ЭЭГ что показывает

ЭЭГ что показывает

Метод электроэнцефалографии основан на фиксации биоэлетрической активности мозга, как в покое, так и под воздействием ряда стимулов.. ЭЭГ (Электроэнцефалография) головного мозга проводится пациентам любой возрастной категории. Эта безопасная, нетравматичная, процедура, не вызывает болевых ощущений.

Дети могут нервничать при проведении процедуры, т.к. стимуляция активности мозга может действовать раздражающе. И нуждаются в предварительной беседе, с целью пояснить безопасность и безболезненность манипуляций.

Виды стимулирующих сигналов

Энцефалограмму головного мозга снимают согласно определенных правил: в состоянии бодрствования и сна (младенцы, сложные эпилептиформные состояния и др.), под действием нескольких типов основных стимулов.

Основные стимулы:

  • периодические фотовспышки яркого света при закрытых веках;
  • увеличение глубины дыхания (гипервентиляция легких) в течение пяти минут;
  • моргающие движения век.

В случае необходимости врач-невролог может назначить дополнительные элементы стимулирования (психологическое тестирование, лекарственные средства, пребывание в темном помещении длительностью сорок минут, сон в течение 6-8 часов (ночной сон), сжатие рук в кулаки, депривация).

График биопотенциалов мозга

Энцефалограмма позволяет оценить степень поражения мозговых структур, указать на локализацию патологического процесса. Ее методика заключается в размещении на определенных зонах черепа электродов, снятии их показаний и записи результатов на специальной бумаге. Биопотенциалы (ритмы) выглядят как кривые определенной формы (Таблица 1). Ее расшифровка проводится специалистом.

Таблица — График потенциалов

Существуют еще µ- и λ- ритмы, но они, крайне редко используются при энцефалографии. Для удобства проведения исследования современные аппараты снабжены не отдельными электродами, а силиконовыми шапками, на которых в нужных местах уже закреплены контакты.

Показания к проведению:

  • нарушения сна (бессонница/повышенная сонливость);
  • сосудистые поражения мозга;
  • ДЭП (диэнцефальная энцефалопатия);
  • травмы черепа и мягких тканей мозга;
  • головные боли, связанные с заболеванием печени (печеночная энцефалопатия);
  • подозрение на эпилепсию и эпилептиформные припадки;
  • новообразования;
  • нейроинфекции, нейротоксикоз;
  • подозрение на отравление нейротоксинами;
  • кома;
  • дегенеративные изменения;
  • дисфункциональные расстройства;
  • контроль за действием противосудорожных препаратов, коррекция дозы и др.

Многие расстройства могут быть подтверждены и другими современными исследованиями. Для эпилепсии же ЭЭГ остается не заменимой, часто единственной диагностической процедурой. А так же методом контроля лечения.

Виды ЭЭГ и особенности проведения

  • Стандартная – быстрая запись электрического потенциала мозга, под воздействием стандартной стимуляции. Срок выполнения процедуры 15 минут. Стандартная диагностика пароксизмальной активности.
  • Длительная (дневной сон) — проводится при подозрении на патологические процессы во время сна.
  • Депривация (лишение сна) – процедуру проводят, если данных стандартного исследования недостаточно. При этом исследовании пациент не ложиться спать, при тяжелых состояниях ночной сон сокращают и практикуют ранний подъем.

Наиболее информативна энцефалограмма, снятая в течение ночного сна, при ее проведении записываются участки сна, бодрствования, пробуждения. Такая процедура носит название – мониторинг. Она иногда сопровождается видеоконтролем (видеомониторинг).

Эта процедура проводиться для документального подтверждения поведения пациента и его реакций в процессе исследований, для фиксации пароксизмальной активности. Видеомониторинг, как правило, требуется при диагностике эпилептических и эпилептиформных приступов. Не любой пароксизм — эпилепсия. Существуют состояния, имитирующие эпилептический приступ, в том числе длительное необоснованное применение противосудорожных препаратов.

Подготовка

Специфической подготовки к проведению. Рекомендуется вымыть волосы накануне процедуры. Перед процедурой удалить заколки и резинки, если волосы длинные распустить.

Если ЭЭГ проводится маленькому ребенку, нужна психологическая подготовка. Потребуется объяснить малышу необходимость надеть электродную шапочку или отдельные электроды, можно провести с ним игру в домашних условиях.

В некоторых случаях может потребоваться ограничение сна. Не стоит употреблять седативные средства перед процедурой. Грудному ребенку можно захватить бутылочку с молоком. При себе стоит иметь салфетки, чтобы удалить остатки геля

Процедура снятия электроэнцефалограммы

Положение пациента сидя/полулежа или лежа. На голове закреплены электроды, как правило, с помощью специальной шапки. Между кожей и электродом наноситься гель, при длительных записях электроды закрепляются специальным составом.

Обследуемый должен сохранять неподвижность, т.к. двигательная активности вызывает «шумы» при записи ЭЭГ. Некоторую сложность это требование вызывает при снятии энцефалограммы у детей. Малышам нет возможности не дать двигаться, можно только привлечь внимание игрушками. «Шумы», в таком случае будут. Это учитывается при расшифровке.

У младенцев провести гипервентиляцию нет возможности, т.к. для этого ребенок должен уметь выполнять инструкции о ритме и глубине вдоха\выдоха. Это лишает возможности увидеть некоторые патологии, которые заметны только при подобной нагрузке. И не диагностируются в покое.

Длительность обследования зависит от его вида. Процедура не опасна, и не болезненна.

Что показывает ЭЭГ?

Изменения α-ритма может говорит о наличии новообразования в тканях мозга, участка инсульта/инфаркта или рубцовой ткани, последствиях ЧМТ и о слабоумии. А также о задержке развития психомоторики в у детей.

