Энцефалограмма головы для чего делают

Энцефалограмма головы для чего делают

ЭЭГ головного мозга — неинвазивный метод исследования органа с целью выявления очагов повышенной судорожной готовности его коры. Данный способ диагностики позволяет определить у взрослых и детей патологические изменения, которые способны влиять на функциональность отдельных участков полушария.

Что из себя представляет электроэнцефалография головного мозга

Основные показания к проведению

Противопоказания для ЭЭГ

Разновидности методик исследования

Энцефалография с депривацией

Длительная запись ЭЭГ

Как подготовиться к исследованию

Как долго длится процедура

Особенности проведения у детей

Что показывают результаты ЭЭГ и их расшифровка

Как часто можно делать обследование

Комментарии и Отзывы

Что из себя представляет электроэнцефалография головного мозга

Электроэнцефалография (ЭЭГ) — исследование функционального состояния головного мозга путём регистрации его биоэлектрической активности. Для проведения процедуры используется электроэнцефалограф, затем проводится компьютерная обработка данных.

Результатом ЭЭГ является электроэнцефалограмма — графическая запись ритмов мозга в виде кривых линий.

Что показывает?

Такое исследование показывает:

  • ритмы электрической активности мозга, их характеристику;
  • наличие или отсутствие очагов повышенной судорожной готовности и их локализацию;
  • последствия операций на мозге или инсультов;
  • опухолевые процессы в мозгу и их влияние на функциональную активность;
  • эффективность медикаментозного лечения при эпилепсии.

Преимущества

Основные плюсы метода ЭЭГ в медицине:

  • высокая точность и эффективность;
  • отсутствие необходимости в сложной подготовке;
  • не только диагностирует заболевания, но и помогает отличить истинные расстройства от симуляций или истерий;
  • позволяет провести исследование, когда пациент находится в тяжелом состоянии или коме;
  • проходит безопасно и безболезненно для пациентов разных возрастов;
  • процедура недорогостоящая, оборудование есть практически во всех больницах;
  • выявляет нарушения в работе мозга на ранних стадиях, до появления клинических симптомов.

Недостатки

Исследование также имеет минусы:

  1. Высокая чувствительность прибора к движениям и тремору, обусловленному психоэмоциональным напряжением пациента, вызывает помехи в работе, что может затруднить диагностику.
  2. Необходимо сохранять спокойствие и неподвижность на протяжении всего исследования.
  3. Особые сложности возникают с детьми, поскольку маленьким пациентам тяжело объяснить всю важность процедуры.

Основные показания к проведению

Энцефалограмма проводится в таких случаях:

  • жалобы на бессонницу, проблемы с засыпанием, ночные пробуждения;
  • частые головокружения, обмороки;
  • сильные беспричинные головные боли;
  • эпилептические припадки;
  • психопатии, психозы, нервные срывы;
  • отравление нейротоксическими веществами (свинец, ртуть, марганец, пестициды, угарный газ и другие);
  • инфекционные и вирусные заболевания, поражающие мозг (энцефалит, менингит);
  • подозрение на опухоль;
  • коматозное состояние пациента;
  • отставание в речевом или умственном развитии у детей;
  • травмы головы и шеи;
  • все виды инсультов;
  • болезни эндокринной системы;
  • изучение цикла сна и бодрствования;
  • перед, после и во время хирургических вмешательств на мозге.

Противопоказания для ЭЭГ

Абсолютных противопоказаний для ЭЭГ головного мозга нет, однако можно пройти процедуру в другой день при наличии:

  • открытых травм на голове;
  • послеоперационных ран;
  • простуды или ОРВИ, гриппа.

С осторожностью нужно проводить исследования у пациентов с острыми расстройствами психики, а также буйных больных. Пробы с нагрузками (звуки, мигающий свет), и даже сам вид шапочки с электродами могут спровоцировать приступ. Если польза исследования превышает возможный риск, то ЭЭГ таким пациентам проводят с предварительной медикаментозной седацией в присутствии анестезиолога.

Разновидности методик исследования

Используются несколько методов исследования ЭЭГ:

  • рутинный;
  • с депривацией;
  • длительный;
  • ночной.

