راهنمای مقدماتی EEG (الکتروآنسفالوگرافی)

 تعریف EEG

EEG مخفف “الکتروانسفالوگرافی” است که یک فرآیند الکتروفیزیولوژیکی برای ثبت فعالیت الکتریکی مغز است. EEG تغییرات در فعالیت الکتریکی تولید شده توسط مغز را اندازه گیری می کند. تغییرات ولتاژ از جریان یونی درون و بین برخی از سلول‌های مغز به نام نورون‌ها ناشی می‌شود.

EEG چیست؟

آزمایش الکتروانسفالوگرافی فعالیت الکتریکی مغز را ارزیابی می کند. اسکن EEG با قرار دادن حسگرهای EEG (دیسک های فلزی کوچک که الکترودهای EEG نیز نامیده می شوند) روی پوست سر شما انجام می شود. این الکترودها فعالیت الکتریکی مغز شما را می گیرند و ثبت می کنند. سیگنال های EEG جمع آوری شده تقویت شده، دیجیتالی می شوند و سپس برای ذخیره سازی و پردازش داده ها به رایانه یا دستگاه تلفن همراه ارسال می شوند.

تجزیه و تحلیل داده های EEG یک روش استثنایی برای مطالعه فرآیندهای شناختی است. این می تواند به پزشکان کمک کند تا یک تشخیص پزشکی ایجاد کنند. محققان فرآیندهای مغزی را که زمینه ساز رفتار انسان است به کمک EEG بررسی کرده و افراد را برای بهبود بهره وری و سلامتی خود کمک می کنند.

EEG چگونه کار می کند؟

میلیاردها سلول در مغز شما سیگنال های الکتریکی بسیار کوچکی تولید می کنند که الگوهای غیر خطی به نام امواج مغزی را تشکیل می دهند. یک دستگاه EEG فعالیت الکتریکی قشر مغز، لایه بیرونی مغز را در طی آزمایش EEG اندازه گیری می کند. حسگرهای EEG  روی سر شرکت‌کننده قرار می‌گیرند، سپس الکترودها امواج مغزی سوژه را بصورت غیرتهاجمی تشخیص می‌دهند.

حسگرهای EEG می توانند تا چندین هزار عکس فوری از فعالیت الکتریکی تولید شده در مغز در عرض یک ثانیه ثبت کنند. امواج مغزی ضبط‌شده به تقویت‌کننده‌ها، سپس به رایانه یا سایر پردازنده ها برای پردازش داده‌ها ارسال می‌شوند. سیگنال‌های تقویت‌شده، که شبیه خطوط موجی هستند، می‌توانند بر روی رایانه، دستگاه تلفن همراه یا در پایگاه داده ابری ضبط شوند.

نرم افزار محاسبات ابری یک نوآوری مهم در پردازش داده های EEG در نظر گرفته می شود، زیرا امکان تجزیه و تحلیل لحظه ای ضبط ها را در مقیاس بزرگ فراهم می کند – در روزهای اولیه اندازه گیری EEG، امواج به سادگی بر روی کاغذ نمودار ثبت می شدند. سیستم های EEG، در تحقیقات دانشگاهی و تجاری، معمولا داده ها را به صورت سری زمانی یا به صورت جریان پیوسته ولتاژ نشان می دهند.

انواع امواج مغزی که EEG اندازه گیری می کند

الکترودهای یک دستگاه EEG فعالیت الکتریکی بیان شده در فرکانس های مختلف EEG را ضبط می کنند. با استفاده از الگوریتمی به نام تبدیل فوریه سریع (FFT)، این سیگنال های EEG خام را می توان به عنوان امواج متمایز با فرکانس های مختلف شناسایی کرد. فرکانس، که به سرعت نوسانات الکتریکی اشاره دارد، بر حسب سیکل در ثانیه اندازه گیری می شود – یک هرتز (هرتز) برابر با یک سیکل در ثانیه است. امواج مغزی بر اساس فرکانس به چهار نوع اصلی دسته بندی می شوند: بتا، آلفا، تتا و دلتا.

پاراگراف های زیر برخی از عملکردهای مرتبط با چهار فرکانس اصلی مغز را مورد بحث قرار می دهند. این توابع به سادگی با فرکانس های مختلف مغز مرتبط هستند – هیچ تناظر خطی یک به یک بین یک باند فرکانسی و یک عملکرد معین از مغز وجود ندارد.

امواج بتا (محدوده فرکانس از ۱۴ هرتز تا حدود ۳۰ هرتز)

امواج بتا بیشترین ارتباط را با هوشیار بودن یا در حالت بیداری، توجه و هوشیاری دارند. امواج بتا با دامنه کم با تمرکز فعال یا با وضعیت ذهنی مشغول یا مضطرب مرتبط هستند. امواج بتا نیز با تصمیمات حرکتی (سرکوب حرکت و بازخورد حسی حرکت) مرتبط هستند. هنگامی که توسط دستگاه EEG اندازه گیری می شود، سیگنال ها اغلب به عنوان امواج بتا EEG شناخته می شوند.

امواج آلفا (محدوده فرکانس از ۷ هرتز تا ۱۳ هرتز)

امواج آلفا اغلب با حالت ذهنی آرام، آرام و شفاف همراه است. امواج آلفا را می توان در نواحی پس سری و خلفی مغز یافت. امواج آلفا را می توان با بستن چشم ها و آرامش ایجاد کرد و به ندرت در طی فرآیندهای شناختی شدید مانند تفکر، محاسبات ذهنی و حل مسئله وجود دارند. در بیشتر بزرگسالان، امواج آلفا دارای فرکانس ۹ تا ۱۱ هرتز هستند. هنگامی که توسط دستگاه EEG اندازه گیری می شود، اغلب به عنوان امواج آلفا EEG شناخته می شود.

امواج تتا (محدوده فرکانس از ۴ هرتز تا ۷ هرتز)

فعالیت مغز در محدوده فرکانسی بین ۴ تا ۷ هرتز به عنوان فعالیت تتا شناخته می شود. ریتم تتا که در اندازه‌گیری EEG تشخیص داده می‌شود، اغلب در بزرگسالان جوان، به‌ویژه در نواحی تمپورال و در طول هیپرونتیلاسیون، دیده می‌شود. در افراد مسن تر، فعالیت تتا با دامنه بیشتر از حدود ۳۰ میلی ولت (mV) کمتر دیده می شود، مگر در هنگام خواب آلودگی. هنگامی که توسط دستگاه EEG اندازه گیری می شود، اغلب به عنوان امواج تتا EEG نامیده می شود.

امواج دلتا (محدوده فرکانس تا ۴ هرتز)

فعالیت دلتا عمدتاً در نوزادان یافت می شود. امواج دلتا با مراحل عمیق خواب در افراد مسن مرتبط است. امواج دلتا به صورت اینترکتال (بین تشنج) در بیماران مبتلا به تشنج غیبت، که شامل وقفه های کوتاه و ناگهانی در توجه است، ثبت شده است. امواج دلتا با فرکانس پایین (حدود ۳ هرتز) امواج با دامنه بالا مشخص می شوند. ریتم های دلتا می توانند در هنگام بیداری وجود داشته باشند – آنها به باز شدن چشم پاسخ می دهند و ممکن است با هیپرونتیلاسیون نیز تقویت شوند. هنگامی که توسط دستگاه EEG اندازه گیری می شود، اغلب به عنوان امواج دلتا EEG نامیده می شود.

بررسی و خرید محصولات واسط کاربری مغز-رایانه با استفاده از سیگنال های EEG.