Elektroencefalogram av hjärnan - handlingsprincip och tillämpningsmetoder

Om en person, som är i ett tillstånd av mental och fysisk vila, applicerar elektroder på huvudet och genom en förstärkare ansluter dem till en inspelningsenhet, kan du fånga elektriska vibrationer… Dessa vibrationer har sitt ursprung i hjärnbarken och är förknippade med speciell nervös aktivitet. De registreras också direkt från hjärnan när skallen öppnas under operationen.

Närvaron av rytmiska, spontant uppträdande elektriska svängningar i hjärnan fastställdes 1875 av den ryske fysiologen V. Ya Danilevsky och den engelske vetenskapsmannen Richard Cato, oberoende av varandra, och experimenterade på djur med öppen skalle.

Det visades senare att det var möjligt att registrera elektriska strömmar i hjärnan genom huden och benen på den intakta skallen. Detta fungerade som grunden för övergången till studiet av dessa fenomen hos människor.

Den mest intressanta egenskapen hos den mänskliga hjärnans elektriska vibrationer är deras karaktäristiska, nästan regelbundna rytm med en frekvens på cirka 10 Hz - dessa är de så kallade alfavågorna.I deras bakgrund är mer frekventa svängningar synliga - betavågor vid 13 - 30 Hz och gammavågor vid 60 - 150 Hz och uppåt. Långsammare svängningar observeras också - vågor på 1 - 3 - 7 Hz.

Hjärnans elektriska vågform kallas ett elektroencefalogram, och den gren av elektrofysiologi som studerar mönstren för elektrisk aktivitet i hjärnan kallas elektroencefalografi (EEG).Electroencefalogram lämpar sig för Fourier matematisk analys.

Elektroencefalografi är av stor betydelse för teoretiska studier av hjärnans aktivitet, såväl som för praktiska syften att diagnostisera hjärnsjukdomar.

För att skydda föremålet från externa elektromagnetiska fält placeras det i ett avskärmat rum. Källor till fel i elektroencefalograminsamling: hud- och muskelpotential, elektrokardiogram, arteriell pulsering, elektrodrörelse, ögonlocks- och ögonrörelser och förstärkarljud.

Det bästa elektroencefalogrammet erhålls från en person i fullständig vila: en person sitter eller ligger bättre (men sover inte) i ett avskärmat ljudisolerat mörkt rum i en bekväm position, isolerad från yttre stimuli och i fullständig vila.

Denna omständighet är mycket viktig. Ofta hos personer som kommer till studien för första gången är det svårt att registrera ett elektroencefalogram på grund av deras vaksamhet och rädsla för en ovanlig miljö.

Människor skiljer sig från varandra i sina inneboende EEG-egenskaper. I vissa är det väldigt lätt att upptäcka den korrekta rytmen av alfavågor, i andra registreras det inte alls.

Elektroencefalogram skiljer sig också i form, amplitud, varaktighet, regelbundenhet hos alfavågor, såväl som i placering, antal och intensitet för andra vågor - beta, delta och gamma.

Det är intressant att notera den överraskande konstansen hos de grundläggande egenskaperna hos det mänskliga elektroencefalogrammet, etablerat genom upprepade studier under många månader.

Det är vanligtvis möjligt att veta i förväg hur snart ett vanligt elektroencefalogram kommer att etableras i ett väl studerat ämne och vad hans karakteristiska egenskaper är. Men tillsammans med den stora beständigheten hos de utmärkande särdragen hos det individuella elektroencefalogrammet hos en frisk person, finns det också en stor fysiologisk variation av det, även under samma dag.

Ett oumbärligt villkor för att få ett regelbundet elektroencefalogram av en person är den exceptionella vilan av den vakna hjärnan. Det är förståeligt hur svårt det kan vara att uppnå detta i ett energiskt tillstånd och stänga av hjärnaktiviteten.

Genom att i timmar, dag efter dag, observera de elektriska vibrationerna som uppstår i en persons hjärnbark kan man se att hjärnan ofta är som en spegel, som reflekterar vad man gör för tillfället.

Ibland försvinner de regelbundna rytmerna i hjärnan plötsligt av sig själva, eller så uppstår högfrekventa svängningar eller speciella muskelströmmar. Det betyder att personen tänkte på något, gjorde någon rörelse, föreställde sig något. Variabiliteten hos elektroencefalogrammet återspeglar fluktuationer i det centrala nervsystemets excitabilitet.