  • Изменения β-ритма могут являться признаком инфекционного поражения (энцефалит), сотрясения и синдрома задержки развития в детском возрасте.
  • Изменения δ/ ϴ — ритмов может являться проявлением неврозов, психопатий, слабоумия (приобретенного), и отставание психомоторного развития в детском возрасте.

При снятии ЭЭГ также могут появляться высокочастотные ритмы (β-1, β-2), связанные с нарушением кровоснабжения головного мозга, мигренозными состояниями, ВЧД (внутричерепное давление).

Противопоказания

Противопоказания отсутствуют. Кроме случаев открытых травм черепа или обширных повреждений кожных покровов, в том числе ожогов.

Снятие энцефалограммы для ГИБДД, причины и необходимость

Согласно правил, получение и замена прав с 2014-го года сопровождается помимо прохождения стандартной медкомиссии снятием электроэнцефалограммы. И предоставлением в органы ГИББДД справки со ссылкой на ЭЭГ.

Энцефалограмма головного мозга позволяет оценить функциональное состояние мозговых структур. Способно выявит целый ряд патологий мозга и ЦНС, тех состояний, в которых человек, будучи за рулем автотранспортного средства, может быть опасен для себя и окружающих (эпилепсия, новообразования, тревожно-депрессивные расстройства и т.д.).

ЭЭГ, РЭГ, ЭхоЭГ – отличия методов

Распространённая ошибка считать, что методы ЭЭГ, РЭГ, ЭхоЭГ заменяют друг друга или являются вариантами одной и той же процедуры. Эти методы дополняют друг друга.

  1. Метод электроэнцефалографии (ЭЭГ) показывает электрическую активность мозга (состояние нейронов).
  2. Метод реоэнцефалографии (РЭГ) – показывает состояние сосудистой системы головного мозга (состояние сосудов).
  3. Метод эхоэнцефалографии (ЭхоЭГ) – показывает состояние структур мозга.

Реоэнцефалография, как метод изучения сосудов мозга

РЭГ – абсолютно безболезненная процедура, не имеющая последствий. Метод проведения обследования для пациента отличается от снятия энцефалограммы отсутствием стимулов-раздражителей. Ему так же на голову помешают электроды, пациент комфортно располагается полусидя/лежа, и закрывает глаза. Расшифровка полученных данных фиксируется на бумаге в виде кривых. Расшифровкой требует дополнительных знаний и навыков, ею занимается врач специализирующийся именно на такой работе.

Показывает состояние сосудистого русла, тонус сосудов, вязкость крови, сосудистую реакцию и скорость кровотока.

Назначается РЭГ, как правило, для диагностики следующих состояний:

  1. Состояние мозга после перенесенного инфаркта/инсульта мозга, ЧМТ.
  2. Постоперативные состояния тканей мозга.
  3. Энцефалопатии (чаще сосудистого генеза).
  4. Гипофизарная аденома.
  5. Дистонии.
  6. При наличии коллатералей сосудистого русла головного мозга (обходных путей, поставляющих мозгу кровь из внечерепных сосудов).
  7. Гипертензия.
  8. Сосудистые патологии.
  9. Наличие симптоматики неопределенного генеза и др.

Как правило, благодаря РЭГ выявляются: церебральный атеросклероз, гипертония, сосудистые дистонии, спастические состояния сосудов головного мозга и др.

Эхоэнцефалография, как метод изучения структур мозга

ЭхоЭГ – ультразвуковое исследование, позволяющее изучить анатомические структуры мозга. Основан на отражении ультразвукового сигнала на границах сред разно плотности: вещество мозга, твердые мозговые оболочки и спинномозговая жидкость (ликвор). Позволяет диагностировать так называемые «объемные образования»: абсцессы, кистозные образования, кровоизлияния, инородные тела.

При обследовании пациент находиться в положении лежа.

Суть метода ЭЭГ

Нервные клетки способны генерировать электрические импульсы для обмена информацией друг с другом. Процесс возникновения импульса в нервной клетке обусловлен сложным каскадом биохимических реакций внутри клетки и обменом ионами на её мембране.

Благодаря работе специфических белков-насосов на мембране клетки, на ней постоянно присутствует заряд. И этот заряд можно уловить с помощью электродов.

Что лежит в основе?

Любые клетки организма, не только нервные, являются источниками биоэлектрических импульсов. При расположении электродов на голове пациента становится возможным уловить суммарную электрическую активность мозга, перевести в электрический сигнал и записать на бумаге или вывести на экран монитора.

Используют для исследования два вида электродов:

  • монополярный — в этом случае на поверхности головы устанавливают электрод «ноль», в сравнении с которым сопоставляют интенсивность сигнала от остальных электродов. Чаще этот электрод устанавливают на мочку уха. Остальные датчики ставятся в зонах проекции долей — над фронтальной, височными, центральной, теменной и затылочной зонами, симметрично над правым и левым полушарием;
  • биполярный — регистрируются потенциалы между различными зонами мозга.

Кто впервые применил ЭЭГ?

История развития электроэнцефалографии уходит корнями в 1929 год, когда некий немецкий психиатр Карл Бергер опубликовал труд, в котором была описана процедура регистрации суммарных потенциалов с головного мозга человека. Этот учёный считается отцом современной клинической электроэнцефалографии. Бергер проводил исследования на здоровых людях, на психически больных и тщательно регистрировал результаты своих наблюдений, отмечая сходства и различия в мозговой активности.

Итогом работ Карла Бергера стал труд «Об электроэнцефалограмме человека», который был опубликован после долгих сомнений. Всего он написал 23 работы на тему исследования потенциалов головного мозга, но они были холодно встречены коллегами.

