонность к эпилепсии.
Снижение порога судорожной активности Косвенный признак расположенности к судорогам. Также об этом говорит пароксизмальная активность головного мозга, усиленная синхронизация, патологическая активность срединных структур, изменение электрических потенциалов.
Эпилептиформная активность Эпилептическая активность и повышенная предрасположенность к судорогам.
Повышенный тонус синхронизирующих структур и умеренная дизритмия Не относятся к тяжелым нарушениям и патологиям. Требуют симптоматического лечения.
Признаки нейрофизиологической незрелости У детей говорят о задержке психомоторного развития, физиологии, депривации.
Резидуально-органические поражения с усилением дезорганизации на фоне тестов, пароксизмы во всех частях мозга Эти плохие признаки сопровождают тяжелые головные боли, синдром нехватки внимания и гиперактивности у ребенка, повышенное внутричерепное давление.
Нарушение активности мозга Встречается после травм, проявляется потерей сознания и головокружениями.
Органические изменения структур у детей Следствие инфекций, например, цитомегаловирус или токсоплазмоз, либо кислородного голодания в процессе родов. Требуют комплексной диагностики и терапии.
Изменения регуляторного характера Фиксируются при гипертонии.
Наличие активных разрядов в каких-либо отделах В ответ на физические нагрузки развивается нарушение зрения, слуха, потеря сознания. Необходимо ограничивать нагрузки. При опухолях появляются медленноволновая тета- и дельта-активность.
Десинхронный тип, гиперсинхронный ритм, плоская кривая ЭЭГ Плоский вариант характерен для цереброваскулярных заболеваний. Степень нарушений зависит того, как сильно будет ритм гиперсинхронизировать или десинхронизировать.
Замедление альфа-ритма Может сопровождать болезнь Паркинсона, Альцгеймера, послеинфарктное слабоумие, группы заболеваний, при которых мозг может демиелинизировать.

Консультации специалистов в области медицины онлайн помогают людям понять, как могут расшифровываться те или иные клинически значимые показатели.

Причины нарушений

Электрические импульсы обеспечивают быструю передачу сигналов между нейронами головного мозга. Нарушение проводниковой функции отражается на состоянии здоровья. Все изменения фиксируются на биоэлектрической активности при проведении ЭЭГ.
пребывание в учреждении

Существует несколько причин нарушений БЭА:

  • травмы и сотрясения – интенсивность изменений зависит от тяжести. Умеренные диффузные изменения сопровождаются невыраженным дискомфортом и требуют симптоматической терапии. При тяжелых травмах характерны сильные повреждения проводимости импульсов;
  • воспаления с вовлечением вещества головного мозга и спинномозговой жидкости. Нарушения БЭА наблюдаются после перенесенного менингита или энцефалита;
  • поражение сосудов атеросклерозом. На начальной стадии нарушения умеренные. По мере отмирания тканей из-за нехватки кровоснабжения ухудшение нейронной проводимости прогрессирует;
  • облучение, интоксикация. При радиологическом поражении возникают общие нарушения БЭА. Признаки токсического отравления необратимы, требуют лечения и влияют на способности больного выполнять повседневные задачи;
  • сопутствующие нарушения. Зачастую связаны с тяжелыми повреждениями гипоталамуса и гипофиза.

ЭЭГ помогает выявить природу вариативности БЭА и назначить грамотное лечение, помогающее активировать биопотенциал.

Пароксизмальная активность

Это регистрируемый показатель, свидетельствующий о резком росте амплитуды волны ЭЭГ, с обозначенным очагом возникновения. Считается, что это явление связано только с эпилепсией. На самом деле пароксизм характерен для разных патологий, в том числе приобретенного слабоумия, невроза и пр.

У детей пароксизмы могут быть вариантом нормы, если не наблюдается патологических изменений в структурах мозга.
два изображения
При пароксизмальной активности нарушается в основном альфа-ритм. Билатерально-синхронные вспышки и колебания проявляются в длине и частоте каждой волны в состоянии покоя, сна, бодрствования, тревоги, умственной деятельности.

Пароксизмы выглядят так: преобладают заостренные вспышки, которые чередуются с медленными волнами, а при усилении активности возникают так называемые острые волны (спайк) – множество пиков, идущих один за другим.

Пароксизм при ЭЭГ требует дополнительного обследования у терапевта, невролога, психотерапевта, проведения миограммы и прочих диагностических процедур. Лечение заключается в устранении причин и последствий.

При травмах головы устраняют повреждение, восстанавливают кровообращение и проводят симптоматическую терапию.При эпилепсии ищут, что стало ее причиной (опухоль или пр.). Если болезнь врожденная, сводят к минимуму количество припадков, болевой синдром и негативное влияние на психику.

Если пароксизмы являются следствием проблем с давлением, проводится лечение сердечнососудистой системы.

Дизритмия фоновой активности

Означает нерегулярность частот электрических мозговых процессов. Это возникает вследствие следующих причин:

  1. Эпилепсия различной этиологии, эссенциальная гипертензия. Наблюдается асимметрия в обоих полушариях с нерегулярной частотой и амплитудой.
  2. Гипертония ‒ ритм может уменьшиться.
  3. Олигофрения – восходящая активность альфа-волн.
  4. Опухоль или киста. Наблюдается асимметрия между левым и правым полушарием до 30%.
  5. Нарушение кровообращения. Снижается частота и активность в зависимости от выраженности патологии.

Для оценки дизритмии показанием к ЭЭГ являются такие заболевания, как вегетососудистая дистония, возрастное или врожденное слабоумие, черепно-мозговые травмы. Также процедура проводится при повышенном давлении, тошноте, рвоте у человека.

вид сверху

Ирритативные изменения на ээг

Данная форма нарушений преимущественно наблюдается при опухолях с кистой. Характеризуется общемозговыми изменениями ЭЭГ в виде диффузно-корковой ритмики с преобладанием бета-колебаний.

Также ирритативные изменений могут возникнуть из-за таких патологий, как:

  • менингит;
  • энцефалит;
  • атеросклероз.