Om du ber en person att utföra något mentalt arbete, till exempel att lösa ett problem som representerar en svår situation, kan du observera försvinnandet av den vanliga rytmen av alfavågor och uppkomsten av högfrekventa svängningar. Under intensivt mentalt arbete ersätts alfavågor av högfrekventa urladdningar på 500-1000 Hz, som varar under hela den mentala aktivitetens varaktighet, efter att alfavågorna har upphört att återställas.

Högfrekventa svängningar i samband med mental aktivitet kan pågå under lång tid. Hos en elev som vanligtvis etablerar en normal hjärnrytm blir det svårt att registrera ett EEG — endast högfrekventa svängningar observeras. Det visade sig att han var upptagen med att förbereda sig inför proven under sina dagar utan experiment.

Hos en annan patient som hade ett normalt regelbundet elektroencefalogram med förvånande lätthet observerades endast högfrekventa svängningar en gång. Det visade sig att han hade ritat i två timmar innan experimentet.

I allmänhet är en normal rytm av alfavågor karakteristisk för den mänskliga hjärnan i ett lugnt tillstånd, och högfrekventa oscillationer, beta- och gammavågor, är förknippade med dess aktivitet.

Hjärnans rytmiska aktivitet, förutom motorområdet, börjar hos en person bara en månad efter födseln; det utvecklas, tydligen, samtidigt med kortikal aktivitet när barnet börjar känna igen och greppa föremål.

Eftersom det i denna ålder skiljer sig från vuxnas, förändras elektroencefalogrammet gradvis, först vid 11-12 års ålder närmar det sig normen för en vuxen.Hjärnans rytmiska aktivitet fortsätter i sömnen, men förändras, blir mer förenklad och mjuka, långsamma vibrationer uppstår.

Det är intressant att notera att rytmen i den sovandes hjärna inte störs, till exempel av ljudet från en bil från nästa rum eller ljudet av en tuta från gatan, men om ett ljud hörs i rummet, t.ex. till exempel susandet av papper, förknippat med det faktum att det finns någon i rummet. den sovandes hjärna förändras. Detta beror på närvaron av «observationspunkter i hjärnan», som är vakna under en persons sömn.

Med hjälp av den elektroencefalografiska metoden är det möjligt att objektivt observera och registrera dessa komplexa förändringar i hjärnaktivitet som är förknippade med en viss subjektiv känsla.

Vid hjärnsjukdom uppträder vågor av en speciell form och varaktighet. Vid hjärntumörer uppstår långsamma vågor med en frekvens på 1-3 Hz, som han kallar deltavågor. Deltavågor registreras när de plockas upp från punkten på skallen direkt ovanför tumören, medan normala vågor registreras när de tas upp från andra delar av hjärnan som inte tas upp av tumören. Utseendet på deltavågor i den del av hjärnan som påverkas av tumören bestäms av degenerationen av cortex på denna plats.

På detta sätt hjälper elektroencefalogrammet att känna igen förekomsten av en tumör och dess exakta plats. Deltavågor i elektroencefalogrammet finns också i andra patologiska tillstånd i hjärnan.

I vissa trauman: patologiska deltavågor observeras i elektroencefalogrammet många år efter en huvudskada.

Den mänskliga hjärnans rytmer förändras eller försvinner helt med en medvetslöshet orsakad av olika orsaker, de förändras med brist på syre. Således, i experiment som studerar effekten av att andas in en blandning av luft med en minskad andel syre, vilket orsakat medvetslöshet registreras grupper av spikliknande vågor, exceptionellt spänningsmässigt, som om hjärnan har tappat någon form av broms.

Samma spastiska långsamma vågor har registrerats hos personer som är medvetslösa från hjärnskakning direkt efter en huvudskada. I vissa hjärnsjukdomar registreras högfrekventa potentialer (till exempel vid schizofreni) eller i växlingen av långsam våg och våg (vid epilepsi).

Metoden för elektroencefalografi är väsentlig för diagnos och studie av hjärnsjukdomar. När det gäller den teoretiska betydelsen öppnar elektroencefalografi, som gör det möjligt att registrera tillståndet av excitabilitet i hjärnbarken, tillgång till direkt studie av processerna för excitation och hämning i den mänskliga hjärnan, vars förhållande anses vara de viktigaste mekanismerna för nervös aktivitet .