В зависимости от длительности и цели компьютерная энцефалография делится на виды:

  1. Электроэнцефалограмма мозга — применяется на первичных этапах обследования. Записывается как фоновая активность, так и с нагрузочными пробами (гипервентиляция, резкие звуки, вспышки света).
  2. ЭЭГ-мониторинг — продолжительная запись мозговой активности. Применяется, когда необходимо охватить все возможные физиологические состояния ЦНС (сон, бодрствование, умственная работа, эмоции).
  3. Реоэнцефалография — исследование сосудов головного мозга. Диагностика основана на записи изменяющейся величины электрического сопротивления тканей при пропускании через них слабого тока высокой частоты. Дает информацию о тонусе и эластичности сосудистой стенки, величине пульсового кровенаполнения.

Рутинный метод

Рутинный метод заключается в кратковременной (приблизительно 15 минут) записи биопотенциалов мозга. Это необходимо чтобы исследовать и оценить доминирующие ритмы, наличие патологических потенциалов и пароксизмальной активности.

Также проводятся функциональные пробы, при которых будет оцениваться реакция на:

  • открытие — закрытие глаз;
  • сжимание кулака;
  • гипервентиляцию — форсированное дыхание;
  • фотостимуляцию — мигание светодиодов при закрытых глазах;
  • резкие звуки.

На видео продемонстрировано ЭЭГ с функциональными пробами. Снято каналом «Клиника доктор САН».

Энцефалография с депривацией

Энцефалография с депривацией проводится при полном или частичном лишении сна. Определяет эпилептическую активность в ситуациях, которые не возникали во время провокационных проб.

Пациент или не спит всю ночь, или просыпается на 2–3 часа раньше обычного. Не ранее, чем через сутки после первоначального пробуждения будет проводиться рутинная ЭЭГ.

Длительная запись ЭЭГ

Длительная регистрация показателей во время сна часто проводится после ЭЭГ с депривацией, поскольку сон является мощным активатором для выявления эпиактивности.

Только при проведении ЭЭГ сна можно провести дифференциальную диагностику эпилепсии с когнитивными нарушениями. Поэтому такой вид обследования назначают, если врач подозревает, что изменения в головном мозге происходят именно пока пациент спит.

Ночное ЭЭГ

Запись ночного ЭЭГ происходит в условиях стационара таким образом:

  • начинается за несколько часов до сна;
  • охватывает период засыпания и весь ночной сон;
  • заканчивается после естественного пробуждения.

При необходимости дополнительно проводится:

  • видеомониторинг;
  • электроокулография (ЭОГ);
  • запись кардиограммы (ЭКГ);
  • электромиограммы (ЭМГ);
  • спирография.

Как подготовиться к исследованию

Основные правила подготовки:

  1. Накануне необходимо тщательно вымыть голову с шампунем. Нельзя использовать средства для укладки (лаки, пенки). Волосы должны быть распущены.
  2. Снять сережки, заколки и все металлические предметы.
  3. Перед обследованием обсудить с врачом прием медикаментов (снотворные, транквилизаторы, противосудорожные и др.). Возможно, некоторые придется временно отменить. Если же это невозможно, обязательно предупредите специалиста, который будет проводить ЭЭГ, чтобы он учел данные обстоятельства при расшифровке результатов.
  4. За 24 часа отказаться от алкоголя, кофеиносодержащих и энергетических напитков (кофе, чай, пепси). Не употреблять шоколад и какао. То же самое относится и к продуктам и препаратам успокаивающего действия.
  5. За 2 часа до процедуры нужно поесть, но без излишеств.
  6. Желательно не курить в этот день или минимум за 2–3 часа до исследования.
  7. Сохранять спокойствие до и во время процедуры. Не допускать стрессов накануне.
  8. Хорошо выспаться (за исключением исследований с депривацией).

Методика проведения

Методика проведения ЭЭГ такова:

  1. К электроэнцефалографу подсоединены электроды, которые в виде шапочки накладываются на поверхность головы испытуемого. Стандартная схема предусматривает установление 21 электрода. Эти датчики предназначены для улавливания разности потенциалов между электродами в разных отведениях и передачи информации о них на основное оборудование (аппарат, компьютер) для автоматической обработки и анализа. Делают запись с определенной периодичностью — 5–10 импульсов в секунду.
  2. Энцефалограф обрабатывает полученные сигналы, усиливает их и фиксирует на бумаге в виде ломаной линии, очень напоминающую ЭКГ. Пациента во время записи просят не двигаться и лежать с закрытыми глазами.
  3. После проведения ЭЭГ покоя, проводят нагрузочные пробы, чтобы оценить реакцию мозга на стресс.
  4. Врач-невролог или нейрофизиолог должен расшифровывает результаты и выдает заключение.