Но ещё раньше вклад в становление метода внесли учёные из России — В.В.Правдич-Неминский, П.Ю.Кауфман, В.М.Бехтерев. Правдич-Неминским была впервые зарегистрирована электрическая активность с интактных покровов кожи головы. А Кауфман и Бехтерев доказали, что эта активность связана с работой головного мозга.

Что касается исследований, которые ещё раньше проводились на животных, в них была доказана зависимость электрической активности головного мозга от стимуляции рецепторов, от фазы сна или бодрствования, интенсивности кровоснабжения головного мозга. Эти эксперименты проводились на открытом мозге собак и лягушек. Только после того, как учёные убедились в безопасности метода, они перешли к изучению потенциала мозга человека.

Инструментом для исследований на животных служил струнный гальванометр, подобный тому, который в своих экспериментах по регистрации электрокардиограммы использовал Эйнтховен.

Метод ЭЭГ получил распространение только после 1932 года, когда Э.Д.Адрианом и Ч.Шеррингтоном была получена Нобелевская премия за исследование функциональной активности нейронов.

Мировые войны несколько приостановили темпы развития нейрофизиологии, но все исследования были возобновлены в послевоенное время.

С появлением КТ метод несколько утратил свою значимость, но до сих пор он не исключён из протоколов и стандартов диагностики широкого спектра неврологической патологии.

Описание процедуры

Стандартная ЭЭГ проводится в течение 20 минут. Пациенту надевают на голову шапочку, в которую встроены электроды. Шапочки разные по размеру, подбираются в зависимости от возраста и пола пациента.

Единственной официально одобренной схемой является схема «10-20». Это международная схема размещения электродов на голове. Она была создана в 1958 году физиологом Гербертом Генри Джаспером, на настоящее время одобрена Международной федерацией электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии.

Иногда могут добавляться дополнительные электроды, расположенные между основными, для записи очень ограниченного участка биоэлектрической активности головного мозга.

Скуловые электроды — дополнительные — накладываются на скуловую кость, околоушные точки и область сосцевидного отростка.

Самое большое количество электродов, которые могут находиться в «шапочке» — 256 — используются они для получения энцефалограммы с большим разрешением.

Энцефалограмма записывается на бумажный носитель или на электронный, после чего результаты могут отдать на диске пациенту.

Основное исследование проводится, когда человек бодрствует. Исследователь просит пациента открыть и закрыть глаза, глубоко и часто или поверхностно и редко дышать (пробы с гипер- и гиповентиляцией соответственно), посмотреть на вспыхивающие с определённой периодичностью лампочки, послушать звуки. Пробы позволяют выявить патологическую активность коры. Например, после вспышек света, врач может зарегистрировать эпилептический очаг, который никак себя внешне не проявляет (нет привычной клинической картины в виде судорожного припадка и т.д.).

В некоторых случаях патологические импульсы головного мозга появляются только во сне. В таком случае невролог выбирает специфическое исследование «ЭЭГ с депривацией сна». Оно выполняется в течение двух часов. Пациент предварительно должен не спать всю ночь, чтобы уснуть во время исследования было не так проблематично.

Очень редко назначается видео-ЭЭГ мониторинг. Это происходит в том случае, когда у пациента есть нарушение активности коры, но рутинные методы не позволяют это выявить. Чаще всего суточная регистрация ЭЭГ производится для определения типа эпилепсии. Это более сложное, трудоёмкое и длительное исследование, но с помощью него врач получит больше данных, чем по результатам рутинного ЭЭГ.

Где можно выполнить электроэнцефалограмму и какова цена?

ЭЭГ головного мозга можно выполнить, как в государственной, так и в частной клинике. Для выполнения исследования по ОМС потребуется направление врача, затем следует зарегистрироваться в очереди.

В частных клиниках направление так же понадобится. Стоимость услуги зависит от длительности исследования, срочности расшифровки.

Приблизительно (в разных городах и клиниках цены могут сильно отличаться), стоимость рутинного ЭЭГ может составить от 1 500 до 2 000 рублей. Видеомониторинг стоит дороже — от 3 000 (1 час мониторинг) до 13 000 — 15 000 (суточный мониторинг энцефалограммы).

Кому и когда показана ЭЭГ?

  • ЭЭГ назначают неврологи или психиатры для оценки функционального состояния головного мозга пациента.
  • Перед получением водительских прав в обязательном порядке все водители проходят процедуру и предоставляют справку в ГИБДД.
  • То же самое касается периодических медицинских осмотров работников по ряду специальностей.
  • Если пациент приходит с жалобами на головную боль по типу мигрени — ему также показано исследование.

Какие состояния помогает обнаружить ЭЭГ?

Основные показатели, которые важно оценить: ритм, амплитуда, активность, синхронизация и десинхронизация волн. Важным диагностическим признаком является наличие пиков или спайков.

Поражения мозга, выявляемые на ЭЭГ, могут быть диффузными или локальными. Диффузные поражения обычно выявляются, когда страдает весь мозг: при менингитах, менингоэнцефалитах, токсических поражениях или энцефалопатиях иного происхождения.

Локальные поражения регистрируются при новообразованиях, абсцессах, геморрагических инсультах (образование гематом) или травмах (гематомы и размозжение вещества головного мозга).

Основные показания для направления на исследование

Энцефалограмма головного мозга показана людям, у которых заподозрено наличие следующих состояний:

  • эпилепсия (большие и малые судорожные припадки, абсансы);
  • новообразование головного мозга;
  • черепно-мозговые травмы с повреждением мозга;
  • нейродегенеративные заболевания (болезнь Паркинсона, деменция с тельцами Леви, болезнь Альцгеймера и т.д.);
  • нарушения мозгового кровообращения острые (инсульт) или хронические;
  • кома;
  • психические заболевания (фобии, немотивированная агрессия);
  • нарушение когнитивных функций;
  • диагностика эффективности назначенных противосудорожных препаратов.