Что такое дезорганизация корковой ритмики

Проявляются, как следствие травм головы и сотрясений, которые способны спровоцировать серьезные проблемы. В этих случаях энцефалограмма показывает изменения, происходящие в головном мозге и подкорке.

Самочувствие пациента зависит от наличия осложнений и их серьезности. Когда доминирует недостаточно организованная корковая ритмика в легкой форме — это не влияет на самочувствие пациента, хотя может вызывать некоторый дискомфорт.

Визитов: 83 993

что это такое? Как проводится электроэнцефалография?

Мозг человека – сложная структура. Именно здесь осуществляется централизация нервной деятельности, обрабатываются все поступающие от органов чувств импульсы и образуются ответные сигналы для совершения того или иного действия.

Иногда происходит так, что мозг начинает неправильно функционировать. Заподозрить наличие патологического очага в головном мозге непросто. Обычные методы диагностики, такие как УЗИ, МРТ, не всегда дают должное представление о его работе. В таких случаях необходимо провести снятие электроэнцефалограммы – снимка работы мозга. Изучением образования мозговых волн занимается электроэнцефалография. Что это такое?

Что представляет собой данный метод?

Под электроэнцефалографией в настоящее время понимают определенный раздел электрофизиологии, занимающийся изучением электрической активности головного мозга и отдельных его частей. Замер производится с помощью специальных электродов, накладываемых на кожу головы в различных местах. Электроэнцефалография головного мозга способна фиксировать малейшие изменения в активности нервных клеток, что ставит ее на порядок выше других методов диагностики неврологических заболеваний.

электроэнцефалография что это такое

В результате регистрации деятельности мозга образуется “снимок” или кривая – электроэнцефалограмма. На ней можно определить все участки активности головного мозга, что проявляется определенными волнами и ритмом. Принято обозначать данные ритмы буквами греческого алфавита (выделяют не менее 10 таких ритмов). Каждый из них содержит определенные волны, характеризующие деятельность мозга или определенного его участка.

История создания исследования

Исследование электрической активности головного мозга было начато в 1849 году, когда было доказано, что он, как и мышца или нервное волокно, способен к образованию электрических импульсов.

В 1875 году два независимых друг от друга ученых (Данилевский в России и Кэтон в Англии) смогли предоставить данные измерения электрофизиологической активности головного мозга у животных (исследование проводилось на собаках, кроликах и обезьянах).

Основы электроэнцефалографии были заложены в 1913 году, когда Владимир Владимирович Правдич-Неминский смог записать первую электроэнцефалограмму с мозга собаки. Он же первый предложил термин “электроцереброграмма”.

Впервые у человека энцефалограмма была записана в 1928 году немецким ученым Гансом Бергером. Он предложил переименовать термин в электроэнцефалограмму, а сам метод получил широкое распространение с 1934 года, когда было подтверждено наличие ритма Бергера.

Как проводится процедура?

Регистрация биопотенциалов от головного мозга производится при помощи аппарата под названием электроэнцефалограф.

В норме биотоки, образующиеся мозгом, довольно слабые, и зафиксировать их сложно. И в данном случае на помощь приходит электроэнцефалография. Что это такое, было упомянуто выше. При помощи электроэнцефалографа происходит фиксация данных потенциалов и их усиление при прохождении через аппарат.

Потенциалы фиксируются за счет электродов, расположенных на поверхности головы.

электроэнцефалография головного мозга

Получаемый сигнал может либо записываться на бумаге, либо сохраняться в электронном виде (компьютерная электроэнцефалография) для последующего исследования.

Сама запись производится относительно так называемого нулевого потенциала. За него обычно принимается либо мочка уха, либо сосцевидный отросток височной кости, которые не испускают биотоков.

Регистрация импульсов осуществляется электродами, размещенными на поверхности головы по специальным схемам. Наиболее широко распространена схема 10-20.

Схема 10-20

Данная схема является стандартной при размещении электродов. Они распределяются на коже головы в следующей последовательности:

  • В первую очередь определяется линия, соединяющая между собой переносицу и затылочный бугор. Она делится на 10 равных отрезков. Первый и последний электроды накладываются соответственно на первую и последнюю, десятую, части линии. Другие два электрода устанавливают относительно первых двух электродов на расстоянии, равном 1/5 от длины образованной в начале линии. Пятый ставится посередине между уже установленными.
  • Условно образуется еще одна линия между наружными слуховыми проходами. Датчики устанавливаются по два с каждой стороны (на каждое полушарие) и один – на макушку.
  • Параллельно срединной линии между затылком и переносицей проходят еще 4 линии – правая и левая парасагитальные и височные. Они проходят через электроды, установленные по “ушной” линии. По данным линиям устанавливаются еще электроды (5 — на парасаггитальную, и 3 – на височную).

В общей сложности на поверхность головы устанавливают 21 электрод.

Интерпретация полученных результатов

Обычно компьютерная электроэнцефалография предусматривает запись полученных результатов на компьютер для создания базы данных о каждом пациенте. В результате фиксации полученных данных образуются ритмические колебания двух типов. Условно их называют альфа и бета-волны.

компьютерная электроэнцефалография

Первые фиксируются обычно в состоянии покоя. Для них характерно напряжение на уровне 50 мкВ и определенный ритм – до 10 в секунду.

Электроэнцефалография сна основывается на определении бета-волн. В отличие от волн альфа-характера, они являются более мелкими по размеру и встречаются в состоянии бодрствования. Их частота составляет около 30 в секунду, а вольтаж – в районе 15-20 мкВ. Данные волны обычно указывают на нормальную активность мозга в состоянии бодрствования.

Клиническая электроэнцефалография основывается именно на фиксации данных волн. Любое их отклонение (например, появление альфа-волн в состоянии бодрствования) говорит о наличии какого-либо патологического процесса. Кроме того, на энцефалограмме возможно появление патологических волн – тета-волны, пик-волны — или изменение их характера – появление остроконечных комплексов.

Особенности проведения исследования

Обязательным условием проведения исследования является неподвижность пациента. При совершении какой-либо деятельности на электроэнцефалограмме возникают помехи, которые в дальнейшем препятствуют правильной расшифровке. У детей наличие таких помех неизбежно.