Как долго длится процедура

Время прохождения ЭЭГ зависит от типа исследования:

Тип исследования Рутинная ЭЭГ ЭЭГ с депривацией ЭЭГ дневного сна ЭЭГ ночного сна ЭЭГ мониторинг
Время 15–20 минут 20 минут 1–3 часа 10–12 часов от 12 часов до нескольких суток

Этапы

Алгоритм проведения рутинной ЭЭГ:

  1. Пациент садится на стул или укладывается на кушетку, расслабляется, закрывает глаза.
  2. Происходит наложение электродов на голову. Места контакта с кожей смазываются гелем или изотоническим раствором.
  3. После включения аппарат начинает считывать информацию и передавать ее на монитор в виде графика. Таким образом записывается фоновая активность.
  4. Проведение функциональных проб, необходимых для оценки реакции мозга на стрессовые для него ситуации.
  5. Завершение процедуры. Электроды снимаются, доктор делает описание и распечатку результатов.
Читайте также:  Бальченко ольга алексеевна

ЭЭГ мониторинг

Больного госпитализируют в стационар на несколько дней, для провокации отменяют все противосудорожные препараты. Мониторинг осуществляют с параллельной звуко- и видеозаписью в течение суток и больше.

Способ является более эффективным, чем обычная ЭЭГ, для локализации участков повышенной судорожной активности, а также для назначения и контроля эффективности медикаментозной терапии.

Особенности проведения у детей

Детям до года ЭЭГ делают во время сна: соответственно с режимом подстраивают срок проведения процедуры.

  • моют голову с шампунем;
  • кормят;
  • укладывают спать по графику.

После года ребенка можно обследовать в состоянии бодрствования. Задача родителей — психологически подготовить малыша, рассказать о процедуре и ее важности. Можно придумать игру в космонавтов или супергероев, чтобы ребенок быстрее адаптировался.

Что показывают результаты ЭЭГ и их расшифровка

Расшифровка электроэнцефалограммы показывает много видов волн на одной или нескольких схемах. Каждая из них имеет свою характеристику и будет отображать определенный тип активности.

Расшифровка графика ЭЭГ

Расшифровать ЭЭГ можно исходя из таких параметров:

  1. Альфа-волна — покажет работу мозга в состоянии неактивного бодрствования. Депрессию α-ритма вызывают тревогу, страх, активацию вегетативной нервной деятельности.
  2. Бета-волна — режим бодрствования, активная мыслительная работа. В нормальном состоянии выражена слабо.
  3. Тетта-волна — естественный сон и засыпание. Усиление тета-ритма наблюдается при длительной психоэмоциональной нагрузке, психических расстройствах, сумеречных состояниях, свойственным некоторым неврологическим заболеваниям, астеническом синдроме, сотрясении головного мозга.
  4. Дельта волна — фаза глубокого сна. Как и в случае с тетта-ритмом, появления в период бодрствования свидетельствует о неврологических нарушениях.

При описании ЭЭГ учитываются:

  • возраст пациента;
  • общее состояние (тремор, нарушения зрения, слабость в конечностях);
  • прием медикаментов, противосудорожная терапия;
  • дата последнего приступа;
  • симметричность амплитуд ритмов в разных полушариях;
  • частота ритмов;
  • наличие или отсутствие пароксизм;
  • синхронность ритмов.

Для оценки синхронности функциональной активности областей головного мозга используется когерентный анализ. Одним из главных преимуществ его является независимость от амплитуды колебаний сигналов различных зон головного мозга. Это позволяет показать и оценить участие разных областей коры в выполнении определенных функций мозга.

Для диагностики патологий головного мозга одного ЭЭГ мало. Итоговый диагноз врач может поставить на основании клинических симптомов и результатов дополнительных обследований.

Подробнее о том, что показывает ЭЭГ представлено в видео от канала «Доктор Борисов».

Как часто можно делать обследование

Для больных эпилепсией частоту проведения ЭЭГ устанавливает лечащий врач. При эффективном лечении и отсутствии приступов рекомендуется проводить процедуру 1–2 раза в год.

Стоимость процедуры

Цены в регионах не отличаются:

Наименование Цена, руб.
ЭЭГ с пробами 1700
ЭЭГ с депривацией сна 3800
Цены актуальны для трех регионов: Москва, Челябинск, Краснодар.