К когнитивным функциям относятся: память, речь, интеллект, праксис и гнозис.

Первые три функции у всех на слуху. Праксис — это способность человека приобретать, сохранять и воспроизводить какие-то навыки — будь то движение ручкой при письме или сборка электросхем. Гнозис — способность воспринимать информации, получаемую от внешнего мира с помощью слуха, зрения, обоняния, осязания и прикосновений. Нарушение когнитивных функций может быть единственным клиническим признаком органического или функционального поражения мозга.

Противопоказания для исследования:

  • эпилептический статус — серия судорожных припадков, в промежутках между которыми пациент не приходит в сознание;
  • психомоторное возбуждение пациента;
  • острые инфекционные заболевания в период разгара (если исследование плановое);
  • некоторые кожные заболевания с поражением кожи головы;
  • тяжёлые соматические заболевания и терминальные состояния.

Особенности выполнения у детей

У детей показания для ЭЭГ те же самые, что и у взрослых пациентов. Дополнительно по электроэнцефалограмме оцениваются темпы психоэмоционального и нервнопсихического развития ребёнка и соответствие их возрасту.

Совсем маленькие дети во время исследования находятся на руках у матери или на пеленальном столике. Процедура производится в промежутке между кормлениями во время сна (покормить желательно как можно ближе к времени проведения исследования, чтобы ребёнок легко уснул в кабинете).

Если новорождённый во время проведения процедуры будет голодным и заплачет — возникающие на ЭЭГ помехи и волны исказят результаты исследования. Обычное ЭЭГ ребёнку проводится в состоянии психического и физического покоя, который надо обеспечить и самым маленьким, в том числе.

Детям постарше исследование проводится во время бодрствования, маленький пациент может сидеть на коленях у мамы.

На голову малыша надевают шапочку, к которой подсоединяются металлические пластинки и провода аппарата. Дополнительно эти пластинки можно смазать гелем или физраствором, для лучшего контакта с кожей головы.

У совсем маленьких детей выполнить функциональные пробы невозможно. В возрасте двух-трёх лет малыш уже может выполнить простые просьбы: моргать глазами или выполнить просьбу «надуть шарик» (аналог пробы с гиповентиляцией), посмотреть на мигающую лампочку. У детей такие провокационные тесты важны в той же степени, что и у взрослых, для верной диагностики.

Детям постарше также следует обеспечить эмоциональный покой. Стоит взять с собой на исследование любимую игрушку или что-нибудь вкусное, чтобы в любой момент суметь успокоить разволновавшегося ребёнка.

Подготовка к исследованию

Специальной подготовки взрослых пациентов не требуется. Что касается детей, то новорождённых главное вовремя покормить, чтобы малыш спал во время процедуры.

Детям постарше стоит рассказать, что с ними будет происходить, чтобы ребёнок не боялся врача и аппарата. Психологическая подготовка особенно важна для детей и подростков. Процедура должна проходить без стресса, слёз и страха.

Ребёнку обязательно надо дать отдохнуть перед исследованием (если это не ЭЭГ с депривацией сна) и хорошо поесть, чтобы он не чувствовал дискомфорта.

Помимо этого, стоит перед процедурой тщательно вымыть голову, убрать с волос заколки, резинки, бантики, шпильки и т.д., чтобы они не мешали исследованию.

Подготовка к суточному ЭЭГ также имеет свои особенности. Так как исследование проводится в клинике, необходимо взять с собой все необходимые средства личной гигиены. Дополнительные опции (отмена лекарств, депривация сна) оговариваются с лечащим врачом.

Расшифровка записи

Основными компонентами, которые можно обнаружить на ЭЭГ здорового взрослого человека, являются альфа- и бета-ритмы.

  1. Альфа-ритмы представляют собой правильные высокоамплитудные колебания со сравнительно небольшой частотой. Регистрируются в основном электродами, установленными на затылочные области. Наибольшая амплитуда наблюдается при закрытых глазах или в тёмном помещении.
  2. Бета-ритмы — самые быстрые. Появляются во время бодрствования при концентрации внимания. Регистрируются над центральными и лобными извилинами.
  3. Гамма-ритмы — регистрируются при выполнении задач, требующих сосредоточенности, в большей степени в префронтальной, височной, лобной и теменных зонах.
  4. Дельта-ритм — высокоамплитудный низкочастотный ритм. Избыток связан с нарушением внимания и нарушением других когнитивных функций.
  5. Тета-ритм — в норме регистрируется при переходе из бодрствования в сон, при изменённых состояниях сознания, в наркотическом сне, при хроническом переутомлении. Появление связано с психическими заболеваниями, сотрясением мозга.
  6. Мю-ритм — активируется во время умственной нагрузки и психического напряжения. Внешне похож на альфа-волны, но более сглаженные.
  7. Каппа-ритм — сходен с альфа-ритмом, регистрируется височными электродами. Появляется при умственном напряжении.

Во время суточного ЭЭГ важно определить соотношение ритмов в разные фазы жизнедеятельности.

У детей есть некоторые возрастные особенности в интерпретации и выраженности ритмов.

