Cos'è l'elettroencefalogramma? (EEG)
L' elettroencefalogramma (EEG) è un test utilizzato per registrare e valutare l'attività bioelettrica del cervello. I potenziali elettrici sono ottenuti tramite elettrodi situati nel cuoio capelluto del paziente.
Le registrazioni possono essere stampate su una carta in movimento attraverso un elettroencefalografo o possono essere visualizzate su un monitor. L'attività elettrica del cervello può essere misurata in condizioni basali di riposo, veglia o sonno.
L'elettroencefalogramma viene utilizzato per la diagnosi di epilessia, disturbi del sonno, encefalopatie, coma e morte cerebrale, tra molti altri usi. Può anche essere usato nella ricerca.
È stato precedentemente utilizzato per rilevare disturbi del cervello focale come tumori o ictus. Oggi vengono utilizzate la risonanza magnetica (MRI) e la tomografia computerizzata (CT).
Breve storia dell'elettroencefalogramma
La storia dell'elettroencefalogramma inizia nel 1870, quando Fristsch e Hitzig, medici dell'esercito prussiano, investigarono con cervelli militari. Questi sono stati scoperti nella battaglia di Sedan. Ben presto si resero conto che, stimolando alcune aree cerebrali con corrente galvanica, venivano generati movimenti nel corpo.
Tuttavia, fu nel 1875, quando il medico Richard Birmick Caton confermò che il cervello produceva correnti elettriche. È stato grazie ai suoi studi con topi e scimmie. Successivamente, ciò permise al neurologo Ferrier di sperimentare con la "corrente faradica", situando le funzioni motorie nel cervello.
Nel 1913, Vladimir Pravdich-Neminsky fu il primo a eseguire quello che chiamò un "elettrocerebrogramma", esaminando il sistema nervoso del cane. Fino a quel momento, tutte le osservazioni venivano fatte su cervelli scoperti, poiché non c'erano procedure di allargamento che raggiungessero l'interno del cranio.
Nel 1920, Hans Berger iniziò a sperimentare con gli umani e, 9 anni dopo, creò un metodo per misurare l'attività elettrica del cervello. Ha coniato il termine "elettroencefalogramma" per caratterizzare la registrazione delle fluttuazioni elettriche del cervello.
Questo neurologo tedesco fu colui che scoprì il "ritmo di Berger". Cioè, le attuali "onde alfa", che consistono in oscillazioni elettromagnetiche che provengono dall'attività elettrica sincronica del talamo.
Berger, nonostante la sua grande scoperta, non posso avanzare in questo metodo a causa delle sue limitate conoscenze tecniche.
Nel 1934, Adrian e Matthews, a una dimostrazione presso la Physiology Society (Cambridge), furono in grado di controllare il "ritmo di Berger". Questi autori avanzarono con tecniche migliori e dimostrarono che il ritmo regolare e ampio di 10 punti al secondo non proveniva dall'intero cervello, ma dalle aree visive dell'associazione.
Successivamente, Frederic Golla confermò che in alcune malattie vi erano alterazioni nelle oscillazioni ritmiche dell'attività cerebrale.
Ciò ha permesso grandi progressi nello studio dell'epilessia, diventando consapevole della difficoltà di questo argomento e della necessità di studiare il cervello in modo integrale. Fisher e Lowenback, nel 1934, furono in grado di determinare i picchi epilettiformi.
Alla fine, William Gray Walter, un neurologo nordamericano esperto in robotica, sviluppò le sue versioni dell'elettroencefalogramma e aggiunse miglioramenti. Grazie a lui, è ora possibile rilevare i diversi tipi di onde cerebrali, dalle onde alfa al delta.
Come funziona un elettroencefalogramma?
Un elettroencefalogramma standard è una scansione non invasiva e indolore che viene eseguita collegando gli elettrodi al cuoio capelluto con un gel conduttivo. Ha un canale di registrazione, che misura la differenza di tensione tra due elettrodi. Normalmente vengono utilizzati da 16 a 24 derivazioni.
Le coppie di elettrodi sono combinate creando ciò che viene chiamato un "montaggio", che può essere bipolare (trasversale e longitudinale) e monopolare (referenziale). Il gruppo bipolare viene utilizzato per registrare la differenza di tensione nelle aree dell'attività cerebrale, mentre il monopolare confronta un'area cerebrale attiva con un'altra area senza attività o attività neutra.
È anche possibile misurare la differenza tra una zona attiva e la media di tutti o alcuni elettrodi attivi.
Le elettrosfere invasive (all'interno del cervello) possono essere utilizzate per studiare in dettaglio le aree difficili da raggiungere come la superficie mesiale del lobo temporale.
Inoltre, a volte può essere necessario inserire elettrodi vicino alla superficie del cervello per rilevare l'attività elettrica della corteccia cerebrale. Gli elettrodi si trovano di solito sotto la dura (uno degli strati delle meningi) attraverso un'incisione nel cranio.