Фотогалерея

Снимок головы и другие фото по теме приведены в галерее:

Видео

Видео о проведении электроэнцефалографии снято каналом «Ренкомед ВитаЛонга».

Как проводится ЭЭГ? Когда необходимо проходить это обследование? Есть ли противопоказания к прохождению обследования? Как подготовиться к диагностике? На эти и многие другие вопросы отвечают специалисты медицинского центра «Адмиралтейские верфи».

В чем суть процедуры ЭЭГ?

Электроэнцефалограмма регистрирует электрические сигналы клеток головного мозга и позволяет выявить эпилепсию, травмы, новообразования, воспалительные процессы, изменения в сосудах. На патологию указывают нарушения электрической активности нейронов, которые фиксируются при помощи специальных датчиков, размещаемых на голове пациента.

По электроэнцефалограмме врач может:

  • проанализировать работоспособность головного мозга;
  • определить очаги патологий;
  • оценить характер и степень повреждений;
  • подтвердить или уточнить диагноз;
  • осуществлять контроль эффективности проводимого лечения.

В каких случаях назначают ЭЭГ?

После беседы с пациентом и изучения истории болезни специалист принимает решение о назначении энцефалографии. Обычно показаниями к ЭЭГ являются частые головные боли, проблемы со сном, обмороки, быстрая утомляемость и хроническая усталость.

Ухудшение самочувствия может быть признаком нарушений в функционировании головного мозга. Вышеперечисленные недомогания нередко возникают из-за:

  • вегетососудистой дистонии;
  • нарушений работы сердца;
  • патологии сосудов шеи и головы;
  • воспалительных процессов при менингите и энцефалите;
  • эндокринных нарушений;
  • злокачественных или доброкачественных новообразований.

Для пациентов, страдающих эпилепсией, перенесших нейрохирургические оперативные вмешательства и травмы головы, ЭЭГ-мониторинг является обязательным.

Как подготовиться к обследованию на электроэнцефалографе?

Мониторинг электрической активности головного мозга не требует сложной подготовки. В процессе обследования важно просто выполнять указания врача и сохранять спокойствие. Вспышки света и шумы являются частью процедуры.

За трое суток до обследования рекомендуется прекратить прием транквилизаторов, противосудорожных и седативных препаратов. За 24 часа до обследования не пить чай, кофе и энергетики, не есть шоколад. Накануне мониторинга вымыть голову. За час до обследования перекусить. Перед его началом распустить волосы и снять металлические украшения.

Как проводится ЭЭГ?

Обследование проходит в несколько этапов.

Подготовительный этап

  • пациент заходит в кабинет, защищенный от проникновения света и звуков;
  • на него надевают «шапочку» энцефалографа, состоящую из специальных датчиков;
  • провода датчиков подключаются к аппарату, который фиксирует биоэлектрические импульсы мозга.

Диагностический этап

  • энцефалограф передает данные на монитор в виде графика;
  • фиксируется мощность электрических полей и её распределение разными участками мозга;
  • проводятся функциональные пробы: пациента просят поморгать, посмотреть на вспышки света, дышать реже или глубже, послушать резкий звук.

Завершающий этап

  • с пациента снимают электроды;
  • распечатывают полученные результаты.

Противопоказания

Исследование практически не имеет противопоказаний. Но поражения поверхности головы, воспаления и послеоперационные швы делают проведение электроэнцефалограммы головного мозга невозможным или затруднительным. Кроме того, пациент не должен двигаться в процессе диагностики. Беременность и слишком юный возраст противопоказаниями не являются.

Сколько длится процедура электроэнцефалограммы головного мозга?

Обычная энцефалограмма (рутинная ЭЭГ или диагностика пароксизмального состояния) занимает от 20 до 30 минут. В ходе обследования проводится ряд проб:

  • ритмичная фотостимуляция;
  • гипервентиляция;
  • нагрузка в виде медленного моргания.

При необходимости оценить определенные функции мозга, специалист добавляет дополнительные тесты, о чем заранее сообщает пациенту. К таким тестам относятся:

  • сжатие пальцев в кулак;
  • нахождение в темноте;
  • лишение сна на определенный период;
  • мониторинг ночного сна.

Интерпретация результатов обследования

Даже квалифицированный специалист не всегда способен с абсолютной точностью назвать причину плохого самочувствия пациента и сразу же поставить диагноз. Врача могут насторожить очаговые изменения на ЭЭГ. В таком случае потребуется проведение магнитно-резонансной томографии для исключения опухоли или кисты.