Если глубоко не копать, то можно выделить следующие возрастные особенности детской ЭЭГ:

  • у новорождённых в основном преобладают дельта-волны, улавливаемые всеми электродами над всей поверхностью коры;
  • у новорождённых в теменно-затылочный и центральной областях периодически могут возникать альфа-ритмы, с амплитудой меньшей, чем у взрослых;
  • в возрасте одного года появляется альфа подобная активность во всех зонах коры, она отличается нестабильностью. Основная роль по-прежнему принадлежит тета- и дельта-ритмам;
  • в возрасте 2 лет: во всех регистрируемых областях отмечается активность бета-волн, альфа-волны становятся менее выраженными в передних отделах коры;
  • в возрасте 5-6 лет на ЭЭГ появляются признаки организации основного альфа-ритма, подобно ритмам взрослых;
  • в 10-12 лет завершается формирование альфа-ритма. Он становится хорошо организованным, доминирует над остальными ритмами;
  • в возрасте 13-17 лет продолжается стабилизация активности ритмов и приближение к норме взрослых.

Биоэлектрическая активность мозга «созревает» только к 18-22 годам.

Варианты заключений, которые может дать врач:

  • ЭЭГ в пределах нормы;
  • эпилептиформная активность;
  • локальные изменения биоэлектрической активности мозга;
  • диффузные изменения биоэлектрической активности мозга;
  • признаки дисфункции не специфических срединных структур.

Состояние не специфических срединных структур указывает на наличие вегетативных нарушений, уровень и степень вовлечения в патологический процесс ствола головного мозга. В стволе мозга находятся ядра черепно-мозговых нервов и центры регуляции функций органов и систем (сердечно-сосудистой, дыхательной, органов ЖКТ и т.д.).

Электроэнцефалография — метод, использующийся в клинической практике с давних времён. В наше время, не смотря на появление КТ, МРТ, более современных методов диагностики патологических состояний, он не утратил своей актуальности.

Исследование абсолютно безопасно для всех взрослых и детей. Процедура безболезненная и простая для пациента.

Электроэнцефалограмма головного мозга незаменима при диагностике эпилепсии, позволяет определить локализацию очага, его активность, форму эпилепсии. Это особенно важно для больных, так как нужно подбирать терапию и титровать дозы препаратов.

Этот метод является вспомогательным при диагностике новообразований головного мозга, ишемических и геморрагических инсультов, повреждений мозга в результате черепно-мозговых травм.

Нервное волокно способно проводить электрический импульс между клетками. Через аксоны и дендриты клетки обмениваются друг с другом информацией посредством электрических импульсов, которые научился регистрировать и оценивать человек. Открытие биоэлектрической активности мозга стало прорывом в развитии неврологии, нейрофизиологии и нейрохирургии.

Мария Вишнякова, Лечебное дело 16 статей на сайте В данное время продолжаю работать в должности медицинской сестры гематологического отделения ГБУЗ АО «Архангельская областная клиническая больница» и обучаться в СГМУ. Сферой моих профессиональных интересов являются патологическая анатомия и онкология. Оценка статьи

Мы приложили много усилий, чтобы Вы смогли прочитать эту статью, и будем рады Вашему отзыву в виде оценки. Автору будет приятно видеть, что Вам был интересен этот материал. Спасибо!

Для чего делают энцефалограмму головного мозга

Человеческий мозг – наименее изученный и сложный орган. Активность его нейронов непосредственно воздействует на все внутренние системы организма, возможные нарушения, в работе которых поможет выявить ЭЭГ. А, что показывает энцефалограмма головного мозга у ребенка – наличие или отсутствие аномалий в развитии.

Принцип получения необходимых данных

Электроэнцефалография дает возможность построить схему изменения потенциала распространения импульсов во время активности мозга. Все данные снимаются с помощью специальных электродов, подключенных к височной, лобной, волосяной области головы.

Собранная информация в первоначальной форме передается на мощную ЭВМ, анализирующую полученные импульсы. На основе собранных данных формируется график, записывается в файл, который после можно изучить вторично.

Электроды, с помощью которых осуществляется энцефалограмма мозга, фиксируют показатели колебания магнитного, а также электрического потенциала. Аппаратура ЭЭГ записывает данные с определенной периодичностью. В секунду осуществляется забор 5-10 сигналов.

На основании этих сведений строится схематический график. Чем совершеннее оборудование, тем большее количество электрических импульсов фиксируется за определенный промежуток времени. Информация в этом случае наиболее достоверна. Сама диагностика занимает около 25-45 минут.

Из данных ЭЭГ формируется график

Способы фиксации полученной информации

Взрослых пациентов шлем с электродами совершенно не пугает, а вот детям приходиться объяснять, что это такое. Регистрацию нервных импульсов производят различными способами:

  1. Рутинная методика фиксации энцефалограммы человеческого головного мозга, которая для определения скрытых проблем предусматривает использование провокационных тестов – человека просят делать глубокие вдохи, закрывать и открывать глаза или проводится фотостимуляция.
  2. Если рутинная эхоэнцефалограмма не обеспечила нужными данными, тогда доктор назначает диагностику с депривацией (ночью нельзя спать частично или полностью). Чтобы выполнить этот анализ и получить надежные сведения, пациенту не дают отдыхать вообще или будят его через каждые несколько часов.
  3. Продолжительная эхоэнцефалоскопия с фиксацией биоэлектрических сигналов коры «серого вещества» во время сна. Используется, если доктор подозревает наличие каких-либо нарушений.
  4. Ночная энцефалограмма головы – запись осуществляется в стационарных условиях. Начало тестирования приходится на время бодрствования. Исследование продолжается при погружении в сон и до утра. В случае необходимости фиксацию мозговых биологических сигналов дополняют сверхштатными электродами и применением видеофиксирующих устройств.

Продолжительную фиксацию биоэлектрической активности мозга на протяжении 2-3 часов в период сна и регистрацию ночной энцефалограммы называют мониторингом. Такие методики требуют использования дополнительного специализированного оборудования и финансовых затрат, а также нахождения обследуемого в условия стационара.

