Elektroencefalografi

Elektroencefalografi (EEG) er en nevrofysiologisk metode for måling og registrering av hjernens elektriske aktivitet. Første gang ble det utført på menneske av Hans Berger (publisert i 1929).

Den første EEG-registrering fra 1929, ved Hans Berger

Vanligvis utføres registrering med 21 elektroder på hodets overflate. EEG brukes til undersøkelse av hjernens funksjon, særlig ved ulike sykdommer som kan påvirke hjernen hvor epilepsi er et typisk eksempel.

Bølgemønstrene betegnes som et encefalogram og representerer elektriske signaler fra et stort antall nevroner i hjernen. Disse registreringene har blitt betegnet "hjernebølger".

EEG-signalet har en spenning på omtrent 50 mikrovolt. Det som måles er i større grad spenningsforskjeller mellom deler av hjernen enn strømstyrker.

Vanligvis registreres hjerneaktiviteten mellom 0,5 Hz og 70 Hz. Hos voksne er den dominerende frekvensen mellom 8 og 12 Hz og kalles alfaaktivitet. Den er best synlig over hjernens synssenter i bakhodelappen når man ligger med lukkede øyne.

Man kan også registrere hjernens elektriske aktivitet fra hjernens overflate, denne teknikken kalles elektrokortikografi.

Jente med elektroder for elektroencefalografi

Bærbar opptaksenhet for elektroencefalografi

EEG brukes gjerne i medisinske forsøk, siden elektrodene ikke representerer nevneverdig inngrep for forsøkspersonen. Forsøkene krever ikke aktiv deltagelse eller aktivitet, selv om lesing og hjerneaktivitet kan registreres på bølgemønsteret. Pasienten utsettes ofte for blinking av lys som gir bestemte forandringer på registreringen.

EEG kan registrere plutselige og hurtige forandringer i hjerneaktivitet ned mot millisekund-nivå. Den er en av få teknikker med mulighet for å registrere så korte øyeblikkstilstander.

Klinisk bruk

EEG er nyttig ved undersøkelse for flere tilstander, og etter hendelser som krever utredning.

• epilepsi og besvimelse.
• søvnforstyrrelse
• personlighetsforandring eventuelt som del av akutt psykiatrisk sykdom.
• spiseforstyrrelse
• koma og hjernedød.
• Overvåkning ved elektrosjokkbehandling.

Når en person er skadet slik at videre liv er umulig, kan det i noen tilfelle være aktuelt med organdonasjon. Etter norsk lov og mange andre lands lovgivning, skal det fastsettes med EEG og cerebral angiografi at personen er hjernedød.

EEG har blitt benyttet i forskning av overvåkning av behandling av depresjon. EEG brukes også i overvåkningen av testpersoner under søvnforskningsforsøk.

Ved vanlig EEG opptak plasseres elektrodene på huden på skallen ofte etter lett bruk av sandpapir og elektrisk ledende gele for å sikre god elektrisk kontakt. En variant av EEG utstyr består av en slags "badehette" med hull for elektrodene på fastsatte steder.

Plasseringen av elektrodene følger et fastsatt mønster som kalles 10-20-systemet. Dette sikrer at registreringen kan bli utført på samme måte flere ganger, og hindrer at forandringer i registreringen er forårsaket av forskjellig plassering av elektrodene.

Før computertomografi og MR, magnetisk resonans bildedannelse ble tilgjengelig, var EEG den beste metoden for å finne hjernetumor og fastsette lokaliseringen av tumoren.

EEG er fremdeles den teknikken med best tidsoppløsning for monitorering av funksjoner i hjernen.

Elektrodene kobles til inngangene på en differensial/operasjonsforsterker som gir en forsterkning av spenningsforskjellen på 60 - 100 dB. Signalet passerer høy-pass filter på ca. 0,5 Hz og lav-pass filter på ca. 35–70 Hz. Disse filtrerer bort galvaniske forstyrrelser og muskel og hjerte-elektriske forstyrrelser. Signalene presenteres deretter på papir eller som bilde på en dataskjerm.

Amplituden (utslaget) på bølgene i EEGet er omtrent 100 µV med elektrode på huden på skallen, og 1-2 mV målt på hjernens overflate.

Spenningsforskjellene som registreres fremkommer på tre forskjellige måter:

• 1: Alle elektrodene måles i forhold til en felles referanseelektrode.
• 2: Utregnet gjennomsnittsreferanse. Gjennomsnittsspenningen fra alle elektrodene regnes ut og brukes som felles referanse.
• 3: Parvis referanse. To og to elektroder brukes sammen slik at forskjellen mellom dem er høydeutslaget som fremstilles på kurven.

Begrensninger

EEG har flere begrensninger. Elektrodene på hodebunnen er ikke følsomme nok til fange opp spenninger på små felter på hjernens overflate. For at nevronene skal generere et utslag i EEG må, må to kriterier være oppfylt. For det første må nevronene være orientert slik at det elektriske feltet nevronene produserer ved aktivitet når ut gjennom det ytre hjernevevet, hjernehinner og skallen. For det andre må disse nevronene være av et viss antall for at det feltstyrken på det genererte elektriske felt er sterkt nok til å bli målt. Det kan heller ikke påvises om en aktivitet er forårsaket av nevrotransmittere som kan være hemmende, modererende eller aktiverende.

Fordeler

EEG har flere kvaliteter som verktøy til å utrede hjerneaktivitet. Oppløsning i forhold til tid er beskrevet ovenfor. Siden hjernens funksjon er elektrisk aktivitet, er EEG den eneste måten å registrere og måle denne aktiviteten direkte. Andre hjernefunksjonsundersøkelser baserer seg på blodsirkulasjon eller stoffskifte som gir indirekte mål på hjerneaktivitet.