Questa procedura è chiamata elettrocorticografia e viene utilizzata per trattare l'epilessia resistente e per la ricerca.
Esiste un sistema standardizzato per il posizionamento degli elettrodi noto come "sistema 10-20". Ciò implica che la distanza tra gli elettrodi deve essere del 10% o del 20% rispetto all'asse anteriore (anteriore a quello posteriore) o trasversale (da un lato all'altro del cervello).
21 elettrodi dovrebbero essere collocati, e ogni elettrodo sarà collegato a un ingresso di un amplificatore differenziale. Gli amplificatori estendono la tensione tra l'elettrodo attivo e l'elettrodo di riferimento tra 1000 e 100.000 volte.
Allo stato attuale, il segnale analogico è in disuso e vengono utilizzati amplificatori digitali. L'EEG digitale ha grandi vantaggi. Ad esempio, facilita l'analisi e la memorizzazione del segnale. Inoltre, consente di modificare parametri quali filtri, sensibilità, tempo di registrazione e assiemi.
I segnali EEG possono essere registrati con hardware open source come OpenBCI. D'altra parte, il segnale può essere elaborato da un software gratuito come l'EEGLAB o il Neurofisiologico Biomarker Toolbox.
Il segnale elettroencefalografico è rappresentato dalla differenza di potenziale elettrico (dpd) tra due punti sulla superficie cranica. Ogni punto è un elettrodo.
Le onde cerebrali dell'elettroencefalogramma
Il nostro cervello lavora attraverso impulsi elettrici che viaggiano attraverso i nostri neuroni. Questi impulsi possono essere ritmici o meno e sono noti come onde cerebrali.
Il ritmo consiste in un'onda regolare, che ha la stessa morfologia e durata e che mantiene la propria frequenza.
Le onde sono classificate in base alla loro frequenza, cioè in base al numero di volte in cui l'onda si ripete al secondo e sono espresse in hertz (Hz). Le frequenze hanno una certa distribuzione topografica e reattività. La maggior parte del segnale cerebrale osservato nel cuoio capelluto si trova in un intervallo compreso tra 1 e 30 Hz.
D'altra parte, viene anche misurata l'ampiezza. Questo è determinato dal confronto della distanza tra la linea di base e il picco dell'onda. La morfologia dell'onda può essere acuta, in punta, nell'onda tip-wave e / o acuta-onda complessa.
Nell'elettroencefalogramma si possono osservare 4 ampiezze di banda principali conosciute come alfa, beta, theta e delta.
Beta Waves
Consistono in onde ampie, la cui frequenza è compresa tra 14 e 35 Hz. Appaiono quando siamo svegli facendo attività che richiedono un intenso sforzo mentale, come fare un esame o studiare.
Onde alfa
Sono di ampiezza maggiore rispetto a quelli precedenti e la loro frequenza oscilla tra 8 e 13 Hz. Sorgono quando la persona è rilassata, senza compiere importanti sforzi mentali. Appaiono anche quando chiudiamo gli occhi, sogniamo sogni ad occhi aperti o svolgiamo attività che abbiamo molto automatizzato.
Onde Theta
Hanno un'ampiezza maggiore ma una frequenza più bassa (tra 4 e 8 Hz). Riflettono uno stato di grande rilassamento, prima dell'inizio del sonno. In particolare, è collegato alle prime fasi del sogno.
Onde Delta
Queste onde hanno la frequenza più bassa di tutte (tra 1 e 3 Hz). Sono associati a fasi più profonde del sonno (fase 3 e 4, in cui di solito non si sogna).
Come viene eseguito l'elettroencefalogramma?
Per eseguire l'EEG, il paziente deve essere rilassato, in un ambiente buio con gli occhi chiusi. Normalmente dura circa 30 minuti.
All'inizio vengono eseguiti test di attivazione come fotostimolazione intermittente (applicazione di stimoli luminosi con frequenze diverse) o iperventilazione (respirazione attraverso la bocca regolarmente e profondamente per 3 minuti).
Può anche indurre il sonno o, al contrario, mantenere sveglio il paziente. Questo dipende da ciò che il ricercatore intende osservare o verificare.
Come viene interpretato?
Per interpretare un elettroencefalogramma è necessario conoscere la normale attività del cervello secondo l'età e le condizioni del paziente. È inoltre necessario esaminare gli artefatti e i possibili problemi tecnici per ridurre al minimo gli errori di interpretazione.
Un elettroencefalogramma può essere anormale se esiste un'attività epilettiforme (suggerendo l'esistenza di un processo epilettico). Questo può essere localizzato, generalizzato o con un modello certo e insolito.
Può anche essere anormale quando le onde lente sono visualizzate in un'area specifica. O si trova asincronia generalizzata. Le anormalità possono anche verificarsi nell'ampiezza o quando c'è una traccia che devia dalla normale.