Детям трудно объяснить значимость диагностики

В каких целях назначается ЭЭГ

Сделать энцефалограмму или МРТ головного мозга следует при подозрении на наличие различных проблем в работе, функциях нейронов. Выделяют несколько первостепенных показаний для осуществления данного обследования.

Зачем делают энцефалограмму:

  • оценки глубины, тяжести проблем в мозговой активности;
  • выяснения локализации, расположения травмированной зоны;
  • уточнения информации предварительной диагностики, а также для определения эффективности проводимой терапии, внесения некоторых изменений;
  • изучения активности ЦНС, профилактики эпилептических припадков, судорог.

Для чего делают ЭЭГ – чтобы определить параметры жизнедеятельности, работоспособности «серого вещества» у больного, находящегося в состоянии комы или под наркозом (общим).

Энцефалограмму головного мозга рекомендуют в следующих ситуациях:

  1. Сотрясения, ЧМТ.
  2. Хирургические вмешательства, способные отразиться на функциях «серого вещества».
  3. Подозрение на кистозные образование, опухоли.
  4. Эпилептические приступы.
  5. Судорожные припадки, гипертония.
  6. Неврологические нарушения: онемение рук или ног, обморочные состояния.
  7. Отставание речевого, умственного развития у малыша.
  8. Приступы головных болей.

При помощи ЭЭГ доктор выявляет, какие области «серого вещества» травмированы и какова его активность. Энцефалограмма позволяет установить, имеется ли у пациента эпилепсия или предрасположенность к ее развитию.

Различные проблемы в работе нейронов

ЭЭГ показывает присутствие психических нарушений или шизофрении. Врачи нуждаются в этом обследовании при выдаче справок для получения водительских прав или разрешения на хранение, ношение оружия.

Подготовка к проведению обследования

Безболезненная и кратковременная процедура – ЭЭГ головного мозга что, позволяет ее использоваться не только при диагностике различных отклонений у взрослых, но и детей. Обследование малышей проводится в присутствии родителей.

Придерживаться конкретного рациона питания, отказываться от еды или очищать желудочно-кишечный тракт перед электроэнцефалограммой не следует, но диагностика осуществляется после небольшой подготовки к ней:

  • отменять прием лекарственных средств или нет, решать может только доктор. Этот вопрос пациент должен предварительно с ним обсудить;
  • за 12 часов до диагностики следует прекратить употребление кофеиносодержащих продуктов или энергетиков: крепкого чая, кофе, пепси;
  • хорошо вымыть волосы, маски, кондиционеры и другие средства по уходу наносить на них после душа нельзя, так как это не позволит получить точный результат из-за слабого контакта электродов с покровом кожи;
  • за несколько часов до энцефалограммы следует покушать;
  • исследование осуществляется в состоянии покоя – переживать, нервничать не рекомендуется;
  • если доктору нужна информация о судорожной деятельности «серого вещества», он может попросить человека поспать немного перед энцефалограммой. Водить авто в этом случае тогда не стоит;
  • нельзя проходить диагностику при ОРВИ, гриппе;
  • не рекомендуется проводить электроэнцефалограмму с укладкой на голове.

Делать ЭЭГ можно беременным и детям, но только без функциональных тестирований. Если энцефалограмму необходимо осуществить ребенку, то для начала:

  1. Родители должны объяснить ему цель процедуры, ее суть, что ничего не произойдет.
  2. Научить надевать спортивную шапочку, превратив это в игровой процесс.
  3. Потренироваться делать глубокие вдохи.
  4. Вымыть волосы, не завязывать их, снять с ушей сережки.
  5. За некоторое время до процедуры малыша успокоить, покормить.
  6. Захватить с собой питье, вкусные сладости, книжки и игрушки (отвлекать, постараться успокоить малыша во время ЭЭГ).

Эхоэнцефалография головного мозга дает возможность выявить эпилепсию. В этих целях процедура проводится сразу же после первого припадка. Нейрофизиолог на основании полученных данных, сможет определить характер нарушений, произошедших в головном мозге больного. Назначить правильное медикаментозное лечение, благотворно влияющее на состояние пациента.

Прежде чем провести тестирование, пациенту с эпилепсией нельзя прерывать курс терапии, тем самым можно спровоцировать припадок. Диагностика проводится не ранее 10 недель после припадка. Иначе полученные результаты будут недостоверны.

ЭЭГ головного мозга: основные этапы

Электроэнцефалограмма – востребованная диагностическая методика. Процедура безболезненная и полностью безопасна для пациента любого возраста. Эхо ЭГ осуществляется в несколько этапов:

  • больной удобно размещается на кушетке или кресле, расслабляется, закрывает глаза;
  • к его голове крепятся электроды, с помощью которых фиксируется работа «серого вещества»;
  • после регистрации данных на аппаратуре доктор составляет определенное заключение.

Чтобы оборудование ЭЭГ показало достоверную информацию, пациент должен полностью расслабиться – не напрягать мышцы, не шевелить ногами, руками, глазами. Следует внимательно слушать все рекомендации доктора и его ассистента. Только так будут получены достоверные данные, которые подойдут для дальнейшего изучения.

Для определения возможностей головного мозга, используют провокационные тесты: мигающий свет, закрывание и открывание больным глаз, частое и глубокое дыхание с приоткрытым ртом.

Электроэнцефалограмма – диагностическая методика, направленная на исследование потенциала «серого вещества» в активном и спокойном состоянии. Процедура полностью безболезненна, не представляет вреда для здоровья человека. Проводить ее можно в любом возрасте независимо от заболеваний, наличие которых необходимо подтвердить или исключить.

Диагностика не требует особой подготовки, занимает около 20-45 минут. Информация, зафиксированная в процессе исследования, применяется для построения схемы работы нервной центральной системы и мозга.

Диагностика проводится при удобном размещается и расслаблении больного

Где можно пройти процедуру ЭЭГ?

У жителей крупных городов не возникает вопроса, где сделать энцефалограмму головного мозга. Нужная для этого медицинская аппаратура имеется во многих специализированных центрах.

Жителям, отдаленных местностей направление на обследование выдает невропатолог, если с помощью обычных методик определить причину патологии не удается. С ним пациент идет в частную или государственную клинику. Обследование стоит достаточно дорого, но оно назначается только в крайних ситуациях.

Частные специализированные центры оснащены хорошим оборудованием, но цены на диагностику несколько выше. В ближайшее время для большинства государственных клиник Минздрав планирует закупить необходимую аппаратуру, менее информативную, но с ее помощью также можно получить информацию о работе человеческого мозга.

Энцефалограмму часто проводят по желанию родителей. Диагностика осуществляется для определения возможных нарушений в оценке, развитии умственных способностей ребенка и раннего установления заболеваний мозга и нервной центральной системы. На основании полученных данных доктор сможет судить, не будет ли малыш отставать в своем развитии от сверстников и на что следует обратить внимание.

На обследование направляет невропатолог

Результаты энцефалограммы мозга

Далеко не всем больным, проходящим ЭЭГ, необходимо тратить много времени на осуществление процедуры. В основном на нее уходит всего 20 минут. В результате человеку предоставляются сведения и рисунки отдельных зон «серого вещества».

Расшифровка электроэнцефалограммы головного мозга позволяет диагностировать патологию, направить больного на консультацию к определенному специалисту и назначить соответствующую терапию.

ЭЭГ – доступная, современная и точная методика, использующаяся для диагностики заболеваний нервной системы. Процедура дает возможность точно, быстро вывить заболевание, назначить прием определенной группы препаратов. Благодаря безопасности, простоте, она доступна для пациентов различного возраста.

Обычно исследование осуществляется в крупных медицинских центрах или специализированных клиниках, расположенных в мегаполисах. В государственных медицинских учреждениях оно бесплатно, но ждать придется около трех месяцев.

Энцефалограмма позволяет получить достоверную информацию при наличии подозрений на различные заболевания нервной центральной системы.

На основании данных сведений врач сможет сделать вывод о целесообразности проводимой комплексной терапии. При необходимости внести соответствующие корректировки в лечение, назначить прием дополнительных медикаментозных препаратов или осуществить их замену на более эффективное средство.

Единственная сложность при проведении ЭЭГ – возраст, маленькие дети не всегда могут сидеть неподвижно на протяжении всей процедуры.

Памятка для пациента. Если Вас направили на электроэнцефалографию

1. Электроэнцефалография (ЭЭГ) – запись спонтанной биоэлектрической активности головного мозга.

  • Это безболезненная и неинвазивная (бескровная) диагностическая процедура, которую можно повторять по мере необходимости от нескольких раз в год до нескольких раз в месяц, в том числе во время беременности.
  • Детям дошкольного и младшего школьного возраста — ЭЭГ проводят в состоянии бодрствования, а также дневного или ночного сна (по показаниям).
  • Взрослым – ЭЭГ проводят в состоянии релаксации (пассивного бодрствования), активного бодрствования, дневного или ночного сна (по показаниям).
  • Если Вы (Ваш ребенок) носите в мочках ушей серьги, их необходимо снять (желательно дома) до наложения ушных электродов в кабинете клинической нейрофизиологии. Если Вы не сняли серьги дома, то снимите их перед проведением обследования и уберите в Вашу сумочку или Ваш карман на застежке молнией или пуговицей, чтобы не выронить.
  • Если ЭЭГ назначена ребенку — родителям следует ещё накануне исследования объяснить малышу, что это совсем нестрашная процедура (например, что она очень похожа на игру, в которой можно представить себя космонавтом).
  • Ребёнку с повышенным уровнем тревоги врач может предложить присутствие на исследовании у другого ребёнка, чтобы продемонстрировать маленькому пациенту безболезненность процедуры.

2. Если Вы получаете противоэпилептические препараты, то принимайте их накануне и в день ЭЭГ-исследования в обычном режиме, согласованным с Вашим лечащим врачом неврологом-эпилептологом.

  • Отменять противоэпилептические препараты накануне ЭЭГ-исследования не рекомендуется в виду высокого риска ухудшения течения заболевания.
  • Отмена противоэпилептических препаратов накануне или в день проведения ЭЭГ проводится только в исключительных (экспертных) случаях (как правило, в условиях круглосуточного стационара) – это обязательно должно согласовываться с Вашим лечащим врачом-эпилептологом.

3. Вымойте волосы накануне обследования. Не используйте гель, пенку или лак для волос. Перед проведением ЭЭГ — волосы должны быть сухими.

  • При проведении ЭЭГ — будет использован специальный гель (электродная паста) или физиологический раствор хлорида натрия. Если у Вас есть аллергическая реакция на выше перечисленные средства, сообщите об этом врачу заблаговременно.
  • Возьмите с собой вафельное полотенце или хлопчатобумажную салфетку, чтобы вытереть волосы.
  • Волосы рекомендуется подсушить феном перед выходом на улицу или перед использованием головных уборов (например, в холодное время года).
  • В нашей клинике Вам будет предложен бесплатно фен для того, чтобы Вы могли высушить волосы (при обращении в другие диагностические центры – уточните наличие такой услуги заблаговременно). Вы должны пользоваться своей (индивидуальной) расческой.

4. Приём пищи в день проведения ЭЭГ должен быть не ранее и не позже чем за 1,5-2 часа до проведения исследования. Рекомендуется лёгкий завтрак или полдник (например, бутерброд с соком или молоком).

  • Детям первых месяцев жизни ЭЭГ проводится в состоянии покоя (релаксации) сразу после кормления, в положении на руках у матери или лёжа в кроватке.
  • Детям старше года исследование проводят не раньше, чем через 1 час и не позже, чем через 2 часа после приёма пищи.
  • В день проведения обследования не принимайте чай, кофе, кола-, кофеин- и таурин-содержащие безалкогольные напитки (например, «энергетические напитки» — флэш, берн и др.).
  • Накануне и в день проведения обследования не принимайте алкоголь и слабоалкогольные напитки (например, пиво и квас).

6. Если Вам рекомендована диагностическая нагрузочная проба с депривацией сна, обсудите с Вашим лечащим врачом, в течение которого времени Вам следует не спать накануне проведения ЭЭГ.

  • Депривация сна — это отсутствие сна (дневного и ночного) в течение некоторого времени накануне проведения ЭЭГ.
  • Нагрузочные пробы с депривацией сна могут проводиться детям с младшего школьного возраста.
  • Полная депривация сна – это диагностическая проба, которая чаще применяется при ночных формах эпилептических приступов, при редких приступах и при дебюте эпилепсии и эпилептических синдромов. При этой пробе — пациент не должен спать в течение 36 ч. накануне проведения ЭЭГ.
  • Частичная депривация сна – это диагностическая проба, назначаемая по тем же показаниям (см. выше), при которой пациент не должен спать в течение не менее чем 20-24 ч. накануне проведения ЭЭГ. Детям раннего возраста, пожилым и ослабленным больным продолжительность депривации сна может быть уменьшена до 16–20 ч. накануне обследования.
  • Пожалуйста, проинформируйте врача кабинета ЭЭГ, была ли проведена проба с депривацией сна и какова была ее продолжительность.

7. Девушкам и женщинам детородного возраста с катамениальными (возникающими в перименструальном периоде) эпилептическими приступами, исследование ЭЭГ рекомендуется проводить в соответствии с календарём менструального цикла.

  • Согласуйте с Вашим лечащим врачом неврологом-эпилептологом оптимальную дату проведения ЭЭГ заблаговременно.
  • Проинформируйте врача кабинета клинической нейрофизиологии о периоде (дне) менструального цикла, если Ваш менструальный цикл регулярный.
  • Проинформируете врача кабинета клинической нейрофизиологи, если Вы принимаете гормональные (эстроген-содержащие) контрацептивы (с профилактической или лечебной целью).

8. При обращении в кабинет клинической нейрофизиологии с целью проведения ЭЭГ — Вам необходимо иметь при себе следующие медицинские документы:

  • направление на обследование от лечащего врача с указанием диагноза, лекарственных препаратов, которые Вы принимаете в течение последнего месяца, и их суточной (разовой) дозы;
  • амбулаторную карту по месту прикрепления;
  • историю болезни с листом назначения, если Вы лечитесь в дневном стационаре или в стационаре круглосуточного пребывания;
  • результаты предыдущих ЭЭГ обследований с распечаткой паттернов (картинок);
  • результаты нейровизуализации (КТ, МРТ, СКТ головного мозга) с плёнками (если такие исследования проводились Вам или Вашему ребёнку ранее);
  • последние результаты клинического фармакомониторинга принимаемых Вами противоэпилептических препаратов (если такое исследование проводилось Вам или Вашему ребёнку ранее).

9. Длительность ЭЭГ обследования составляет около 1-1,5 часов (при длительном амбулаторном мониторинге ЭЭГ – до 3-4 часов и более).

  • Подойдите к назначенному времени проведения ЭЭГ обследования без опозданий (желательно за 10 минут до начала), в противном случае дата проведения обследования может быть отложена (перенесена).
  • Продолжительность исследования у беспокойных детей увеличивается на 20-25 % (по сравнению с рекомендуемой) для достижения релаксации ребёнка, поскольку напряжение и тревога влияют на результаты ЭЭГ.
  • Заранее планируйте свой график работы (учебы), чтобы не нервничать во время проведения исследования.
  • Если проводилась проба с депривацией сна, то приходите на обследование в сопровождении родственника (друга). Не следует планировать работу (учебу) или длительную поездку в день проведения ЭЭГ с целью уменьшения риска развития приступа.
  • Вам может быть подготовлена справка для предъявления по месту работы (учебы) о том, что Вы находились в нашем Центре на обследовании. Если Вы нуждается в этом медицинском документе, сообщите об этом врачу кабинета клинической нейрофизиологии сразу при обращении.

10. Результаты ЭЭГ-исследования будут выданы Вам через 2 – 3 дня.

  • Длительность обработки полученных результатов ЭЭГ-обследования зависит от вида и длительности мониторирования ЭЭГ (часовой, многочасовой, дневной, ночной амбулаторный ЭЭГ-мониторинг, видео-ЭЭГ-мониторинг).
  • Чем больше продолжительность исследования и сложнее методика ее проведения, тем больше времени требуется врачу для обработки и клинической интерпретации полученных результатов.
  • Уточните у врача кабинета клинической нейрофизиологии Центра или у регистратора дату и время готовности результатов сразу после проведения ЭЭГ-обследования. Это важно, что бы смогли спланировать дату и время консультации Вашего невролога-эпилептолога.

Что такое ЭЭГ и зачем она нужна

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 , , 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 ).

Важно, что в мозге находится около 86 миллиардов нервных клеток (о том, как это можно с такой точностью посчитать, читайте ), 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 .

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.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *