EEG - jedno z głównych badań elektrodiagnostycznych

Elektroencefalografia (EEG) jest to bezinwazyjna metoda badania aktywności elektrycznej mózgu.

Bioelektryczną czynność mózgu odkrył angielski fizjolog Richard Caton[1], prowadząc badania na korze mózgowej zwierząt zaobserwował, iż na powierzchni mózgu występują wahania potencjału elektrycznego, wyniki swoje opublikował w 1875 roku. Po tym wydarzeniu kolejnym ważnym wydarzeniem było zaobserwowanie przez polskiego uczonego Adolfa Becka[2] zaniku oscylacji elektrycznych w czasie działania na oczy bodźcami świetlnymi.

W 1929 roku Hans Berger[3] jako pierwszy dokonał rejestracji sygnałów EEG u człowieka. Opisał powiązania pomiędzy zapisem zjawisk elektrycznych obserwowanych na powierzchni czaszki a funkcjonowaniem mózgu człowieka. [1]

Był to początek rozwoju elektroencefalografii.

Elektroencefalografia znajduje zastosowanie w diagnozie schorzeń ośrodkowego układu nerwowego. Do niedawna metodę tę wykorzystywano do wykrywania guzów mózgu. Dzisiaj metoda ta służy gównie do wykrywania schorzeń oraz aktywności padaczkowych, epileptycznych jak i diagnozie po udarach czy wstrząśnieniach mózgu.

W diagnostyce guzów mózgu EEG ustąpiło dokładniejszym metodom obrazowania takim jak tomografia komputerowa (CT) czy rezonans magnetyczny, dzięki którym otrzymuje się obraz anatomiczny.

EEG służy głównie do oceny funkcjonowania mózgu, a nie tworzenia obrazu anatomicznego. W połączeniu zrezonansem magnetycznym tworzy doskonałe narzędzi do analizy funkcjonalnej mózgu.

Głównym obszarem zainteresowań elektroencefalografii są schorzenia padaczkowe i padaczkopodobne. Dzięki zastosowaniu aparatów EEG diagnoza padaczki jest dość prosta i szybka. Żadna ze znanych do tej pory metod nie daje tak jednoznacznych rezultatów przy badaniu padaczki, jak EEG. Wynika to z elektrofizjologicznej natury tego schorzenia. Padaczka powoduje gwałtowne zaburzenie potencjałów błony komórkowej, co ma swoje odzwierciedlenie w zapisie EEG. „W zapisie potencjałów komórkowych napad wyraża się zwiększoną częstotliwością pojedynczych iglicowych wyładowań oraz wzrostem synchronizacji czynności wielu neuronów.” [6]

Elektroencefalografia daje także możliwość rozróżnienia rodzaju napadu padaczkowego oraz ewentualnych jego przyczyn.

Badania EEG wykorzystuje się także do diagnozy zaburzenia snu, przy stwierdzaniu śpiączki oraz śmierci mózgu, chorobach organicznych mózgu, zatruciach substancjami neurotoksycznymi (np. litem - charakterystyczne zespoły fal trójfazowych)

Aparaturę EEG wykorzystuje się także do wykrywania ataków epileptycznych oraz innych nieprawidłowości związanych z elektryczną aktywnością mózgu.

W tej chwili trwają prace nad innymi zastosowaniami sygnałów EEG niż diagnostyczne. Wiele pracowni na całym świecie pracuje nad konstrukcją interfejsu mózg-komputer (brain–computer interface - BCI) z wykorzystaniem sygnałów elektrycznych mózgu do sterowania. Pojawiły się już pierwsze urządzenia tego typu służące np. do sterowania kursorem myszy na monitorze, ramieniem robota, jak także wykorzystywane w popularnych grach komputerowych np. interfejs firmy OCZTechnology o nazwie NIA (Neural Impulse Actuator). Zastosowanie takich rozwiązań w medycynie znajduje miejsce u ludzi z uszkodzeniami odpowiadającymi za sterowanie ruchem. Dzięki takim interfejsom ludzie sparaliżowani samodzielnie będą mogli obsługiwać urządzenia codziennego użytku, komputery czy specjalnie dedykowane dla nich manipulatory pomagające w codziennym życiu.

