Electroencefalograma creierului - principiu de acțiune și metode de aplicare

Dacă o persoană, care se află într-o stare de odihnă mentală și fizică, aplică electrozi pe cap și printr-un amplificator îi conectează la un dispozitiv de înregistrare, atunci puteți prinde vibratii electrice… Aceste vibrații își au originea în cortexul cerebral și sunt asociate cu o activitate nervoasă specială. Ele sunt, de asemenea, înregistrate direct din creier atunci când craniul este deschis în timpul intervenției chirurgicale.

Prezența oscilațiilor electrice ritmice, care apar spontan în creier a fost stabilită în 1875 de către fiziologul rus V. Ya. Danilevsky și savantul englez Richard Cato, independent unul de celălalt, experimentând pe animale cu craniul deschis.

Ulterior, s-a demonstrat că este posibil să se înregistreze curenții electrici ai creierului prin pielea și oasele craniului intact. Aceasta a servit drept bază pentru trecerea la studiul acestor fenomene la om.

Cea mai interesantă trăsătură a vibrațiilor electrice ale creierului uman este ritmul lor caracteristic, aproape regulat, cu o frecvență de aproximativ 10 Hz - acestea sunt așa-numitele unde alfa.În fundalul lor, sunt vizibile oscilații mai frecvente - unde beta la 13 - 30 Hz și unde gama la 60 - 150 Hz și mai sus. Se observă și oscilații mai lente - unde de 1 - 3 - 7 Hz.

Forma de undă electrică a creierului se numește electroencefalogramă, iar ramura electrofiziologiei care studiază tiparele activității electrice din creier se numește electroencefalografie (EEG). Electroencefalogramele se pretează analizei matematice Fourier.

Electroencefalografia este de mare importanță pentru studiile teoretice ale activității creierului, precum și în scopuri practice de diagnosticare a bolilor creierului.

Pentru a proteja obiectul de câmpurile electromagnetice externe, acesta este plasat într-o cameră ecranată. Surse de erori în achiziția electroencefalogramei: potențialul tegumentar și muscular, electrocardiograma, pulsația arterială, mișcarea electrozilor, mișcarea pleoapelor și a ochilor și zgomotul amplificatorului.

Cea mai bună electroencefalogramă este obținută de la o persoană aflată în repaus complet: o persoană stă mai bine așezată sau culcată (dar nu doarme) într-o cameră întunecată, izolata fonică, într-o poziție confortabilă, izolată de stimuli externi și în repaus complet.

Această împrejurare este foarte importantă. Adesea, la persoanele care vin la studiu pentru prima dată, este dificil să înregistreze o electroencefalogramă din cauza vigilenței și fricii lor de un mediu neobișnuit.

Oamenii diferă unul de altul prin caracteristicile lor inerente EEG. La unele este foarte ușor să detectezi ritmul corect al undelor alfa, în altele nu este înregistrat deloc.

Electroencefalogramele diferă și în formă, amplitudine, durată, regularitate a undelor alfa, precum și în localizarea, numărul și intensitatea altor unde - beta, delta și gamma.

Este interesant de observat constanța surprinzătoare a trăsăturilor de bază ale electroencefalogramei umane, stabilită prin studii repetate pe parcursul a mai multor luni.

De obicei, este posibil să știți dinainte cât de curând va fi stabilită o electroencefalogramă obișnuită la un subiect bine studiat și care sunt trăsăturile sale caracteristice. Cu toate acestea, alături de marea constanță a trăsăturilor distinctive ale electroencefalogramei individuale a unei persoane sănătoase, există și o mare variabilitate fiziologică a acesteia, chiar și în cursul aceleiași zile.

O condiție indispensabilă pentru obținerea unei electroencefalograme regulate a unei persoane este odihna excepțională a creierului treaz. Este de înțeles cât de dificil poate fi să obții acest lucru într-o stare energetică, oprind activitatea creierului.

Observând ore în șir, zi de zi, vibrațiile electrice care apar în cortexul cerebral al unei persoane, se poate observa că creierul este adesea ca o oglindă, reflectând ceea ce face cineva în acest moment.

Uneori, ritmurile regulate ale creierului dispar brusc de la sine, sau apar oscilații de înaltă frecvență sau apar curenți musculari speciali. Înseamnă că persoana s-a gândit la ceva, a făcut o mișcare, și-a imaginat ceva. Variabilitatea electroencefalogramei reflectă fluctuații ale excitabilității sistemului nervos central.