При обращении в медицинский центр «Адмиралтейские верфи» вы сможете пройти все обследования максимально быстро, не откладывая поход к специалистам.

Если вам необходимо сделать ЭЭГ головного мозга и вы хотите это сделать на современном оборудовании экспертного класса и в кратчайшие сроки, позвоните по номеру телефона, указанному на сайте, или оставьте заявку в форме обратной связи.

Сотрудники медицинского центра «Адмиралтейские верфи» ответят на ваши вопросы и проведут все необходимые обследования в течение одного рабочего дня. Давайте заботиться о вашем здоровье вместе!

Ученые любят искать первое упоминание своей науки. К примеру, я видел статью, где всерьез утверждалось, что первые опыты по электрической стимуляции мозга были проведены в Древнем Риме, когда кого-то ударил током электрический угорь. Так или иначе, обычно, историю электрофизиологии принято отсчитывать примерно от опытов Луиджи Гальвани (XVIII век). В этом цикле статей мы попробуем рассказать небольшую часть того, что наука узнала за последние 300 лет про электрическую активность мозга человека, про то, какие профиты из всего этого можно извлечь.

Читайте также:  Опухоль семенного канатика у мужчин

Откуда берется электрическая активность мозга

Мозг состоит из нейронов и глии. Нейроны проявляют электрическую активность, глия тоже может это делать, но по-другому [1], [2], и мы на нее сегодня обращать внимания не будем.

Электрическая активность нейронов заключается в перекачивании между клеткой и окружающей средой ионов натрия, калия и хлора. Между нейронами сигналы передаются с помощью химических медиаторов. Когда медиатор, выделяемый одним нейроном, попадает на подходящий рецептор другого нейрона, он может открыть химически активируемые ионные каналы, и впустить в клетку небольшое количество ионов. В результате клетка немного меняет свой заряд. Если в клетку вошло достаточно много ионов (например, сигнал пришел одновременно на несколько синапсов), открываются другие ионные каналы, зависимые от напряжения (их больше), и клетка за считанные миллисекунды активируется целиком по принципу “все или ничего”, после чего возвращается в прежнее состояние. Этот процесс называется потенциалом действия.

Как ее можно зарегистрировать

Лучший способ записать активность отдельных клеток — воткнуть в кору электрод. Это может быть один провод, может быть матрица с несколькими десятками каналов, может быть штырь с несколькими сотнями, а может быть гибкая плата с несколькими тысячами (как тебе такое, илон маск ).

На животных это делают уже давно. Иногда по жизненным показаниям (эпилепсия, болезнь Паркинсона, полный паралич) делают на человеке. Пациенты с имплантами способны печатать текст силой мысли, управлять экзоскелетами, и даже контролировать все степени свободы промышленного манипулятора.

Выглядит впечатляюще, но в ближайшее время в каждую районную поликлинику, и, тем более, к здоровым людям, такие методы не придут. Во-первых, это очень дорого — стоимость процедуры для каждого пациента измеряется сотнями тысяч долларов. Во-вторых, имплантация электродов в кору — все-таки серьезная нейрохирургическая операция со всеми возможными осложнениями и поражением нервной ткани вокруг импланта. В-третьих, сама технология несовершенна — непонятно, что делать с тканевой совместимостью имплантов, и как предотвратить их обрастание глией, в результате чего нужный сигнал со временем перестает регистрироваться. Кроме того, обучение каждого пациента использованию импланта может занимать больше года ежедневных тренировок.

Можно не втыкать провода глубоко в кору, а аккуратно положить на нее — получится электрокортикограмма. Тут сигнал отдельных нейронов уже не зарегистрировать, но можно увидеть активность очень маленьких областей (общее правило — чем дальше от нейронов, тем хуже пространственное разрешение метода). Уровень инвазивности ниже, но все равно нужно вскрывать череп, поэтому этот метод используется в основном для контроля во время операций.

Можно положить провода даже не на кору, а на твердую мозговую оболочку (тонкий череп, который находится между мозгом и настоящим черепом). Тут уровень инвазивности и возможных осложнений еще ниже, но сигнал все еще довольно качественный. Получится эпидуральная ЭЭГ. Всем хорош метод, однако, тут все равно нужна операция.

