Elektroencefalografie

Elektroencefalografie (EEG) je diagnostická metoda používána k záznamu elektrické aktivity mozku. EEG se řadí mezi neinvazivní metody. Změny v polarizaci neuronů jsou snímány povrchovými elektrodami.

Princip EEG

Elektroencefalogram je záznam časové změny polarizace neuronů a neuroglie v CNS. Jde především o aktivitu povrchových struktur (vliv podkorových na záznam je mnohem menší), amplituda potenciálů z povrchu kůže lebky v desítkách μV (membránový potenciál v mV). Zdrojem EEG aktivity jsou hlavně excitační (EPSP) a inhibiční postsynaptické potenciály (IPSP), podstatně méně AP (sice jsou větší, ale mnohem kratší a ne tak často). Zvlášť významné jsou pro genezi EEG neurony pacemakerového typu – spontánní produkce oscilačních výbojů, inhibiční interneurony a zpětnovazebná spojení → základní princip funkce oscilátoru (kortikální neuronové sítě → rytmická aktivita 10−40Hz).

Podkladem synchronizované aktivity EEG jsou salvy AP → hromadné EPSP na korových neuronech; podstatou synchron. výbojů talamických jader: změna jejich membránového potenciálu (←reciproční inervace s ncl. reticularis thalami, jejich GABA-ergní inhibiční interneurony hyperpolarizují membránu talamických převodních neuronů) → přicházející informace (EPSP) → aktivace napěťových Ca²⁺ kanálů → změna membránového potenciálu vstupem vápníku → aktivace dalších Ca²⁺ kanálů → spouštěcí úroveň → činnost talamických neuronů – série AP → hyperpolarizace membrány obnovena kalciem navozeným tokem draslíku → opakování cyklu. Membránový potenciál talamických převodných jader blízký prahu je udržován cholinergním vstupem z mozkového kmene a předního mozku, stejný vstup snižuje aktivitu ncl. reticularis thalami → brání navození hyperpolarizace → umožňuje převod senzorických informací do mozkové kůry v bdělém stavu.

Technicky se při záznamu EEG porovnává potenciál dvou bodů na kůži lebky = bipolární záznam, nebo rozdíl elektrického potenciálu mezi aktivním bodem mozkové tkáně (pod aktivní, explorační elektrodou) proti bodu s nulovým potenciálem (pod neaktivní, referenční elektrodou – např. ušní boltec, kořen nosu) = unipolární záznam.

Postup

rozmístění elektrod na povrchu hlavy, systém 10 – 20

Elektrody se umisťují rovnoměrně na povrch lebky podle předepsaných schémat (např. systém 10−20). Elektrody jsou označeny písmeny (A = Ear lobe; C = Central; P = Parietal; F = Frontal; O = Occipital; T = Temporal) a čísly (lichá čísla pro elektrody umístěné nad levou mozkovou hemisférou, sudá čísla pro elektrody nad pravou hemisférou). Počet snímacích elektrod odpovídá množství záznamových kanálů a způsobu snímání. Využívá se zapojení v unipolárním i bipolárním režimu. U bipolárního zapojení se snímá rozdíl potenciálů mezi dvěma aktivními elektrodami, při unipolárním zapojení je snímané napětí detekováno mezi aktivní elektrodou a referenční elektrodou, příp. svorkou. U unipolárního se rozlišuje zapojení podle směru, zapojení předo-zadní a levo-pravé. Při zapojení může docházet i ke kombinaci směrů.

Použít lze povrchové nebo podpovrchové elektrody. Povrchové elektrody slouží k neinvazivnímu snímání elektrické aktivity mozku z povrchu hlavy. Používají se buď jednotlivé elektrody nebo elektrodové čepice. Podpovrchové elektrody slouží k invazivnímu snímání při elektrokortikografii. Mohou být v podobě drátků, jehel nebo terčíků z vhodného materiálu (Pt, Ag-Cl, aj.). Využít lze i bavlněné knoty v roztoku soli. Vodivým prostředím v případě podpovrchových elektrod jsou tělní tekutiny, v případě povrchových elektrod se obvykle používají vodivé gely.