Dacă cereți unei persoane să efectueze o muncă mentală, de exemplu, rezolvarea unei probleme care reprezintă o situație dificilă, atunci puteți observa dispariția ritmului regulat al undelor alfa și apariția oscilațiilor de înaltă frecvență. În timpul muncii mentale intense, undele alfa sunt înlocuite cu descărcări de înaltă frecvență de 500-1000 Hz, care durează pe toată durata activității mentale, după terminarea căreia undele alfa sunt restaurate.

Oscilațiile de înaltă frecvență asociate cu activitatea mentală pot dura mult timp. La un student care stabilește de obicei un ritm cerebral normal, devine dificil să înregistreze un EEG - se observă doar oscilații de înaltă frecvență. S-a dovedit că era ocupat cu pregătirea pentru examene în zilele sale libere de experimente.

La un alt subiect care a avut o electroencefalogramă normală cu o ușurință surprinzătoare, doar oscilații de înaltă frecvență au fost observate o dată. S-a dovedit că a desenat timp de două ore înainte de experiment.

În general, un ritm normal al undelor alfa este caracteristic creierului uman într-o stare calmă, iar oscilațiile de înaltă frecvență, undele beta și gama, sunt asociate cu activitatea acestuia.

Activitatea ritmică a creierului, pe lângă zona motorie, începe la o persoană la numai o lună de la naștere; se dezvoltă, aparent, simultan cu activitatea corticală pe măsură ce copilul începe să recunoască și să apuce obiectele.

Deoarece la această vârstă este diferită de cea a adulților, electroencefalograma se modifică treptat, abia la vârsta de 11-12 ani se apropie de norma pentru un adult.Activitatea ritmică a creierului continuă în somn, dar se schimbă, devine mai simplificată și apar vibrații fine, lente.

Este interesant de observat că ritmul creierului celui adormit nu este perturbat, de exemplu, de zgomotul unei mașini din camera alăturată sau de sunetul unui claxon de pe stradă, dar dacă se aude un sunet în cameră, pt. de exemplu, foșnetul hârtiei, asociat cu faptul că există cineva în cameră.creierul adormitului se schimbă. Acest lucru se datorează prezenței „punctelor de observație ale creierului”, care sunt treaz în timpul somnului unei persoane.

Cu ajutorul metodei electroencefalografice, este posibilă observarea și înregistrarea obiectivă a acestor modificări complexe ale activității creierului asociate cu o anumită senzație subiectivă.

În bolile creierului apar valuri de o formă și o durată specială. În tumorile cerebrale apar unde lente cu o frecvență de 1-3 Hz, pe care el le numește unde delta. Undele delta sunt înregistrate atunci când sunt preluate din punctul de pe craniu, direct deasupra tumorii, în timp ce atunci când sunt preluate din alte zone ale creierului care nu sunt preluate de tumoră, sunt înregistrate unde normale. Apariția undelor delta în partea creierului afectată de tumoră este determinată de degenerarea cortexului în acest loc.

În acest fel, electroencefalograma ajută la recunoașterea prezenței unei tumori și a locației exacte a acesteia. Undele delta din electroencefalogramă se găsesc și în alte afecțiuni patologice ale creierului.

În unele traumatisme: undele delta patologice sunt observate în electroencefalogramă la mulți ani după o leziune la cap.

Ritmurile creierului uman se modifică sau dispar complet odată cu pierderea conștienței cauzată de diverse motive, se modifică cu lipsa de oxigen.Astfel, în experimentele care studiază efectul respirației într-un amestec de aer cu un procent redus de oxigen, care cauzat pierderea cunoștinței, se înregistrează grupuri de unde în formă de vârfuri, excepționale ca tensiune, de parcă creierul ar fi pierdut un fel de frână.

Aceleași valuri lente spasmodice au fost înregistrate la persoanele inconștiente din cauza comoției imediat după o accidentare la cap. În unele boli ale creierului se înregistrează potențiale de înaltă frecvență (de exemplu, în schizofrenie) sau în alternanța undei lente și unde (în epilepsie).

Metoda electroencefalografiei este esențială pentru diagnosticarea și studiul bolilor creierului. În ceea ce privește importanța teoretică, electroencefalografia, care permite înregistrarea stării de excitabilitate a cortexului cerebral, deschide accesul la studiul direct al proceselor de excitare și inhibiție din creierul uman, al căror raport este considerat principalul mecanism al activității nervoase. .