EEG -historia+podstawy W4 (m.nr2,3) Flashcards
EEG – historia
EEG – historia ma ponad 100 lat
> aktywność mózgu - Caton 1875
> rejestracja na powierzchni czaszki – Beck 1890, Berger 1927
- aktywność na poziomie spoczynkowym i niespoczynkowym trochę się różni
inne metody rejestracji aktywności nerwowej:
> single cell recording - konkretny neuron i jego aktywacja
> deep brain recording
> ECoG - elektrokortykografia - badanie śródoperacyjne -> np. przy operacji osoby z padaczką planując obszar lezji
system nazywania elektrod
system „10-20” ● F = Frontal ● P = Parietal ● T = Temporal ● O = Occipital ● C = Central ● A = Auxiliary (fronty) ● nieparzyste - L ● parzyste – R ● z - midline
EEG - jakie jest?
mierzymy bezpośrednią aktywność neuronów, bez opóźnień - to odróżnia EEG od rezonansu (utlenienie krwi)
- super rozdzielczość czasowa, możemy badać bardzo szybkie procesy
- rejestrujemy sygnał wychodzący z kory mózgowej
2 modele
(1) Model układu otwartego pola -
>charakterystyczny równoległy
układ włókien, typowy dla obszarów
korowych
>pomiar możliwy tylko gdy duże grupy komórek odbierają impulsy w sposób zsynchronizowany
>sygnał z daleka widoczny, tworzy się pole magnetyczne.
> komórki w korze ustawione równolegle. sygnał jest wzmacniany
(2) Model układu zamkniętego pola
> układ typowy dla struktur podkorowych
> z reguły brak sygnału lub sygnał bardzo słabo wyrażony w zapisie EEG
<> sygnały wzajemnie się znoszą
źródła aktywności EEG:
• komórki piramidowe w korze (aktywność innych
regionów nie jest widoczna w EEG) - komórki piramidowe dają nam sygnał EEG. ciało komórki jest dodatnie, a akson jest inaczej naładowany.
- tworzy się DIPOL ENERGETYCZNY i mamy przepływ prądu
- mamy też POLE MAGNETYCZNE - prostopadłe do elektrycznego
- EPSP + IPSP (nie potencjał czynnościowy)
- suma aktywności dużej populacji neuronów
- istotne zjawisko synchronizacji
> NAPIĘCIE - różnica potencjałów
Problem lokalizacji referencji:
- Linked Mastoid (LM)
- Averaged Reference - średni potencjał na wszystkich elektrodach. obliczamy obojętny sygnał zerowy
rozdzielczość przestrzenna / czasowa
Volume Conductance - słaba rozdz. przestrzenna; słaba lokalizacja
sygnał rzędu µV – podatność na zakłócenia
preprocessing: - przygotowanie sygnału do analizy
> reference
>filtr 0.1-0.2Hz / 30-45Hz; zero-phase
>artifact rejection - ruchy oczu, mruganie
filtry
raw –> TRANSFORMACJA FOURRIERA –> sygnał 1Hz-50Hz oraz bardzo szybkie oscylacja zostają usunięte
DOMENA CZASU –> (trans.fourriera) –> DOMENA CZĘSTOTLIWOŚCI
LP - lowpass - filtr dolnoprzepustowy (50hz)
źle dobrane filtry mogą powodować zakłócenia:
- przesuwanie się sygnału
- pojawianie się górek i dolinek
analiza spektralna EEG
power spectrum density
(spektralna widmowa gęstość mocy)
[µV2]
ABS vs REL spectral power
absolutna [µV2]
vs
relatywna moc [% mocy całego pasma przypadający na daną częstotl.]
