Miten Aivosähkökayrä EEG toimii ja mitä sillä mitataan?
Aivosähkökäyrän avulla mitataan aivojen sähköistä toimintaa. Ihmisen pään iholle asetetaan elektrodeja, jotka rekisteröivät aivojen hermosoluissa tapahtuvaa sähköistä toimintaa. Elektrodeilla mitataan vaihtelua hermosolujen sähkövirroissa kahden kohdan välillä. Yleensä elektrodeja on useita ja ne ovat kiinni myssyssä, joka on helppo pukea ja se pitää elektrodit paikallaan. Elektrodien paikat päässä on tarkoin suunniteltu ja niiden avulla saadaan tietoon, missä kohtaa päätä mitäkin tapahtuu. Tämän avulla pystytään selvittämään erilaisten toimintahäiriöiden tarkka kohta, sekä erilaiset muutokset aivoissa.
Vasemmanpuoleisessa kuvassa on elektrodien paikat ja niiden nimet. Oikean puoleisessa kuvassa on EEG kuvauksella saatua normaalia aivotoimintaa.
EEG:llä tehdyt tutkimukset ovat suurimmaksi osaksi toiminnallisia. Aivosähkökäyrän avulla on myös mahdollista saada tietoa rakenteellisista poikkeavuuksista aivoissa. EEG tutkimukset kestävät yleensä 20-40 minuuttia.Jossain tapauksissa tutkittava kohde voi olla unessa. EEG:llä tutkitaan aivojen toimintaa ja häiriöitä. Eniten aivosähkökäyrää käytetään epilepsian diagnosoimiseen.
Aivosähkökäyrässä voi erottaa tyypillisiä ominaispiirteitä, kuten aaltomuoto, aaltojen taajuus, aaltojen amplitudi ja toiminnan vakaus tai epävakaus. Näiden tietojen avulla poikkeava toiminta on mahdollista havaita ja paikallistaa.
EEG:n erilaisia aaltomuotoja ovat:
Delta-aallot paikantuvat otsalohkoon ja niitä esiintyy aikuisilla unen aikana, sekä vauvoilla myös hereilläolon aikana. Delta-aallon taajuus on alle 4 Hz ja niillä on suurin amplitudi.
Theta-aallot ovat yleisiä pienillä lapsilla, aikuisilla niitä havaitaan kun mitattava kohde on unelias. Theta-aaltojen taajuus on 4-8 Hz.
Alfa-aallot paikantuvat päälaen lohkoon ja aivojen takaosiin. Afa-aaltoja tulee rentoutuessa ja silmät suljettaessa. Alfa-aaltojen taajuus on 8-13 Hz.
Alfa-aaltojen kanssa samalla taajuudella 8-13hz on myös myy-aaltoja. Myy-aaltoja löytyy tunto- ja liikeaivokuoresta. Myy-aallot liittyvät liiketoimintojen ja hermojen lepotilaan.
Beta-aaltoja havaitaan symmetrisesti aivojen molemmissa puoliskoissa ja voimakkainta se on otsalohkon alueella. Beta-aallot liittyvät aivojen aktiiviseen suoritukseen valvetilassa, kuten keskittyessä ja valppaana ollessa. Beta-aaltojen taajuus on 13-30 Hz ja niillä on pieni amplitudi.
Gamma-aaltoja havaitaan Liike- ja tuntoaivokuorilla. Gamma-aaltoja tulee aivojen yhdistellessä eri aistien havaitsemia asioita ja aivojen tunnistaessa tuttuja ääniä tai esineitä. Gamma-aaltoja haivaitaan myös ongelmanrataisutilanteissa. Gamma-aaltojen taajuus on yli 30 Hz.
EEG:n käyttökohteita sairauksien diagnostiikassa:
- Epilepsia
- Aivojen erilaiset toiminnalliset, aineenvaihdunnalliset ja verenkierrolliset häiriöt
- Aivojen tulehdussairaudet
- Aivoinfarktin, päähän kohdistuneen iskun tai kasvaimien aiheuttamien vaurioiden paikallistaminen
- Aivojen rappeumasairaudet
- Kooman havainti ja arviointi
- Aivokuolema
EEG-kuva epilepsiakohtauksesta.
EEG:n muut käyttökohteet:
- Normaalilla aivojen toiminnalla saadaan vertailutasot muita tutkimuksia varten
- Aivojen kehittymisen tarkkailu
- Aivojen erilaiset tutkimukset, kuten miten tunteet, kipu ja ajattelu ilmenee
- Aivojen toiminnan seuranta tehohoidon, yleisanestesian ja leikkausten aikana
- Tajunnan tason seuranta
- Anestesian syvyyden seuranta
Nykytekniikalla on EEG:lle tullut uudenlaisia sovelluksia, kuten Brain-Game Interface (BGI), jonka avulla aivosähkökäyrän rekisteröinnillä on mahdollisuus ohjata pelejä. Brain-Computer Interface (BCI) on BGI:stä kehittyneempi versio, jossa suuremmalla elektrodimäärällä on mahdollista ohjata laajempia kokonaisuuksia ja jopa koko tietokonetta. Tästä kehittyneempi sovellus mahdollistaa jo koneen, tai laitekokonaisuuksian ohjaamisen.
BGI:laitteita on jo markkinoilla, kuten Emotiv:in valmistama EPOC.
Millaisia kuvakarttoja EEG:llä saadaan aikaiseksi?
Yleisin EEG:n avulla muodostettava kuvakartta on qEEG, eli kvantitatiivinen aivosähkökäyrä. EEG:n avulla tallennetaan halutun mittainen pätkä dataa usean elektrodin avulla. Tästä datasta tietokone muodostaa algoritmien, kuten fourierin yms. avulla värillisen ”aivokartan”. Kartan saa jaoteltua aaltomuotojen tai jopa tietyn taajuuden mukaan ja se näyttää eri alueiden jännitte-erot.
qEEG:stä saatua kuvakarttaa käytetään samalla lailla aivojen tutkimiseen, kuin normaaliakin EEG:stä saatua kuvaa. Tämän kartan avulla tutkitaan esimerkiksi lääkkeiden vaikutusta aivoissa, päähän kohdistuneiden iskujen aiheuttamia vaurioita ja erilaisia aivojen muutoksia, sekä kehitystä.
qEEG kuvakartta eri aaltomuodoilla jaoteltuna.
Toinen esimerkki EEG kuvakartasta on unen ja erilaisten uniongelmien tutkimiseen käytettävä Leonardo ohjelma, joka muuttaa tallennetun EEG datan nopeasti algoritmeillä kuvakartaksi. Ohjelma tunnistaa automaattisesti unen alkamisen ja sen erilaiset vaiheet, tämä nopeuttaa niiden tutkimista.
Leonardo ohjelmalla muodostettu kuvakartta.
Lähteet
http://en.wikipedia.org/wiki/Electroencephalography
http://en.wikipedia.org/wiki/Brain%E2%80%93computer_interface
http://meditationasheville.blogspot.fi/2010/12/myth-meditation-and-relaxation.html
http://www.alpha-stim.com/abstracts/kennerly/