Det er gjort nyere forsøk med samtidig EEG, CT, MR, og SPECT, men slike undersøkelser er foreløpig på forskningsstadium.

Typer EEG aktivitet

EEG signal i ett sekund

Historisk sett er det beskrevet fire forskjellige bølgeaktiviteter som sinuslignende bølger. Frekvensgrensene mellom de forskjellige bølgetypene er ikke endelig definerte.

• Deltabølgene er opp til ca. 4 Hz. De sees hos unge og ved spesielle encefalopatier (sykdomstilstander i hjernevevet). De sees også ved søvnstadiene 3-4, NonREM søvn.

Deltabølger.

• Thetabølger er omkring frekvensene 4 til 8 Hz og sees ved søvnighet, og hos barn og unge. Slike bølger kan utløses av hyperventilering. De sees også under dagdrømming, ved hypnose, ved oppvåkning og innsovning.

Thetabølger.

• Alfabølger, også kalt Hans Bergers bølger, er i frekvensområdet 8 til 12 Hz. De karakteriseres av våkenhet med avslapping med høy bevissthetsgrad. De registreres lettest over bakerste, synssenterområdet, gjerne med lukkede øyne. En variant av alfabølgene kalles Mu-rytme sees ofte over motoriske del av hjernebarken på begge sider av hjernen og er kraftigst når pasienten har til hensikt å bevege seg.

Alphabølger.

• sensorimotor rytme (SMR) er en mellomfrekvens omkring 12 – 16 Hz som sees ved fysisk ro, men bevissthet om kroppen.

SMR bølger.

• Betabølgene er i frekvensområdet over 12 Hz. Betabølger med små høydeutslag sammensatt med flere og varierende frekvenser sees ofte i sammenheng med tankevirksomhet preget av stress, engstelse og konsentrasjon. Spesielle rytmiske betabølger kan sees ved medikamentpåvirkning, særlig benzodiazepiner og ved en del sykdomstilstander.

Betabølger.

• Gammabølger er frekvensområdet omkring 26–100 Hz. Gamma rytmer sees ved mer avansert hjernevirksomhet som oppfattelse, problemløsning, høy bevissthetsgrad og frykt.

Gammabølger.

Rytmisk langsom aktivitet er vanlig hos våkne småbarn, men er unormalt hos voksne.

Hos epilepsipasienter sees spesielle spisse bølgeformer og komplekser med bølger og spisser. Påvisning av slike mønstre kan bekrefte mistanke om epilepsidiagnose etter et krampeanfall hos pasient uten tidligere kjent epilepsidiagnose.

Under et epilepsianfall kan det registreres kraftig hjernebølgeaktivitet. Under elektrokonvulsiv terapi / ECT behandling / elektrosjokkbehandling gir sjokket et mindre og kortvarig epileptisk anfall. Maskinen som gir sjokket registrerer to avledninger av EEG, noe som benyttes til å vurdere om det er brukt riktig energimengde under sjokket.

Under anastesi kan det sees flere forskjellige bølgeformer på EEG.

Forstyrrelser

Biologiske forstyrrelser

Signaler fra andre deler av kroppen enn hjernen som gir bølger på EEG kalles biologiske forstyrrelser. EEG registreringer er nesten alltid forurenset med noe av slike forstyrrelser. Dette er en av årsakene til at det kreves mye erfaring og god klinisk nevrologisk innsikt for å tolke en pasienthistorie med tilhørende EEG. De vanligste forstyrrelsene er:

• Spenninger mellom netthinnen og hornhinne i begge øyne.
• Øyemuskel og øyelokks-spenninger.
• Spenninger fra hjertemuskulatur som vanligvis sees på elektrokardiogram / EKG.
• Spenninger fra aktivitet i andre vanlige muskler.
• Spenninger fra tungemuskulaturen.

Ytre forstyrrelser

Det er mange forskjellige kilder for forstyrrelser utenom pasienten som kan gi forandringer på EEG. Bevegelser av statisk elektrisitet kan gi forandringer, for eksempel ved flytting av pasienten.

Motstand i overgangen mellom skallens hud og elektrodene kan gi andre utslag på avlesningene.

Lysnettets vekselspenning på 50 Hz, (60 Hz i USA) kan gi forstyrrelser dersom installasjoner gir fra seg elektromagnetiske felt som induserer spenninger i ledningene fra elektrodene til EEG apparatet. Dette kan gjelde lysstoffrør, elektriske motorer, varmekabler og elektrisk utstyr med jordfeil.

Andre apparater som skaper magnetfelt kan også være skyld i forstyrrelser. Dette kan gjelde katodestrålerør som dataskjermer og TV-skjermer, teleslynger og høyttalere.

Medisinsk utstyr og intravenøst drypp med elektrolytter kan gi rytmiske forstyrrelser som sees.

Analyse av EEG-data For EEG-data som opptas mens forsøkspersonen eller pasienten utfører nevropsykologiske oppgaver, analyseres ofte dataene ved å ta et gjennomsnitt av opptaket i de tidsintervallene hvor gitte gjentatte eksperimentelle stimuli foregår. I slike situasjoner ender man opp med reproduserbare spenning-tid-kurver som kalles for ERP (eng.: event-related potentials, no.: hendelsesrelaterte potensialer). Hendelsesrelaterte potensialer er det praktisk å måle i mikrovolt-måleskalaen, i motsetning til EEG-data som av praktiske årsaker (korresponderer til størrelsesordenen) måles i millivolt-måleskalaen.

Eksterne lenker

• Video - Bildet av en tanke - artikkel fra forskning.no 14. september 2012