Наконец, минимально инвазивный метод исследования электрической активности мозга — электроэнцефалограмма, а именно, запись с помощью электродов, которые находятся на поверхности головы. Метод самый массовый, сравнительно дешевый (топовые приборы стоят не дороже нескольких десятков тысяч долларов, а большинство в разы дешевле, расходники практически бесплатны), и имеет самое высокое временное разрешение из неинвазивных методов — можно изучать процессы восприятия, которые занимают считанные миллисекунды. Недостатки — низкое пространственное разрешение и шумный сигнал, который, однако, содержит достаточное количество информации для некоторых медицинских и нейроинтерфейсных целей.

На картинке с потенциалом действия видно, что у кривой есть две основных части — собственно, потенциал действия (большой пик) и синаптический потенциал (маленькое изменение амплитуды перед большим пиком). Логично было бы предположить, что то, что мы регистрируем на поверхности головы, является суммой потенциалов действия отдельных нейронов. Однако, на деле все работает наоборот — потенциал действия занимает около 1 миллисекунды и, несмотря на высокую амплитуду, через череп и мягкие ткани не проходит, а вот синаптические потенциалы за счет большей длительности, хорошо суммируются и регистрируются на поверхности черепа. Это было доказано с помощью одновременной записи инвазивными и неинвазивными методами. Также важно, что активность не каждого нейрона может быть зарегистрирована с помощью ЭЭГ (подробнее тут).

Важно, что в мозге находится около 86 миллиардов нервных клеток (о том, как это можно с такой точностью посчитать, читайте тут), и активность одного нейрона в таком шуме считать невозможно. Однако, какую-то информацию все равно вытащить можно. Представьте себе, что вы стоите в центре футбольного стадиона. Пока фанаты просто шумят и разговаривают между собой, вы слышите равномерный гул, но как только даже небольшая часть присутствующих начинает скандировать кричалку, ее уже можно довольно отчетливо расслышать. Точно так же и с нейронами — на поверхности черепа можно увидеть осмысленный сигнал, только если сразу большое количество нейронов проявляют синхронную активность. Для неинвазивной ЭЭГ это примерно 50 тысяч синхронно работающих нейронов.

Впервые идея померить напряжение на голове человека была реализована в 1924 году довольно интересной личностью. Первая запись ЭЭГ выглядела вот так:

Сложно понять, что означает этот сигнал, но сразу видно, что он не похож на белый шум — в нем заметны веретена колебаний высокой амплитуды и отличающейся частоты. Это альфа-ритм — самый заметный ритм мозга, который можно увидеть невооруженным взглядом.

Сейчас, конечно, ритмы ЭЭГ анализируются не на глаз, а математическими методами, самые простые из которых — спектральные.


Разбитый на полосы спектр Фурье электроэнцефалограммы (источник)

Всего есть несколько полос, в которых обычно анализируют ритмическую активность ЭЭГ, вот самые популярные:

8-14 Гц — Альфа-ритм. Представлен в основном в затылочных зонах. Сильно увеличивается при закрытии глаз, также подавляется при умственном напряжении и увеличивается при расслаблении. Этот ритм производится, когда возбуждение циркулирует между корой и таламусом. Таламус — своего рода маршрутизатор, который решает, как перенаправлять в кору потоки входящей информации. Когда человек закрывает глаза, ему становится нечего делать, он начинает генерировать фоновую активность, которая и вызывает альфа-ритм в коре. Кроме того, важную роль играет default mode network — сеть структур, которые активны во время спокойного бодрствования, но это уже тема для отдельной статьи.

Разновидность альфа-ритма, с которой его легко перепутать — мю-ритм. Он имеет схожие характеристики, но регистрируется в центральных областях головы, где находится моторная кора. Важная особенность — его мощность уменьшается, когда человек двигает конечностями, или даже думает о том, чтобы это сделать.

14-30 Гц — Бета-ритм. Больше выражен в лобных долях мозга. Увеличивается при умственном напряжении.

30+ Гц — Гамма-ритм. Может быть, где-то внутри мозга он и есть, но большая часть того, что можно записать с поверхности, происходит от мышц. Выяснили это следующим образом:

Нужно каким-то образом убрать мышечную активность с головы, чтобы записать ЭЭГ с мышцами и без. К сожалению, нет простого способа отключить мышцы на голове, не отключив их во всем теле. Берем ученого (никто другой на такое бы не согласился), накачиваем его миорелаксантом, в результате чего у него отключаются все мышцы. Проблема — если отключить все мышцы, в том числе диафрагму и межреберные, то он не сможет дышать. Решение — кладем его на ИВЛ. Проблема — он еще и говорить без мышц не может. Решение — наложим ему на руку жгут, чтобы туда не попадал миорелаксант, тогда он может этой рукой подавать сигналы. Проблема — если затянуть эксперимент, то рука отвалится. Решение — прекращаем эксперимент когда ученый перестает чувствовать руку, и надеемся, что все закончится хорошо. Результат — доля в спектре частот ЭЭГ больше 20 Гц на фоне миорелаксанта становится меньше в 10-200 раз, чем выше частота, тем выше падение.

Читайте также:  Лактазная недостаточность у взрослого симптомы

1-4 Гц — Дельта-ритм. Выражен во время фазы, внезапно, дельта-сна (самый глубокий сон), также повышается при стрессе.

Кроме ритмической активности, в ЭЭГ есть еще вызванная. Если мы точно знаем, в какой момент мы показываем человеку стимул (это может быть картинка, звук, тактильное ощущение и даже запах), мы можем посмотреть, какая была реакция именно на этот стимул. Соотношение сигнал-шум такого ответа по отношению к фоновой ЭЭГ довольно низкое, но если мы покажем стимул, к примеру, 10 раз, нарежем ЭЭГ относительно момента предъявления и усредним, то можно получить довольно подробные кривые, которые называют вызванными потенциалами (не путать с потенциалами действия).

Это вызванный потенциал на звук. Подробности оставим психофизиологам — тут нам достаточно понимать, что каждый экстремум что-то да означает. При достаточном усреднении будут видны ответы структур начиная от слухового нерва (I) и заканчивая ассоциативной корой (P2).

Что с ней можно сделать

Сделать можно много чего, но сегодня мы сконцентрируемся на нейрокомпьютерных интерфейсах. Это системы анализа ЭЭГ в реальном времени, которые позволяют отдавать компьютеру или роботу команды без помощи мышц — самое близкое к телекинезу, что может предоставить современная наука.

Самое очевидное, что приходит в голову — сделать интерфейс на ритмической активности. Мы же помним, что альфа-ритма мало, когда человек напряжен, и много, когда он расслаблен? Вот и расслабляйтесь. Пишем ЭЭГ, делаем преобразование Фурье, когда мощность в окне вокруг 10 герц стала выше определенного порога, зажигаем лампочку — вот и контроль компьютера силой мысли. Тот же принцип может позволить управлять другими ритмами. За счет простоты и нетребовательности к оборудованию появилось достаточно много игрушек, работающих на этом принципе — Neurosky, Emotiv, тысячи их. В принципе, если хорошо постараться, человек может научиться приходить в нужное состояние, которое будет правильно классифицироваться. Проблема потребительских девайсов в том, что они часто пишут не очень качественный сигнал, и поголовно не умеют вычитать артефакты от движения глаз и мимических мышц. В результате появляется реальная возможность научиться управлять мышцами и глазами, а не мозгом (а подсознание работает так, что чем больше стараться этого не делать, тем хуже будет получаться). Кроме того, само соотношение сигнал-шум в ритмах довольно низкое, и интерфейс работает медленно и неточно (если получится правильно угадать состояние с точностью больше 70% — это уже достижение). Да и научная база по состояниям кроме расслабления и концентрации, мягко говоря, зыбкая. Тем не менее, при правильной реализации метод может иметь свое применение.

Важный подвид интерфейсов на ритмах — представление движений. Тут человеку предлагается не воображать что-то абстрактно расслабляющее, а представлять движение, скажем, правой руки. Если делать это правильно (а научиться правильному представлению сложно), можно выявить снижение мю-ритма в левом полушарии. Точность таких интерфейсов тоже крутится вокруг 70%, но они находят свое применение в тренажерах для восстановления после инсультов и травм, в том числе при помощи различных экзоскелетов, поэтому они все равно нужны.

Другой класс ЭЭГ-нейроинтерфейсов основывается на использовании вызванной активности всех сортов. Эти интерфейсы отличаются очень высокой надежностью, при удачном стечении обстоятельств приближающейся к 100%.

Самый популярный вид нейроинтерфейсов включает в себя потенциал Р300. Он возникает тогда, когда человек пытается выделить один нужный ему стимул среди многих ненужных.

К примеру, если вот тут пытаться посчитать, сколько раз загорится буква “А”, и при этом не обращать внимания на все остальные, то в ответ на этот стимул при усреднении мы увидим красную линию, а при усреднении всех остальных — синюю. Разница между ними заметна невооруженным взглядом, и обучить классификатор, который будет их различать, не составляет особого труда.

Такие интерфейсы обычно не очень красивые, и не очень быстрые (печать одной буквы займет около 10 секунд), но могут быть полезны полностью парализованным пациентам.

Кроме того, в ИМК-Р300 есть когнитивный компонент — мало просто смотреть на букву, надо активно обращать на нее внимание. Это позволяет, при выполнении определенных условий, делать на этой технологии довольно интересные игры (но это тема для другой статьи).

За счет того, что Р300 это когнитивный потенциал, для него не очень важно, что, собственно, показывают человеку, главное, чтобы он мог на это реагировать. В результате интерфейс будет работать, даже если буквы будут сменять друг друга в одной точке — это полезно для пациентов, которые не могут двигать глазами.

Есть и другие интересные вызванные потенциалы, в частности SSVEP (ЗВПУС) — потенциалы стабильного состояния. Если искать аналогии в области связи, то Р300 работает как рация — сигналы от разных стимулов разделяются по времени, а SSVEP это классический FDMA — разделение по несущей частоте, как в GSM-связи.

Нужно показать человеку несколько стимулов, которые мигают с разными частотами. При выборе стимула, на него достаточно внимательно посмотреть, и через несколько секунд его частота магическим образом окажется в зрительной коре, откуда ее можно вытащить корреляционными или спектральными методами. Это быстрее и проще, чем считать буквы для Р300, но долго смотреть на такое мигание тяжело.

Там, где есть FDMA, там самое место CDMA:

Серое — бинарная последовательнсть, цветное — вызванная ей активность во всех каналах, карта — распределение выраженности потенциала в ЭЭГ. Видно, что максимум на затылке — в зрительных областях

Можно модулировать мигание стимулов не частотами и фазами, а ортогогнальными бинарными последовательностями, которые точно так же окажутся в зрительной коре и отклассифицируются с помощью корреляционного анализа. Это может помочь немного оптимизировать обучение классификатора и ускорить работу интерфейса — на одну букву может уходить меньше 2 секунд. За счет удачного выбора цветов можно сделать интерфейс чуть менее вырвиглазным, хотя полностью от мигания избавиться не получится. К сожалению, когнитивный компонент тут не так сильно выражен — отслеживание движений глаз дает сопоставимые результаты, но технически проще, дешевле и удобнее.

Когда я говорю о том, насколько хорошо могут работать те или иные типы интерфейсов, приходится постоянно оперировать соотношением сигнал-шум. Действительно, вызванные потенциалы имеют низкую амплитуду — около 5 микровольт, при том, что фоновый альфа-ритм запросто может иметь амплитуду в 20. Такой слабый сигнал кажется довольно сложным для классификации, но на самом деле все это довольно просто, если правильно поставить эксперимент и хорошо записать ЭЭГ. Сейчас большинство академических исследований сосредоточено в области придумывания новых классификаторов, в том числе применения нейросетей, но довольно хорошего уровеня можно достигнуть уже с самыми простыми линейными классификаторами из scikit-learn. К примеру, хороший датасет с Р300 и кодом лежит здесь.

Нейрокомпьютерные интерфейсы — развивающаяся технология, выглядит как магия, особенно для неподготовленного человека. Однако в реальности это метод, в котором много неочевидных сложностей. Секрет здесь, как и с любой технологией, заключается в том, чтобы учитывать все ограничения и находить такие сферы ее применения, в которых эти ограничения не мешают работе.

Ссылка на основную публикацию
Эндопротез zimmer материал
На нашем сайте есть отдельные статьи, посвященные эндопротезированию тазобедренного сустава, подробно описывающие процесс подготовки к операции, пребывание в клинике при...
Эмг это в медицине
Электронейромиография (ЭНМГ) – современный и высокоинформативный инструментальный метод анализа функции состояния периферической нервной системы. Исследование может состоять из оценки проводимости...
Эмметропия код по мкб 10
Анизометропия – одно из офтальмологических заболеваний, которое характеризуется разницей диоптрий глаз. В данной статье вы ознакомитесь с патологией анизометропии, причинами...
Эндорфин за что отвечает
Эндорфины – «гормоны счастья» из группы пептидных соединений, вырабатываемых нейронами головного мозга. В 1975-м году эндорфины были впервые выделены учеными...
Adblock detector