Кроме того, имеет свои трудности при проведении у детей и сама электроэнцефалография. Что это такое – объяснить ребенку достаточно сложно, и не всегда можно уговорить его надеть шлем с электродами. Он может вызвать у детей чувство паники, которое обязательно исказит полученные результаты. Именно поэтому следует предупредить родителей о том, что нужно каким-либо образом уговорить малыша надеть электроды.

клиническая электроэнцефалография

Во время исследования обычно проводятся пробы с гипервентиляцией и фотостимуляцией. Они позволяют определить некоторые нарушения в работе мозга, не фиксируемые в покое.

Перед исследованием не рекомендуется, а иногда и запрещается, использовать какие-либо лекарственные средства, влияющие на работу мозга.

Показания к проведению процедуры

В каких же случаях рекомендовано проведение данного исследования?

Метод электроэнцефалографии показан в следующих случаях:

  • При наличии в анамнезе спонтанных обмороков.
  • Длительное время возникающие головные боли, не купируемые приемом медикаментов.
  • При нарушении памяти и внимания.
  • Нарушения сна и проблемы с засыпанием и пробуждением.
  • При подозрении на психическое отставание детей в развитии.
  • Головокружения и быстрая утомляемость.

Кроме вышеперечисленного, электроэнцефалография позволяет контролировать результаты проводимого лечения у пациентов, получающих тот или иной вид лекарственной или физиотерапевтической терапии.

метод электроэнцефалографии

Метод позволяет определить наличие таких заболеваний, как эпилепсия, опухоли головного мозга, инфекционные поражения мозговой ткани, нарушения трофики и кровоснабжения мозговой ткани.

Электроэнцефалография у детей проводится при диагностике синдрома Дауна, при ДЦП, задержке психического развития.

Противопоказания к проведению процедуры

Сама по себе процедура практически не имеет противопоказаний к применению. Единственным, что может ограничивать ее проведение, является наличие на поверхности головы обширных травм, острых инфекционных процессов или послеоперационных швов, не заживших к моменту проведения исследования.

Электроэнцефалография головного мозга с осторожностью проводится у психически буйных пациентов, так как вид аппарата может привести их в ярость. Для усмирения таких больных необходимо введение транквилизаторов, которые значительно снижают информативность проведения процедуры и приводят к получению неправильных данных.

основы электроэнцефалографии

По возможности следует отказаться от проведения процедуры тяжелым пациентам с декомпенсированными расстройствами сердечно-сосудистой системы. Если в наличии имеется портативный электроэнцефалограф, то лучше воспользоваться им, а не везти самого пациента в диагностический кабинет.

Необходимость проведения исследования

К сожалению, не каждый человек знает о том, что существует такой метод диагностики, как электроэнцефалография. Что это такое — знает еще меньшее количество людей, из-за чего не все обращаются к врачу по поводу его проведения. А зря, ведь данный метод является довольно чувствительным при регистрации потенциалов головного мозга. При грамотно проведенном исследовании и соответствующей расшифровке полученных данных удается получить практически полноценное представление о функциональности структур мозга и о наличии возможного патологического процесса.

электроэнцефалография сна

Именно данная методика позволяет определить наличие отставания в психическом развитии у детей раннего возраста (хотя обязательно стоит делать поправку на то, что потенциалы мозга у детей несколько отличаются от таковых у взрослых людей).

Даже если не имеется никаких нарушений со стороны нервной системы, иногда лучше провести диагностическое обследование с обязательным включением в него ЭЭГ, так как оно может позволить определить начинающиеся изменения в структуре головного мозга, а это обычно является залогом успешности излечения заболевания.

Вводное руководство по ЭЭГ (электроэнцефалография)

Для чего используется ЭЭГ?

Производительность и хорошее самочувствие

Спортсмены, биохакеры и любой заинтересованный потребитель могут использовать ЭЭГ для «отслеживания» активности своего мозга точно так же, как они могут отслеживать количество шагов, которые они делают за день. ЭЭГ может измерять когнитивные функции, такие как внимание и отвлечение, стресс и когнитивную нагрузку (общая способность мозга к умственной деятельности, влияющая на рабочую память в любой момент).Эти результаты могут дать ценную информацию о том, как мозг реагирует на повседневные жизненные события. Данные ЭЭГ обеспечивают обратную связь, которую можно использовать для разработки научно обоснованных стратегий снижения стресса, улучшения концентрации или улучшения медитации.

Исследования потребителей

Данные

ЭЭГ могут быть мощным инструментом для понимания потребителей. Ответы мозга обеспечивают беспрецедентную обратную связь с потребителями — в том смысле, что ЭЭГ используется для измерения разрыва между тем, на что потребители действительно обращают внимание, и тем, что они сами считают, что нравится или что замечают.Комбинирование ЭЭГ с другими биометрическими датчиками, такими как отслеживание взгляда, анализ мимики и измерения частоты сердечных сокращений, может предоставить компаниям полное понимание поведения клиентов. Использование нейротехнологий, таких как ЭЭГ, для изучения реакций потребителей называется нейромаркетингом.

Здравоохранение

Поскольку тесты ЭЭГ показывают активность мозга во время контролируемой процедуры, результаты могут содержать информацию, используемую для диагностики различных заболеваний мозга. Аномальные данные ЭЭГ отображаются через нерегулярные мозговые волны.Аномальные данные ЭЭГ могут указывать на признаки дисфункции мозга, травмы головы, нарушения сна, проблемы с памятью, опухоли головного мозга, инсульт, деменцию, судорожные расстройства, такие как эпилепсия, и различные другие состояния. В зависимости от предполагаемого диагноза врачи иногда комбинируют ЭЭГ с когнитивными тестами, мониторингом активности мозга и методами нейровизуализации.

Диагностика приступа

Пациентам, испытывающим судорожную активность, часто рекомендуют исследование

ЭЭГ. В этих случаях врачи могут провести амбулаторную ЭЭГ.Амбулаторная ЭЭГ записывается непрерывно до 72 часов, тогда как традиционная ЭЭГ длится 1-2 часа. Пациенту разрешается передвигаться по дому с использованием ЭЭГ-гарнитуры. Расширение записи увеличивает вероятность регистрации аномальной мозговой активности. По этой причине амбулаторные ЭЭГ часто используются для диагностики эпилепсии (эпилепсии ЭЭГ), судорожных расстройств или нарушений сна.

Исследование сна при расстройствах сна

Исследование сна на ЭЭГ или «полисомнография» измеряет активность тела в дополнение к сканированию мозга.Технолог ЭЭГ отслеживает частоту сердечных сокращений, дыхание и уровень кислорода в крови во время ночной процедуры. Полисомнография в основном используется в медицинских исследованиях и как диагностический тест на нарушения сна.

Количественная неврология

Поскольку ЭЭГ измеряет электрическую активность внешнего слоя головного мозга (коры головного мозга), она может улавливать мозговые волны от кожи головы. Комбинируя тесты мозга ЭЭГ с данными других методов мониторинга мозга, исследователи могут по-новому взглянуть на сложные взаимодействия, происходящие в нашем мозгу, а также в нашем организме.

Это именно то, к чему стремится количественная электроэнцефалография (кЭЭГ). Количественная ЭЭГ регистрирует ваши мозговые волны так же, как традиционная ЭЭГ. Используя машинное обучение, qEEG сравнивает ваши мозговые волны с мозговыми волнами людей того же пола и возраста, но для тех, у кого нет дисфункции мозга. Процесс qEEG создает «карту» вашего мозга посредством количественного сравнения. Этот процесс распространен в подразделе нейробиологии, называемом вычислительной нейробиологией.

Размещение электродов

ЭЭГ является важной частью успешного кЭЭГ. Традиционное размещение отведений ЭЭГ соответствует системе 10-20, международно признанному стандарту наложения электродов, прикрепленных к коже головы. «10-20» относится к расстоянию между отведениями ЭЭГ, составляющему 10% или 20% от общего расстояния черепа.

Количество электродов на устройстве может варьироваться — некоторые системы регистрации ЭЭГ могут иметь до 256 электродов. В записях qEEG используется колпачок с 19 датчиками для сбора данных со всех 19 областей кожи головы.Поскольку отведения ЭЭГ усиливают сигналы с того места, где они размещены, получение карт мозга кЭЭГ позволяет на уровне мозга определить причину дисфункции, наблюдаемую на поведенческом и / или когнитивном уровне.

Академические исследования

Аномальные результаты ЭЭГ — не единственная ценная информация, полученная из результатов теста ЭЭГ. Многие исследователи используют нормальную ЭЭГ в своих исследованиях, включая революционное исследование активности мозга во время быстрого сна в 1957 году.

Как уже говорилось в разделе о типах мозговых волн, которые измеряет ЭЭГ, изучение записей ЭЭГ выявляет диапазон частот, содержащихся в сигналах мозга.Эти частоты отражают различные состояния внимания и когнитивные способности. Например, исследователи отслеживали активность гамма-диапазона (часто связанную с сознательным вниманием), исследуя неврологические реакции во время медитации (медитация ЭЭГ).

Активность в гамма-диапазоне связана с максимальной умственной или физической работоспособностью. Эксперименты, в которых субъект, носящий устройство ЭЭГ, занимается глубокой медитацией, привели к появлению теорий о том, что гамма-волны связаны с сознательными переживаниями или трансцендентными ментальными состояниями.Однако среди академических исследователей нет единого мнения о том, с какими когнитивными функциями связана активность в гамма-диапазоне.

Исследователям нужен способ обрабатывать и обрабатывать весь массив данных о мозге, которые они собирают, и даже делиться ими с различными учреждениями. «Нейроинформатика» — это область исследований, которая предоставляет вычислительные инструменты и математические модели для данных нейробиологии. Нейроинформатика нацелена на создание технологий для организации баз данных, обмена данными и моделирования данных.Это касается разнообразных данных, так как «нейробиология» в широком смысле определяется как научное исследование нервной системы. Одна из дисциплин нейробиологии включает когнитивную психологию, которая использует методы нейровизуализации, такие как ЭЭГ, для анализа того, какие части мозга и нервной системы лежат в основе каких когнитивных процессов.

,

Руководство для начинающих по интерфейсу мозг-компьютер и сверточным нейронным сетям | by Alexandre Gonfalonieri

Может ли разум напрямую подключаться к искусственному интеллекту, роботам и другим разумам через технологии интерфейса мозг-компьютер (BCI), чтобы преодолеть наши человеческие ограничения?

Для некоторых это необходимость нашего выживания. В самом деле, нам нужно стать киборгами, чтобы быть актуальными в эпоху искусственного интеллекта.

Интерфейс мозг-компьютер (BCI): устройств, которые позволяют пользователям взаимодействовать с компьютерами только посредством активности мозга, эта активность обычно измеряется с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).

Электроэнцефалография (ЭЭГ): физиологический метод выбора для регистрации электрической активности, генерируемой мозгом через электроды, размещенные на поверхности кожи головы.

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ): измеряет активность мозга, обнаруживая изменения, связанные с кровотоком.

Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия ( fNIRS ): использование ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS) для функциональной нейровизуализации.Используя fNIRS, активность мозга измеряется посредством гемодинамических реакций, связанных с поведением нейронов.

Сверточная нейронная сеть (CNN): — тип искусственной нейронной сети, используемой для распознавания и обработки изображений, которая специально разработана для обработки данных пикселей.