bez nich nie dochodzi do aktywacji
pętle korowo-wzgórzowe
kora jest cały czas w komunikacji ze wzgórzem
dominujące fale snu
- theta - 3-7Hz - STAGE 1 SNU
- 12-14Hz - stage 2 snu
- delta sleep - wolnofalowy sen
- REM - aktywność podobna do osoby obudzonej
Analiza spektralna
mapa kolorków - ile sygnału w danym zakresie jest w sygnale (%pasma przypadającego na daną częstotliwość)
(np. %alphy/cała długość sygnału)
Theta
(3-7Hz)
> UWAGA! heterogeniczny funkcjonalnie; wiele generatorów może oznaczać zarówno aktywację jak i dezaktywację - nie ma prostego przełożenia
tradycyjnie wiązany ze spadkiem czujności, znużeniem (Occ, Par), sennością
gdy zadanie jest żmudne, długotrwałe, wzrasta aktywność theta. Im większe zmęczenie, tym więcej thety - głównie widać w polu potylicznym i ciemieniowym
rytm ten, zsynchronizowany z aktywnością gamma jest ważny w Working Memory (może odzwierciedlać kodowanie poszczególnych elementów)
FMO - frontal midline theta
wiele rodzajów zadań poznawczych, również uwaga
Alpha
(8-12Hz) > (synchronizacja zapisu) > synchronizacja przez generatory we wzgórzu >źródła również w korze >najmocniej zaznaczona Occ/Par >zamknięte oczy >tradycyjny marker dezaktywacji korowej (α lub α/β) >hipoteza inhibicji korowej
> blokowanie alpha:
otwarte oczy
aktywność umysłowa
senność / sen
Beta
(13-30Hz)
> (desynchronizacja zapisu)
>beta 1/2/3
> aktywacja korowa – wszelkiego rodzaju zadania kognitywne
emocje: pozytywne pobudzenie oraz negatywne (napięcie, lęk)
jak zadanie bardzo skomplikowane - FRONT
Emocjonalne - skronie
Gamma
(>30Hz)
> typowo do 50-60Hz (dla pomiaru na powierzchni skóry głowy)
do stukilkudziesięciu Hz (dla pomiaru ECoG)
> pamięć
percepcja: feature binding [40Hz]
wzrost gamma przy różnego typu zadaniach mentalnych
- np. percepcyjne (wizualne, słuchowe), matematyczne, uwagowe, uczenie, jawne zapamiętywanie, odpamiętywanie - ok 40Hz
Rytm Mu
(9-11Hz)
•zakres podobny do alpha - ALPHA KOROWA
•funkcjonalny odpowiednik „dezaktwacji korowej”
- obserwowany ponad korą motoryczną
•znika przy ruchu i planowaniu ruchu
LC
wskaźnik lateralizacji
- inna aktywacja przy różnych elektrodach lateralnych
- im bardziej pozytywny nastrój, tym bardziej aktywność beta przesunięta na lewą stronę
analiza TF
time / frequency
uwaga: analizujemy jednocześnie 2 wymiary:
- zmiany spektralnej mocy sygnału (freq) w funkcji czasu
oś x- czas
oś y - częstotliwość
ukos - 3 wymiar - intensywność
time-frequency methods
subliminal perception of emotional pictures
(12 ms then masked)
below conscious perception level
głęboko niebieskie - spadek aktywności
bliżej czerwonego - wzrost aktywności
dynamiczna charakterystyka sygnału
gdy interesują nas FAZOWE miary częstotliwości - wywołanie zmian bodźca i analiza działania - oczy zamknięte vs otwarte
Inne metody analizy spontanicznej EEG:
> Event Related Synchronization (ERS)
Event Related Desynchronization (ERD)
- większe ERD w alpha2 dla lepiej odpamiętanych słów
- różnice osoby młode/starsze
percepcja ERD: krótkotrwały, fazowy zanik alfy
Occ: pierwsze stadia percepcji
Par: uwaga, kolejne stadia
COH
(koherencja)
liniowa miara synchronizacji między poszczeg. elektrodami
wady:
>nieodporna na volume conductance,
>metoda univariate – kwestia istotności statystyk,
>brak wykrywania zależności czasowych,
>wskazuje wszystkie zależności, w tym pośrednie,
>symetryczna.
Metody klasy ‘CONNECTOME’
> DTF - Directed Transfer Function
analiza powiązań funkcjonalnych
w domenie częstotliwości
effective connectivity
zalety:
>odporna na volume conductance,
>wykrywania zależności czasowych i opóźnień,
>AR filtruje szum – bardzo duża odporność,
>metoda wielozmiennowa – duża moc testów statystycznych → wyraźna lokalizacja źródeł synchronizacji
> rozróżnia zależności bezpośrednie i pośrednie
>kierunkowość – kauzalność
>sDTF – dla sygnałów dynamicznych, niestacjonarnych
klasyfikacja kliniczna EEG
- 7.8 - spikey, sharp waves - to oznacza, że coś jest nie w porządku –> początki ataków epileptycznych
- szum, który zostaje wzmocniony, następuje sprzężenie zwrotne i aktywacja ataku epileptycznego
DIAGNOZA EPILEPSJI: rutynowe: - zamykanie/otwieranie oczu - hiperwentylacja - fotostymulacja (1, 5, 10, 15, 20 Hz) - deprywacja senna