„Głównym zastosowaniem BCI jest umożliwienie komunikacji ze światem zewnętrznym pacjentom w ciężkich stadiach takich chorób jak stwardnienie zanikowe boczne (ang. amyotrophic lateral sclerosis, ALS), udar mózgowy podkorowy, zespół Guillain-Barre’a, mózgowe porażenie dziecięce (ang. cerebral palsy) czy stwardnienie rozsiane (SM)” [20]

Jak wynika z badań ponad 2 tysiące osób rocznie w Polsce, zapada na ALS, a w Unii Europejskiej 24 tysiące. W tej chwili nie ma skutecznego leku na tą chorobę, a w większości przypadków po około 2, 3 latach choroba kończy się całkowitym paraliżem, całkowicie uniemożliwiając ludziom chorym komunikowanie się z otoczeniem. Choroba niszczy neurony w rogach przednich rdzenia kręgowego, nie uszkadzając intelektu. Ludzie z chorobą ALS są w pełni sprawni umysłowo.

Podkreślając znaczenie prac nad BCI, można przytoczyć znany przypadek, „kosmolog Stephen Hawking żyjący już 40 lat z ALS i z powodzeniem prowadzący jeszcze do niedawna wykłady za pomocą generatora mowy sterowanego ruchami gałek ocznych — jest to przykład tak zwanego zależnego interfejsu mózg-komputer (ang. dependent BCI). [20]

„Kolejną grupą ludzi, którym należy zapewnić możliwość porozumiewania się z otoczeniem za pomocą tegoż interfejsu jest 14 tysięcy osób jakie w ciągu roku w Polsce zapadają na udary mózgu, a w szczególności udary pnia mózgu. Aktywność kory mózgowej u tych ludzi świadczyć może o braku deficytów intelektualnych. Jedynym sposobem żeby pomóc tym ludziom nawiązać kontakt z najbliższymi jest BCI. Do wymienionych grup należałoby dołączyć 1,2 tysiąca ofiar wypadków komunikacyjnych, w wyniku których doszło do uszkodzenia szyjnego odcinka rdzenia kręgowego. Interfejs mózg-komputer na początku zastosowań zapewne posłuży do nawiązania kontaktu z sprawnymi intelektualnie umysłami uwięzionymi w okaleczonych ciałach jednak wydaje się możliwe zastosowanie go w sterowaniu ruchami oddechowymi klatki piersiowej co umożliwiłoby uniknięcie stosowania sztucznej wentylacji płuc. BCI w połączeniu ze stosowaną już od kilkudziesięciu lat w rehabilitacji metodą FES (funkcjonalna elektrostymulacja) pozwoliłoby wykonywać proste ruchy ciała, a być może w przyszłości złożone. Na rozwój tej metody czeka w Unii Europejskiej 3 miliony niepełnosprawnych ruchowo osób.

Nie jest to jedyne zastosowanie tej nabierającej znaczenia technologii. Zastosowania wojskowe są z naturalnych względów znacznie mniej reprezentowane w publikacjach, jednak wydaje się, że nakłady na te badania są również bardzo duże. Również w zakresie zastosowań rozrywkowo-mulitmedialnych. Na przykład firmy Emotiv Systems i NeuroSky reklamują już interfejsy do gier komputerowych.” [20]

W Polsce, także trwają prace nad systemem BCI. Na Uniwersytecie Warszawskim skonstruowano system umożliwiający sterowanie robotem za pomocą fal mózgowych, podobnie na Politechnice Warszawskiej powstały pierwsze tego typu systemy.

 

[1] Richard Caton (ur. 1842, zm. 1926) – angielski lekarz i naukowiec. Wniósł istotny wkład w odkrycie natury elektrycznej mózgu.

 

W lipcu 1875 Caton przedstawił przed Brytyjskim Towarzystem Medycznym (BMA) w Edynburgu doniesienie o zastosowaniu galwanometru w celu pomiarów aktywności elektrycznej kory mózgowej zwierząt.

[2] Adolf Abraham Beck (ur. 1 stycznia 1863 w Krakowie, zm. 1942 we Lwowie) – polski neurofizjolog, profesor fizjologii w Uniwersytecie Jana Kazimierza we Lwowie.

[3] Hans Berger (ur. 21 maja 1873 w Neuses pod Coburg, zm. 1 czerwca 1941 w Jenie) – niemiecki lekarz neurologpsychiatra, jeden z twórców elektroencefalografii.