Визуальная кора: часть коры головного мозга, которая принимает и обрабатывает сенсорные нервные импульсы от глаз

Сара Марш, репортер новостей Guardian, сказала: «Интерфейсы мозг-компьютер (ИМК) — не новая идея.Уже доступны различные формы BCI, от тех, которые находятся на вашей голове и измеряют сигналы мозга, до устройств, которые имплантируются в ткань вашего мозга ». (источник)

Большинство BCI изначально были разработаны для медицинских приложений. По словам Зазы Зуилхоф, ведущего дизайнера Tellart, «около 220 000 слабослышащих уже пользуются кохлеарными имплантатами, которые преобразуют звуковые сигналы в электрические импульсы, посылаемые непосредственно в их мозг». (источник)

Статья под названием « Краткая история компьютерных интерфейсов мозга» дает нам много информации, относящейся к истории BCI.Действительно, в статье говорится: «В 1970-х годах в Калифорнийском университете начались исследования BCI, которые привели к появлению интерфейса мозг-компьютер выражения. Основное внимание в исследованиях и разработках BCI по-прежнему уделяется нейропротезированию, которое может помочь восстановить поврежденное зрение, слух и движения. Середина 1990-х годов ознаменовала появление первых нейропротезных устройств для человека. BCI неточно читает мысли, но обнаруживает малейшие изменения в энергии, излучаемой мозгом, когда вы думаете определенным образом.BCI распознает определенные энергетические / частотные паттерны в мозге.

июнь 2004 ознаменовал собой значительное развитие в этой области, когда Мэтью Нэгл стал первым человеком, которому имплантировали BCI, BrainGate ™ от Cyberkinetics.

В декабре 2004 года Джонатан Уолпоу и исследователи из Центра Уодсворта Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк представили отчет об исследовании, который продемонстрировал возможность управления компьютером с помощью BCI. В ходе исследования пациентов просили носить колпачок с электродами для захвата сигналов ЭЭГ от моторной коры — части головного мозга, управляющей движением.

BCI имеет долгую историю, основанную на управляющих приложениях : курсоры, парализованные части тела, роботизированные руки, набор номера телефона и т.д. миссия по разработке BCI, который улучшает человеческое общение в свете ИИ. А Регина Дуган представила планы Facebook по технологии BCI, которая изменит правила игры и позволит повысить эффективность цифровой коммуникации ».

По словам Джона Томаса, Томаша Машчика, Нишанта Синха, Тилманна Клюге и Джастина Дауэлса «Система BCI состоит из четырех основных компонентов: получение сигнала, предварительная обработка сигнала, выделение признаков и классификация.(Источник)

По словам Давиде Валериани, научного сотрудника по интерфейсам мозг-компьютер в Университете Эссекса, «сочетание людей и технологий может быть более мощным, чем искусственный интеллект. Например, когда мы принимаем решения, основываясь на сочетании восприятия и рассуждений, нейротехнологии могут быть использованы для улучшения нашего восприятия. Это может помочь нам в таких ситуациях, когда мы видим очень размытое изображение с камеры видеонаблюдения и нам нужно решить, вмешиваться или нет.”(Источник)

Для Зазы Зуилхоф, это зависит от того, кого вы спросите и готовы ли вы пройти операцию. «В рамках этого мысленного эксперимента предположим, что здоровые люди будут использовать только неинвазивные ИМК, которые не требуют хирургического вмешательства. В этом случае в настоящее время существуют две основные технологии: фМРТ и ЭЭГ. Первый требует массивной машины, но второй, с потребительскими гарнитурами, такими как Emotiv и Neurosky, фактически стал доступен для более широкой аудитории ». (источник)

Source

Однако BCI также может быть многообещающим инструментом взаимодействия для здоровых людей с несколькими потенциальными приложениями в области мультимедиа, виртуальной реальности или видеоигр среди многих других потенциальных приложений.

Давид Валериани сказал, что «оборудование ЭЭГ абсолютно безопасно для пользователя, но записывает очень шумные сигналы. Кроме того, исследовательские лаборатории в основном сосредоточены на использовании его для понимания работы мозга и предложения инновационных приложений без каких-либо последующих мер в коммерческих продуктах, пока что… но это изменится. (Источник)

Компания Маска является последней. Его технология «нейронного кружева» включает в себя имплантацию электродов в мозг для измерения сигналов. Это позволило бы получать нейронные сигналы гораздо лучшего качества, чем ЭЭГ, но это требует хирургического вмешательства.Недавно он заявил, что интерфейсы мозг-компьютер необходимы для подтверждения превосходства человека над искусственным интеллектом ». (источник)

Эта технология все еще опасна! Действительно, мы сделали компьютеры и точно знаем , как они работают и как их «модифицировать». Однако мы не создали свой мозг и до сих пор не очень хорошо знаем, как он работает. Тем более, как безопасно и успешно «вторгнуться» в них. Мы добились большого прогресса, но еще недостаточно.

Проще говоря, ваш мозг разделен на две основные части:

  • Лимбическая система
  • Неокортекс.

Лимбическая система отвечает за наши основные побуждения, а также за те, которые связаны с выживанием, такие как еда и размножение. Наша неокортекс является наиболее продвинутой областью, и она отвечает за логические функции, которые помогают нам хорошо разбираться в языках, технологиях, бизнесе и философии.

Человеческий мозг содержит около 86 миллиардов нервных клеток, называемых нейронами, каждая из которых индивидуально связана с другими нейронами посредством соединителей, называемых аксонами и дендритами. Каждый раз, когда мы думаем, двигаемся или чувствуем, нейроны работают.Действительно, мозг генерирует огромное количество нейронной активности. По сути, свою работу выполняют небольшие электрические сигналы, которые передаются от нейрона к нейрону.

Есть много сигналов, которые можно использовать для BCI. Эти сигналы можно разделить на две категории:
— Пики
— Полевые потенциалы

Мы можем обнаруживать эти сигналы, интерпретировать их и использовать для взаимодействия с устройством.

По словам Бориса Рейдеринка, консультанта по машинному обучению в Cortext, «Одна из самых больших проблем в интерфейсах мозг-компьютер заключается в том, что сигналы мозга слабые и очень изменчивые.Вот почему трудно обучить классификатор и использовать его на следующий день, не говоря уже о том, чтобы использовать его по другому предмету ». (источник)

Для того, чтобы вставить Neural Lace, крошечная игла, содержащая свернутую сетку, вводится внутрь черепа. Затем вводится сетка, которая после инъекции раскрывается, охватывая мозг.

Искусственному интеллекту или машинному обучению уделяется большое внимание при разработке приложений BCI для решения сложных задач в нескольких областях, в частности, в медицине и робототехнике. AI / ML с тех пор стал наиболее эффективным инструментом для систем BCI. ( источник )

Давайте попробуем подробнее рассказать об этих аспектах ниже. У каждого из этих аспектов есть своя область исследования.