Elektroencefalograf signály zesiluje a odfiltrovává šum. Získané výsledky zaznamenává do grafu. Aktivita mozku se liší frekvencí a amplitudou vln. Mezi základní typy aktivit (rytmy EEG) patří:

• 

  vlny alfa

• 

  vlny beta

• 

  vlny théta

• 

  vlny delta

typ rytmu	normální nebo nenormální	rozsah frekvence (Hz)	amplituda	doba přítomnosti rytmu	lokální nebo difuzní	oblast převahy nebo maxima	podmínky přítomnosti
alfa	normální	8 – 12	5 – 100	5 – 100%	difusní	okcipitální a parietální	bdění,relaxace, zavřené oči
beta	normální	18 – 30	2 – 20	5 – 100%	difusní	precentrální a frontální	bdění, motorický klid
gama	normální a spánková deprimace	30 – 50	2 – 10	5 – 100%	difusní	precentrální a frontální	bdění
delta	normální, nenormální	0,5 – 4,0	20 – 200	variabilní	difusní	variabilní	ospalost bdění
theta	normální (?) nenormální	5 – 7	5 – 100	variabilní	lokální	frontální a temporální	bdění, vzrušení nebo stres
kappa	normální	8 – 12	5 – 40	lokální	variabilní	přední a temporální	bdění při řešení problému
lambda	normální (?)	pozitiv. negativní hrot neo ostré vlny	5 – 100	variabilní	lokální	parieto-occipitální	vizuální stimul. nebo otevření očí
K-komplex	normální (?)	pozitivně ostrá vlna + jiné pomalé pozit-negativní	20 – 50	variabilní	difusní	vertex	bdění – sluchová stimulace
	normální		50 – 100	variabilní	difusní	vertex	ospalost – ruzná stimulace
spánková vřetena	normální	12 – 14	5 – 100	variabilní	lokální	precentrální	nástup spánku

Evokované potenciály

Evokované potenciály jsou významné změny v EEG signálu vyvolané nějakým vnějším stimulem (světelným, zvukovým nebo somatosenzorickým). Současně se stimulem se musí do záznamu EEG vytvořit značka, která definuje čas vzniku stimulu pro pozdější vyhodnocení záznamu.

Jde o synchronizované odpovědi skupin neuronů na aferentní vzruchy nebo přímé el. dráždění = komplexnější typ odpovědi než jednotková aktivita jednotlivých neuronů. U jednotlivých potenciálů hodnotíme tvar, latenci vrcholů, amplitudu, strmost, polaritu a vzájemné vztahy vln. Skládají se z:

• primární složky − elektrická odpověď skupiny nejdříve aktivovaných neuronů
• pozdní složky – následuje po primární, je to reakce na impulsy z primárních neuronů, nebo odpověď na aferentaci pomalejšími vlákny, má větší latenci, pomalejší průběh, nižší amplitudu, rozmanitější tvar

Evokované potenciály nám umožňují mapovat projekce z periferie ve kmenových, podkorových a korových strukturách a posoudit stupeň funkčního vývoje senzorických systémů po narození. Z EEG je možné extrahovat evokované potenciály mozkového kmene − to lze použít pro vyšetření této oblasti. Je mnohem jednodušší zaznamenávat korové evokované potenciály (nejvýraznější v primár. projekčních oblastech velkých senzorických sys.)

Příklady

• VEP = Visual Evoked Potential
• AEP = Auditory Evoked Potential
• BERA = Brainstem Electrical Responsy Audiometry
• CERA = Cortical Electrical Responsy Audiometry
• SSEP = Somato-Sensory Evoked Potential

Použití

Nejčastěji v neurologii a psychiatrii. Monitorování a diagnostika chorob: epilepsie, kóma, migrény, CNS u dětí. Snímané signály elektrické aktivity mozku lze využít také k ovládání různých přístrojů a zařízení (tzv. neurofeedback) − např. u postižených pacientů nebo v armádě.

Elektrokortikografie

Snímání signálu přímo z kůry mozkové se nazývá elektrokortikografie, používá se při neurochirurgických zákrocích. Elektrokortikografie je přesnější než elektroencefalografie, protože u EEG dochází k oslabení signálu při průchodu přes lebku, řádově v mikrovoltech.

Odkazy

Související články

• Použití elektřiny v diagnostice
• Epilepsie
• Migréna

Externí odkazy

• Elektroencefalografie (česká wikipedie)
• Postup zapojení EEG v Brmlabu

Použitá literatura

• HRAZDIRA, Ivo a Vojtěch MORNSTEIN. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. 1. vydání. Brno : Neptun, 2001. ISBN 80-902896-1-4.

• MYSLIVEČEK, Jaromír. Základy neurověd. 2. vydání. Praha : Triton, 2009. ISBN 978-80-7387-088-1.