Attualmente sono state sviluppate altre tecniche più avanzate come il monitoraggio video EEG, l'EEG ambulatoriale, la telemetria, la mappatura del cervello e l'elettrocorticografia.
Tipi di elettroencefalogramma
Esistono diversi tipi di elettroencefalogramma elencati di seguito:
Electroencephalogram di riferimento
Viene eseguito quando il paziente è in stato di veglia, quindi non è richiesta alcuna preparazione. Per evitare l'uso di prodotti che possono influenzare l'esplorazione, viene eseguita una buona pulizia del cuoio capelluto.
Elettroencefalogramma in periodo di privazione del sonno
È necessaria una preparazione precedente. Il paziente deve essere sveglio per 24 ore prima del suo completamento. Questo viene fatto al fine di tracciare fisiologicamente le fasi del sonno al fine di rilevare anomalie che non possono essere ottenute attraverso l'EEG basale.
Video-elettroencefalogramma
È un elettroencefalogramma normale, ma la sua caratteristica distintiva è che il paziente viene videoregistrato durante il processo. Il suo scopo è di ottenere una registrazione visiva ed elettrica per osservare se compaiono crisi o pseudo-crisi.
Electroencephalogram di morte cerebrale
È una tecnica necessaria per osservare l'attività corticale cerebrale o la sua assenza. È il primo passo del cosiddetto "protocollo sulla morte cerebrale". È essenziale avviare il dispositivo per l'estrazione e / o il trapianto di organi.
Applicazioni cliniche dell'elettroencefalogramma
L'elettroencefalogramma viene utilizzato in un'ampia varietà di condizioni cliniche e neuropsicologiche. Ecco alcuni dei suoi usi:
Rileva le epilessie
L'EEG nelle epilessie è fondamentale per la diagnosi, poiché consente di differenziarlo da altre patologie come crisi psicogene, sincopi, disturbi del movimento o emicranie.
Serve anche per la classificazione della sindrome epilettica, oltre che per controllarne l'evoluzione e l'efficacia del trattamento.
Rileva le encefalopatie
Le encefalopatie comportano danni o malfunzionamento del cervello. Grazie all'elettroencefalogramma si può sapere se certi sintomi sono dovuti a un problema cerebrale "organico" o sono il prodotto di altri disturbi psichiatrici.
Controlla l'anestesia
L'elettroencefalogramma è utile per controllare la profondità dell'anestesia, impedendo al paziente di entrare in coma o svegliarsi.
Monitorare la funzione cerebrale
L'EEG è essenziale nelle unità di terapia intensiva per controllare la funzione cerebrale. Soprattutto convulsioni, l'effetto di sedativi e anestesia nei pazienti in coma indotto, nonché per controllare il danno cerebrale secondario. Ad esempio, cosa può accadere in un'emorragia subaracnoidea.
Rilevazione di funzionamento anomalo
È usato per diagnosticare cambiamenti anormali nel corpo che possono influenzare il cervello. Di solito è una procedura necessaria per diagnosticare o monitorare malattie del cervello come l'Alzheimer, trauma cranico, infezioni o tumori.
Alcuni modelli elettroencefalografici possono essere di interesse per la diagnosi di alcune patologie. Ad esempio, encefalite erpetica, anossia cerebrale, avvelenamento da barbiturico, encefalopatia epatica o malattia di Creutzfeldt-Jakob.
Controlla lo sviluppo cerebrale adeguato
Nei neonati, l'EEG può fornire informazioni sul cervello per identificare possibili anomalie in base al loro periodo di vita.
Identifica coma o morte cerebrale
L'elettroencefalogramma è necessario per valutare lo stato di coscienza del paziente. Fornisce dati sia sulla prognosi che sul grado di lentezza dell'attività cerebrale. Quindi, una frequenza più bassa indica una riduzione del livello di coscienza.
Permette anche di osservare se l'attività cerebrale è continua o discontinua, la presenza di attività epilettiforme (indicando una prognosi peggiore) e la reattività agli stimoli (che mostra la profondità del coma).
Inoltre, attraverso di essa è possibile controllare la presenza di schemi di sonno (che sono rari quando il coma è più profondo).
Patologie nel sogno
L'EEG è molto importante per la diagnosi e il trattamento di patologie del sonno multiple. Il paziente può essere esaminato mentre dorme e osservare le caratteristiche delle sue onde cerebrali.
Il test più comunemente usato per gli studi sul terreno è la polisonnografia. Questo, oltre a includere un elettroencefalogramma, registra contemporaneamente il paziente sul video. Inoltre, consente di analizzare la sua attività muscolare, i movimenti respiratori, il flusso d'aria, la saturazione di ossigeno, ecc.
ricerca
L'elettroencefalogramma viene utilizzato nelle indagini. Soprattutto nelle neuroscienze, nella psicologia cognitiva, neurolinguistica e psicofisiologica. In effetti, molte delle cose che attualmente sappiamo del nostro cervello sono dovute alla ricerca fatta con gli elettroencefalogrammi.