Производство сигналов
Есть два способа получения этих сигналов мозга:

Согласно Сьерд Лагард , инженер-программист Quintiq, «Активная генерация сигналов имеет то преимущество, что их обнаружение проще, поскольку вы контролировать раздражители; вы знаете, например, когда они представлены.Это сложнее в случае, когда вы просто считываете мозговые волны от объекта ».

Обнаружение сигналов
Существуют различные способы обнаружения сигналов мозга. Наиболее известны ЭЭГ и фМРТ, но есть и другие. ЭЭГ измеряет электрическую активность головного мозга, фМРТ — кровоток в головном мозге. У каждого из этих методов есть свои недостатки. Некоторые из них имеют лучшее временное разрешение (они могут определять активность мозга, когда это происходит), в то время как другие имеют лучшее пространственное разрешение (они могут точно определять местоположение активности).

Идея остаётся в основном такой же для других типов методов измерения.

Обработка сигналов
Одна из проблем, с которыми мы столкнемся при работе с данными мозга, заключается в том, что данные обычно содержат много шума. При использовании ЭЭГ, например, в данных будут отображаться такие вещи, как скрежетание зубами, а также движения глаз. Этот шум необходимо отфильтровать.

Теперь данные можно использовать для обнаружения фактических сигналов. Когда субъект активно генерирует сигналы, мы обычно знаем, какие сигналы мы хотим обнаружить.Одним из примеров является волна P300, которая является так называемым потенциалом, связанным с событием, который проявляется при предъявлении нечастого, релевантного задаче стимула. Эта волна будет отображаться как большой пик в ваших данных, и вы можете попробовать различные методы машинного обучения для обнаружения таких пиков.

Преобразование сигналов
Когда вы обнаружили интересные сигналы в своих данных, вы хотите использовать их каким-либо образом, чтобы это было полезно для кого-то. Например, субъект может использовать BCI для управления мышью посредством воображаемого движения.Одна из проблем, с которыми вы здесь столкнетесь, заключается в том, что вам нужно использовать данные, которые вы получаете от субъекта, как можно более эффективно, и в то же время вы должны помнить, что BCI может совершать ошибки. Текущие BCI относительно медленны и время от времени допускают ошибки (например, компьютер думает, что вы вообразили движение левой рукой, в то время как на самом деле вы вообразили движение правой рукой) ». (источник)

В случае нейронной сети она интегрируется с человеческим мозгом. Он создает идеальный симбиоз между человеком и машиной.

Эти две секции работают симбиотически друг с другом. Слой ИИ или третий интерфейс может лежать поверх них, подключая нас к совершенно новому и продвинутому миру и давая нам возможность оставаться на одном уровне с нашими друзьями-роботами ИИ.

Это соединение может дать нам доступ к увеличенному объему памяти, удивительным возможностям машинного обучения и да, телепатическому общению с кем-то еще без необходимости говорить.

«У вас есть машинное расширение себя в виде телефона, компьютера и всех ваших приложений., , На сегодняшний день у вас больше власти и возможностей, чем у президента Соединенных Штатов 30 лет назад », — сказал Илон Маск

. По словам Амита Рэя, автора книги Compassionate Artificial Intelligence,« Самые сложные BCI — это «двунаправленные» BCI. (BBCI), которые могут как записывать, так и стимулировать нервную систему.
Мозговые компьютерные интерфейсы можно разделить на три основных группы:

В инвазивных методах должны использоваться специальные устройства для сбора данных (сигналов мозга), эти устройства вводятся непосредственно в мозг человека при критической операции.В полуинвазивном режиме устройства вставляются в череп в верхней части человеческого мозга. В целом, неинвазивные методы считаются наиболее безопасным и недорогим типом устройств. Однако эти устройства могут улавливать только «более слабые» сигналы человеческого мозга из-за обструкции черепа. Обнаружение сигналов мозга достигается с помощью электродов, размещенных на коже черепа.

Существует несколько способов разработки неинвазивного интерфейса мозг-компьютер, например ЭЭГ (электроэнцефалография), МЭГ (магнитоэнцефалография) или МРТ (магнитно-резонансная томография).Интерфейс мозг-компьютер на основе ЭЭГ — наиболее предпочтительный тип ИМК для обучения. Сигналы ЭЭГ обрабатываются и декодируются в управляющие сигналы, которые легко воспринимаются компьютером или роботом. Операция обработки и декодирования — один из самых сложных этапов построения высококачественного BCI. В частности, эта задача настолько сложна, что время от времени научные учреждения и различные компании-разработчики программного обеспечения проводят конкурсы на создание классификации сигналов ЭЭГ для ИМК.

CNN — это тип нейронной сети искусственного интеллекта, основанной на зрительной коре.Он имеет возможность автоматически изучать соответствующие функции из входных данных путем оптимизации весовых параметров каждого фильтра посредством прямого и обратного распространения, чтобы минимизировать ошибку классификации.

Слуховая кора человека имеет иерархическую организацию, аналогичную зрительной коре. В иерархической системе ряд областей мозга выполняет различные типы вычислений над сенсорной информацией по мере ее прохождения через систему. Более ранние области или «первичная зрительная кора» реагируют на простые особенности, такие как цвет или направление.Более поздние этапы позволяют решать более сложные задачи, такие как распознавание объектов.

Одним из преимуществ использования метода глубокого обучения является то, что он требует минимальной предварительной обработки, поскольку оптимальные настройки изучаются автоматически. Что касается CNN, извлечение признаков и классификация интегрированы в единую структуру и автоматически оптимизируются. Более того, данные временных рядов fNIRS людей были введены в CNN. Поскольку свертка выполняется в режиме слайд-шоу, процесс извлечения признаков CNN сохраняет временную информацию данных временных рядов, полученных с помощью fNIRS.

Источник

Однако одна из самых больших проблем в исследовании BCI — это нестационарность сигналов мозга. Эта проблема мешает классификатору находить реальные шаблоны в сигналах, что приводит к плохим характеристикам классификации ». (источник)

Хосеа Сиу, аспирант аэрокосмической техники, сказал, что «для прямого« мозгового »интерфейса вам понадобится набор электродов ЭЭГ, а для интерфейсов периферической нервной системы вам потребуются электроды ЭМГ.

Как только вы загрузите эти данные в свой компьютер, вам нужно будет выполнить некоторую обработку сигнала.Такие вещи, как фильтрация частоты сигнала, который вы ищете, фильтрация шума окружающей среды (шум 60 Гц от электрических линий является обычным явлением в США …).

После этого вам нужно подумать о том, что вы на самом деле пытаетесь заставить систему делать. Вам нужно, чтобы он обнаруживал конкретное изменение в ваших паттернах ЭЭГ, когда вы думаете о синем цвете? Или вам нужно это, чтобы обнаружить изменение в вашей ЭМГ, когда вы двигаете пальцем? А что с компьютером? Следует ли запускать программу? Введите текст?

Подумайте, как вы собираетесь маркировать свои данные.Как компьютер изначально узнает, что конкретный сигнал имеет значение?

Это обучение с учителем. Выберите предпочтительный метод классификации, получите много помеченных данных и обучите свою систему. Вы можете использовать такие методы, как перекрестная проверка, чтобы проверить, делают ли ваши обученные модели то, что, по вашему мнению, они должны.

После всего этого у вас может появиться что-то похожее на интерфейс мозг-компьютер ». (источник)

Вы можете найти несколько общедоступных наборов данных ЭЭГ на следующем веб-сайте:

Последние достижения в области искусственного интеллекта и обучения с подкреплением с технологией нейронного интерфейса, а также применение различных методологий обработки сигналов позволили нам лучше понять, а затем использовать мозг деятельность по взаимодействию с компьютерами и другими устройствами.

.

Что такое Лорета на ЭЭГ? Для чего я могу это использовать? — Neuroelectrics Neuroelectrics Blog

Электромагнитный мозг низкого разрешения Loreta

Методы нейровизуализации нацелены на представление структуры или функционирования мозга. Их можно понимать как рентгеновские снимки мозга, которые в случае функционального воображения будут показывать области мозга, активированные во время процесса или когнитивной задачи, и такие методы, как фМРТ, ПЭТ или МЭГ, являются примерами.

Лорета: метод нейровизуализации на основе ЭЭГ

Паскуаль-Марки, Мишель и Леман опубликовали в 1994 году новый метод локализации электрической активности в головном мозге, основанный на потенциалах кожи головы из многоканальной записи ЭЭГ.Этот метод решает так называемую обратную задачу: преобразовывать измерения в информацию о наблюдаемом физическом объекте или системе. Этот революционный метод был назван LORETA , что означает электромагнитную томографию головного мозга с низким разрешением и может рассматриваться как метод нейровизуализации на основе ЭЭГ. Лорета вычисляет трехмерных распределений 2394 вокселей размером 7x7x7 мм генерирующей электрической нейрональной активности в сером веществе. Большим преимуществом этого метода является то, что он не ограничен определенным количеством электродов или местоположений электродов, и, следовательно, он автоматически адаптируется практически к любой конфигурации электродов и устройству измерения ЭЭГ.

  • sLORETA: стандартизированная электромагнитная томография головного мозга с низким разрешением (Pascual-Marqui, 2002). У него нет смещения локализации в присутствии измерения и биологического шума.
  • eLORETA: точная электромагнитная томография головного мозга с низким разрешением (Pacual-Marqui 2005). Первое в мире трехмерное, дискретное, распределенное, линейное решение обратной задачи ЭЭГ / МЭГ с точной локализацией (нулевая ошибка локализации).

ЭЭГ-активность скальпа показывает колебания на различных частотах.Эта ритмическая активность делится на частотные диапазоны, и наиболее известные диапазоны — это дельта, тета, альфа, бета и гамма. Было отмечено, что диапазоны частот ЭЭГ имеют определенное биологическое значение и могут быть связаны с различными состояниями функционирования мозга. По-прежнему существует неуверенность в том, где именно генерируются различные частоты, но, напротив, есть серьезные знания об активированных областях в мозгу, которые генерируют определенную спектральную активность вдоль кожи головы. Лорета-анализ ограниченных частотных диапазонов может использоваться для определения того, какие области мозга активируются во время различных состояний или умственных задач, помогая определить, работает ли мозг в электрическом оптимальном режиме.

Воксели Loreta расположены в фиксированных позициях в сером веществе мозга. Всегда интересно анализировать активацию не только отдельных вокселей, но и целых областей, связанных с определенными функциями мозга , и области Бродмана могут быть примером этого.Области Бродмана — это области коры головного мозга, которые были определены в начале 20-го -го века на основе их клеточной организации и которые, как впоследствии было доказано, напрямую связаны с определенными видами деятельности мозга, такими как слух, зрение и двигательные функции.

С начала 2001 года Loreta также использовалась для Neurofeedback , и ее использование расширяется. Пока что исследования воспроизводят другие результаты в области обратной связи с помощью фМРТ с клиническими группами, и они выглядят более рентабельными, чем обратная связь с помощью фМРТ для лечения глубоких кортикальных структур.Если вас интересует использование Лореты для нейробиоуправления, я настоятельно рекомендую вам взглянуть на диссертацию доктора Лесли Х. Шерлина о Лорете и нейробиоуправлении.

Loreta — это теперь широко распространенный метод анализа ЭЭГ, используемый во всем мире. Его универсальность, а также тот факт, что количество каналов ЭЭГ и их расположение не фиксированы, позволяет использовать этот метод практически с каждым датчиком ЭЭГ и экспериментальной установкой. Возможность изучения одновременно с измерением напряжения на поверхности кожи головы и трехмерного распределения генерирующей нейронной активности, безусловно, является очень мощным инструментом анализа, который стоит принимать во внимание в ваших исследованиях.

KEY Институт исследований мозга и разума и, в частности, Паскуаль-Марки разрабатывают и развивают Лорету с начала 90-х, вы можете найти много информации на их веб-странице. Они также предоставляют пакетов бесплатного программного обеспечения для проведения анализа Loreta (хотя и только для академических целей), которые также включают в себя визуализатор сигналов и другие инструменты анализа. Но важно отметить, что для того, чтобы правильно использовать эту технику, требуется определенный уровень знаний и практики .Какой у вас опыт использования Loreta? Что вы думаете об этой технике? Можете ли вы сравнить это с другими решениями обратной задачи? Пожалуйста, не стесняйтесь добавлять любые комментарии!

ebook-eeg-basic-principles-cta ebook-eeg-basic-principles-cta

Просмотры сообщений: 2696

.

Электроэнцефалограмма ЭЭГ

Обзор

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) — это неинвазивный тест, который регистрирует электрические паттерны в вашем мозгу. Тест используется для диагностики таких состояний, как судороги, эпилепсия, травмы головы, головокружение, головные боли, опухоли головного мозга и проблемы со сном. Его также можно использовать для подтверждения смерти мозга.

Как работает ЭЭГ?

Миллиарды нервных клеток в вашем мозгу производят очень слабые электрические сигналы, которые образуют паттерны, называемые мозговыми волнами.Во время ЭЭГ к вашей голове прикрепляют небольшие электроды и провода. Электроды улавливают волны вашего мозга, а ЭЭГ-машина усиливает сигналы и записывает их в виде волнового рисунка на миллиметровой бумаге или на экране компьютера (рис. 1).

Рисунок 1. Пример записи ЭЭГ, показывающий фокальный спайк, типичный для припадка.

Есть несколько различных способов проведения ЭЭГ:

  • Стандартная запись ЭЭГ проводится в офисе и обычно длится час.Вас могут попросить сделать ЭЭГ без сна, для которой вам потребуется всего 4 часа сна. Аномальные мозговые волны могут появиться, когда тело подвергается стрессу или утомлению. Этот экзамен обычно занимает от 2 до 3 часов. Вам дадут конкретные инструкции относительно еды, питья и лекарств, которых, возможно, следует избегать.
  • Амбулаторная ЭЭГ предполагает ношение портативного регистратора ЭЭГ на поясе вокруг талии в течение нескольких дней или недель. Регистратор ЭЭГ вместе с дневником, который вы ведете повседневной деятельностью и дозировками лекарств, помогает врачу связать вашу активность с конкретными записями ЭЭГ.
  • Видео мониторинг ЭЭГ доступен в специализированных центрах для пациентов с частыми припадками или нарушениями сна. Вы находитесь в больнице и находитесь под наблюдением ЭЭГ и видеокамеры. Это позволяет наблюдать за вами во время припадка, так что ваше физическое поведение можно отслеживать одновременно с вашей ЭЭГ.

Что показывает ЭЭГ?

ЭЭГ измеряет электричество, производимое вашим мозгом; он НЕ измеряет мысли или чувства, и он не посылает электричество в ваш мозг.Чаще всего используется для определения типа и происхождения припадков. Например, если у вас судорожное расстройство, ЭЭГ может показать, откуда взялась аномальная активность в вашем мозгу, и помочь отличить генерализованные приступы от фокальных. ЭЭГ имеет значение для диагностики эпилепсии только в том случае, если она обнаруживает паттерны, типичные для эпилепсии. Если он не обнаруживает правильных паттернов, возможно, вам все равно понадобится эпилепсия и амбулаторное наблюдение или может потребоваться видео ЭЭГ.

ЭЭГ также может обнаруживать аномальные мозговые волны после травмы головы, инсульта или опухоли головного мозга.Другие состояния, такие как головокружение, головная боль, слабоумие и проблемы со сном, могут указывать на аномальный мозг. Его также можно использовать для подтверждения смерти мозга.

Кто проводит тест?

Техник может выполнить тест в кабинете врача, в специально созданной клинике или в больнице.

Как мне подготовиться к тесту?

  • Убедитесь, что ваши волосы чистые, свежевымытые и на них нет средств для укладки.Если у вас длинные волосы, не заплетайте их, не связывайте и не закалывайте.
  • Вы можете есть регулярно, но избегайте напитков, содержащих кофеин, по крайней мере за 4 часа до теста.
  • Не спать перед тестом.
  • Продолжайте принимать лекарство, если ваш врач не скажет вам прекратить.

Что происходит во время теста?

Вам будет предложено лечь на стол или сесть в кресло с откидной спинкой.Около 20 маленьких электродов будут прикреплены к вашей голове с помощью моющегося клея. Технический специалист может попросить вас сделать несколько вещей во время теста, например, попросить вас открыть и закрыть глаза, глубоко и быстро дышать (гипервентиляция) или посмотреть на мигающий свет. Большую часть времени вы просто будете лежать с закрытыми глазами.

Что происходит после теста?

Техник снимет электроды, и вам следует смыть клей с волос.

Какие риски?

Нет никаких рисков от ЭЭГ.

Как мне получить результаты теста?

Невролог или врач, специализирующийся на проблемах мозга и нервной системы, интерпретирует вашу ЭЭГ. Он или она свяжется напрямую с вашим лечащим врачом, который, в свою очередь, обсудит с вами результаты.

Источники и ссылки

Если у вас есть дополнительные вопросы об этом диагностическом тесте, обратитесь к врачу, заказавшему тест, или посетите:

www.nlm.nih.gov/medlineplus/diagnosticimaging.html

www.epilepsy.com

Глоссарий

электрод: проводник, по которому проходит ток. Может использоваться для диагностического тестирования для получения и регистрации электрической активности нервов.

припадок : неконтролируемые судороги, спазм или серия рывков лица, туловища, рук или ног.


обновлено> 4.2016
рассмотрен> Дэвид Фикер, доктор медицинских наук, Морин Гартнер, доктор медицины, факультет неврологии Университета Цинциннати, Огайо

Сертифицированная медицинская информация Mayfield материалов написаны и разработаны клиникой Mayfield Clinic.Мы соблюдаем стандарт HONcode в отношении достоверной информации о здоровье. Эта информация не предназначена для замены медицинских рекомендаций вашего поставщика медицинских услуг.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *