تخطيط أمواج الدماغ

تخطيط أمواج الدماغ (EEG) (بالإنجليزية: Electroencephalography) هي طريقة غير متوغلة عادةً (مع ذلك، تستعمل عادة أقطاب متوغلة في تطبيقات خاصة) ، لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ على طول فروة الرأس. ويقيس تخطيط أمواج الدماغ التقلبات في الجهد الناتجة عن تيارات أيونية في عصبونات الدماغ. يشار إلى هذه التقنية في المجالات السريرية إلى أنها تسجيلٌ للنشاط الكهربائي التلقائي للدماغ خلال فترة من الزمن،  ويقاس بواسطة عدة أقطاب موضوعة على فروة الرأس، وتركز الاستعمالات التشخيصية بشكل عام على المحتوى الطيفي لتخطيط أمواج الدماغ، أي نوع التذبذات العصبية التي يمكن أن تظهر في إشارات التخطيط الدماغي.
يستعمل تخطيط الدماغ بشكل كبير لتشخيص الصرع، الذي يسبب أنماطاً غير طبيعية في قراءة التخطيط الدماغي. تستعمل هذه الآلية أيضا لتشخيص اضطرابات النوم، الغيبوبة، الاعتلالات الدماغية، والموت الدماغي. كان التخطيط الدماغي يستعمل كطريقة تشخيص أولى للأورام والسكتة وغيرها من اضطرابات الدماغ البؤرية، إلا أن استعمالها قد تضائل مع مجيء تقنيات تصوير تشريحية عالية الدقة مثل: التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتصوير المقطعي المحوسب (CT). بغض النظر عن الدقة المكانية المحدودة، ولا زال تخطيط الدماغ أداة قيمة في مجالات البحث والتشخيص، وبشكل خاص عند الحاجة إلى دقة زمانية بمقدار جزء من الألف من الثانية والتي لا توفرها تقنيات أخرى مثل الرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي.
ومن مشتقات تخطيط أمواج الدماغ ما يعرف بالجهود المُثارة (EP)، التي تتضمن معادلة نشاط تخطيط أمواج الدماغ ليكون مثبتا زمنياً مع التعريض لمحفز معين (محفز بصري، أو لمسي، أو سمعي). وتشير الجهود المرتبطة بحدث (ERP) إلى استجابات تخطيط أمواج الدماغ المعدالة الذي هو مثبت زمنياً لعمليات أكثر تعقيداً للمحفزات؛ تستعمل هذه التقنية في العلوم الاستعرافية، علم النفس المعرفي، وأبحاث فسيولوجيا علم النفس.

الاستعمال البحثي

تستعمل تخطيط أمواج الدماغ ودراسة الجهود المتعلقة بحدث (ERPs) ذات العلاقة بشكل كبير في أبحاث علم الأعصاب، العلم الاستعرافي، علم النفس المعرفي، اللغويات العصبية، وفسيولوجيا علم النفس. كثير من تقنيات تخطيط الدماغ المستعملة في الأبحاث ليست موحدة بما يكفي للاستعمال السريري.

آلية العمل

يتم المحافظة على الشحنة الكهربائية للدماغ من خلال مليارات من الخلايا العصبية. الخلايا العصبية مشحونة كهربائيا (مستقطبة) من خلال البروتينات الناقلة في الغشاء الخلوي، حيث تقوم بضخ الايونات عبر أغشيتها. تقوم الخلايا العصبية باستبدال الأيونات بشكل ثابت مع المحيط الخارجي للخلية، على سبيل المثال للمحافظة على جهد الراحة و نشر جهود الفعل. الايونات ذات الشحنة المتشابهة تتنافر مع بعضها البعض، فعندما يتم اخراج عدد كبير من الايونات خارج الخلايا العصبية في نفس الوقت, تقوم الايونات بدفع الايونات المجاورة لها فتقوم الاخرى بدفع ما يجاورها و هكذا على شكل موجة. تعرف هذه العملية بحجم التوصيل. عندما تصل موجة الايونات للأقطاب الموجودة على فروة الرأس، تقوم بدفع و سحب الالكترونات على الجزء المعدني على الأقطاب. وبما أن المعدن موصل سهل للدفع و السحب، يمكن قياس الفرق في جهد الدفع او السحب بين أي قطبين من خلال جهاز الفولتميتر. تسجيل هذه الجهود مع الوقت يعطينا تخطيط الدماغ.
الجهد الكهربائي الناشئ من خلية عصبية واحدة صغير جدا ليتم التقاطه بواسطة (EEG) و (MEG). بالتالي فإن نشاط (EEG) يعكس دائما مجموع الاف او ملايين الخلايا العصبية المتزامنة ذات الاتجاه المكاني المتماثل. اذا كانت الخلايا العصبية لا تمتلك نفس الاتجاه المكاني، فإن ايوناتها لا تصطف و لا تنتج أمواجا يمكن قياسها. يعتقد أن الخلايا العصبية الهرمية الموجودة في قشرة الدماغ تنتج معظم اشارت ال (EEG) لأنها مصطفة بانتظام و تنطلق معا. لأن حقول الجهد تقل مع مربع المسافة، فإن كشف النشاط الناشئ من مصادر عميقة أصعب مقارنة مع التيارات القريبة من الجمجمة.
يظهر نشاط ال (EEG) لفروة الرأس ذبذبات على ترددات متنوعة. العديد من هذه الذبذبات تتميز بنطاقات تردد معينة، توزيعات مكانية، بالإضافة إلى انها مرتبطة بحالات مختلفة من عمل الدماغ (مثل المشي و مراحل النوم المختلفة). تمثل هذه الذبذبات نشاطات متزامنة لشبكة من الخلايا العصبية. بعض الشبكات العصبية التي يكمن وراءها بعض الذبذبات مفهومة (مثل الرنين المهادي القشري يكمن وراء تموجات النوم)، بينما العديد منها غير مفهومة (مثل النظام الذي ينتج الايقاع الاساسي الخلفي). أحد الابحاث الذي يدرس ال (EEG) و ارتفاعات الخلايا العصبية وجد أن العلاقة بينهما هي علاقة معقدة, والمزج بين طاقة ال (EEG) في حزمة جاما و الحالة في حزمة دلتا يرتبطون بقوة مع نشاط الخلية العصبية الغزلية.

الطريقة

في ال (EEG) التقليدي لفروة الرأس، يتم التسجيل من خلال وضع اقطاب على فروة الرأس مع جل او لاصق موصل، عادة يوضع ذلك بعد تحضير منطقة فروة الرأس بكشط خفيف لتقليل الممانعة الناتجة عن خلايا الجلد الميتة. العديد من الانظمة عادة تستخدم اقطاب، كل منها متصل بسلك منفرد. بعض الانظمة تستخدم قبعات أو شبكات والتي توضع فيها الأقطاب؛ وهي شائعة خاصة عند الحاجة إلى صفوف من الاقطاب عالية الكثافة.
يتم تحديد مواقع و أسماء الاقطاب من خلال نظام 10-20 العالمي لمعظم التطبيقات السريرية و البحثية (إلا في حالة استخدام الصفوف عالية الكثافة). يضمن هذا النظام توحيد أسماء الاقطاب في جميع المختبرات. في معظم التطبيقات السريرية، يتم استخدام 19 قطب تسجيل (بالإضافة إلى أرض ونظام مرجعي). عدد أقل من الاقطاب تستخدم عادة لتسجيل تخطيط الدماغ من حديثي الولادة. اقطاب اضافية يمكن اضافتها للنظام في بعض التطبيقات البحثية او السريرية لزيادة الدقة المكانية لمنطقة معينة من الدماغ. الصفوف عالية الكثافة (عادة عن طريق القبعة او الشبكة)، يمكن أن تحتوي حتى 256 قطب، أكثر او أقل موزعة بالتساوي حول فروة الرأس.
كل قطب يتصل بمدخل واحد لمكبر تبايني (مكبر واحد لكل زوج من الأقطاب)؛ و يتم ربط قطب نظام مرجعي شائع بالمدخل الاخر لكل مكبر تبايني. هذه المكبرات تكبر فرق الجهد بين القطب الفعال و القطب المرجعي (عادة من 1000_100,000 مرة, او 60-100 ديسيبل من زيادة الجهد). في ال (EEG) التناظري، ترشح الإشارة بعد ذلك (الفقرة التالية)، و تخرج إشارة التخطيط على شكل انحرافات اقلام على ورقة تمر تحتها.
معظم انظمة ال (EEG) هذه الايام رقمية، ورُقّمت الإشارة المكبرة من خلال محوّل تناظري رقمي، من بعد المرور خلال مرشح مضاد للتشويش. المعاينة التناظرية لرقمية تحدث على 256-512 هيرتز في جهاز ال (EEG) لفروة الرأس؛ تستخدم نسب معاينة حتى 20 كيلو هيرتز في بعض التطبيقات البحثية.
يمكن استخدام مجموعة من عمليات التنشيط خلال عملية التسجيل. هذه العمليات يمكن ان تحفز نشاط عادي أو غير عادي لل (EEG) بحيث لا ترى بطرق اخرى. هذه العمليات تتضمن فرط التهوية، تحفيز ضوئي (من خلال ضوء صاعق)، اغلاق العين، النشاط العقلي، النوم وقلة النوم. خلال متابعة مرض الصرع (في نزيل مستشفى)، قد يتم سحب أدوية نوبات التشنج المتخصصة من المريض.
يتم تخزين إشارة ال (EEG) الرقمي الكترونيا ومن الممكن ترشيحها لعرضها. الضبط النموذجي لمرشح الترددات العالية و مرشح الترددات المنخفضة هو 0.5-1 هيرتز و 35-70 هيرتز، على التوالي. يرشح مرشح الترددات العالية عادة الشوائب البطيئة, كالإشارات الجلفانية الإلكترونية وشوائب الحركة، بينما مرشح الترددات المنخفضة يرشح الشوائب ذات الترددات العالية، كإشارات التخطيط العضلي الالكتروني. مرشح اضافي عادة يستخدم لإزالة الشوائب الناتجة عن خطوط الطاقة الكهربائية (60 هيرتز في الولايات المتحدة و 50 هيرتز في عدد من الدول الأخرى).
تتم معالجة إشارة ال (EEG) من خلال برمجيات EEG المتوفرة مجانا مثل EEGLAB و Neurophysiological Biomarker Tool Box.
كجزء لتقييم جراحة الصرع، قد يكون من الضروري وضع اقطاب قريبة من سطح الدماغ و تحت سطح الام الجافية. يحدث هذا من خلال ثقب حفرة او حج القحف. تعود هذه العملية ل " التخطيط الكهربائي لقشرة الدماغ(ECoG), داخل الجمجمة (IEEG) او تحت الام الجافية (SD-EEG). اقطاب عميقة يمكن وضعها داخل أجزاء الدماغ، مثل اللوزة الدماغية و قرن امون، التي تعتبر بؤر صرع شائعة والتي من الممكن ان لا ترى بشكل واضح من خلال ال (EEG) لفروة الرأس. تُعالج إشارة التخطيط الكهربائي لقشرة الدماغ بنفس طريقة ال (EEG) الرقمية لفروة الرأس (في الأعلى)، بالإضافة للقليل من الحذر. يُسجلECoG عادة عند درجات معاينة اعلى من ال (EEG) لفروة الرأس بسبب متطلبات مبرهنة المعاينة- أن إشارة تحت الام الجافية تتكون من كميات كبيرة من المكونات عالية التردد. ايضا، العديد من الشوائب التي تؤثر على (EEG) لفروة الرأس لا تؤثر على (ECoG)، وبالتالي لا توجد حاجة لعرض المرشح عادة.
اشارات ال (EEG) النموذجية للإنسان تتراوح بين 10-100 ميكروفولت في مقدارها عندما تقاس من فروة الرأس(31) و حوالي 10-20 ملي فولت عندما تقاس من الاقطاب الموجودة تحت الام الجافية.
بما أن إشارة جهد ال (EEG) تمثل الفرق في الجهد بين قطبين، فإنه يمكن ضبط عرض ال (EEG) لقارئ تخطيط امواج الدماغ في عدة طرق. يسمى تمثيل قنوات ال (EEG) بالمونتاج.
المونتاج المتسلسل
تمثل كل قناة (على شكل موجة) الاختلاف بين قطبين متجاورين. تتكون عملية المونتاج الكلية من سلسلة من هذه القنوات. على سبيل المثال، تمثل قناة "Fp1-F3" فرق الجهد بين قطب Fp1 و قطب F3. و تمثل القناة التالية في المونتاج "F3-C3" فرق الجهد بين F3 و C3, وهكذا خلال جميع صفوف الاقطاب.
المونتاج المرجعي
تمثل كل قناة الفرق بين قطب معين و قطب مرجعي مخصص. لا يوجد موقع نموذجي للقطب المرجعي، لكنه في مواقع مختلفة عن مواقع أقطاب التسجيل. يستخدم عادة مواقع وسطية لأنها لا تقوم بتكبير الإشارة نصف دائرة واحدة على عكس الاخرين. تعد "الاذان المتصلة" مرجع شائع اخر، و هو عبارة عن معدل فيزيائي او رياضي للاقطاب المتصلة بشحمتي الاذن او الزوائد اللحمية.
مونتاج المرجع المتوسط
يتم تجميع و اخذ متوسط جميع نتائج المكبرات، وتستخدم هذه الإشارة الوسطية كمرجع شائع لكل قناة.
المونتاج اللابلاسي
تمثل كل قناة الفرق بين القطب والمتوسط المرجح للاقطاب المجاورة.
عند استخدام ال (EEG) التناظري (الورقي)، يستطيع التقني التغيير بين المونتاجات المختلفة خلال عملية التسجيل لإظهار أو لتمييز أفضل لخصائص معينة لل (EEG). جميع الاشارات في ال (EEG) الرقمي مرقمة و مخزنة في مونتاج معين (عادة المونتاج المرجعي)؛ بما ان أي مونتاج يمكن أن يُبني رياضيا من أي مونتاج آخر، فيمكن عرض ال (EEG) بواسطة جهاز تخطيط امواج الدماغ في أي مونتاج عرض مرغوب به.
يُقرأ ال (EEG) من قبل متخصص في فسيولوجيا الاعصاب أو عالم اعصاب (يعتمد ذلك على العرف المحلي او القوانين المتعلقة بالتخصصات الطبية)، ويفضل عادة من تلقى تدريبا خاصا في تحليل ال (EEG) لأغراض سريرية. يحدث هذا من خلال الفحص البصري للأشكال الموجية، تسمى العناصر الرسومية. استخدام الكمبيوتر لمعالجة اشارات ال (EEG) يعرف أيضا بتخطيط امواج الدماغ الكمي- والذي يعتبر استخدامه في الاغراض السريرية موضع جدل (على الرغم من استخدماته المتعددة للأغراض البحثية).

القيود

لدى ال (EEG) العديد من القيود. أهمها ضعف الدقة المكانية. يعد ال (EEG) الأكثر حساسية لمجموعة معينة من الجهود البعد تشابكية العصبية, يتم توليد هذه الجهود في طبقات سطحية لقشرة الدماغ، و على قمم التلافيف العصبية مرتكزة مباشرة على الجمجمة وعلى محور الجمجمة. الزوائد الشجرية للخلية العصبية، والتي توجد على عمق أكبر في قشرة الدماغ، داخل الأتلام، في الوسط أو في الأجزاء العميقة (مثل التلفيف الحزامي أو قرن امون)، أو تنتج تيارات مماسية للجمجمة، تساهم بمقدار ضئيل جدا في اشارات ال (EEG).
لا تلتقط تسجيلات ال (EEG) جهود فعل المحاور العصبية مباشرة. يُمثَّل جهد الفعل بشكل صحيح على شكل تيار رباعي الاقطاب، مما يعني أن الحقل الناتج يقل بشكل اسرع مقارنة مع الحقول التي تنتجها التيارات ثنائية الاقطاب للجهود البعد تشابكية. بالإضافة لذلك، بما أن ال (EEG) تمثل متوسطات الاف الخلايا العصبية، فمن الضروري وجود تجمعات كبيرة من الخلايا العصبية التي تعمل بشكل متناسق لتسبب انحرافا شديدا على التسجيلات. تتميز جهود الفعل أنها سريعة جدا، و نتيجة لذلك، فإن فرص تجميع الحقول ضئيلة. على الرغم من ذلك، فإن الخلايا العصبية العكسية، التي تمتاز بزوائد عصبية ذات تيار ثنائي اقطاب أطول, يمكن التقاطها بواسطة اقطاب ال(EEG) و تمثل مؤشر دقيق لحدوث الناتج العصبي.
لا يقتصر عمل ال (EEG) على التقاط تيارات الزوائد العصبية بشكل حصري تقريبا كمعاكسة لتيارات المحاور العصبية فحسب، لكنه أيضا يظهر تفضيلا لنشاط تجمعات من التشعبات العصبية المتوازية و تنقل التيارات بنفس الاتجاه وفي نفس الوقت. تمد الخلايا العصبية الهرمية الخاصة بالطبقات القشرية رقم 2,3و 5 التشعبات العصبية القمية إلى الطبقة الأولى. التيارات التي تحرك هذه العمليات للأعلى و الاسفل هي نفسها المسؤولة عن معظم الاشارات الناتجة عن تخطيط امواج الدماغ.
بالتالي، يزود ال (EEG) معلومات ذات انحياز كبير لاختيار انواع الخلايا العصبية، وبشكل عام لا يجوز استخدامها كمرجع شامل لنشاط الدماغ. طبقة السحايا، السائل المخي الشوكي، والجمجمة "يلطخون" إشارة ال (EEG)، حاجبة مصدره الداخل قحفي.
من المستحيل رياضيا اعادة بناء مصدر فريد للتيار الداخل قحفي لإشارة معطاة من ال (EEG) ،بما أن بعض التيارات تنتج جهود فعل التي تلغي بعضها الاخر. وهذا يسمى بالمشكلة العكسية. على الرغم من ذلك، فإن تم القيام بعمل كثير لانتاج تقييم واضح تقدر، على الأقل، لثنائي قطب كهربائي موضعي والذي يمثل التيارات المسجلة.

EEG ضد fMRI, fNIRS و PET

يمتلك ال (EEG) نقاط قوة عديدة كأداة لاكتشاف النشاط الدماغي. تستطيع تقنيات تخطيط الدماغ الكشف عن التغيرات التي تحدث خلال أجزاء بالألف من الثانية، بحيث يعتبر جيدا عند الاخذ بعين الاعتبار أن جهد الفعل يحتاج ل 0.5-130 جزء بألف من الثانية للانتشار خلال خلية عصبية واحدة، وذلك تبعا لنوع الخلية العصبية. لدى بعض الطرق الاخرى للكشف عن النشاط الدماغي, مثل PET و fMRI دقة زمنية تتراوح بين الثواني و الدقائق. يقيس ال (EEG) نشاط الدماغ الكهربائي بشكل مباشر، بينما الطرق الاخرى تسجل التغيرات في تدفق الدم (مثل SPECT, fMRI )، او النشاط الايضي مثل (PET, NIRS)، والتي تعد من العلامات غير المباشرة لنشاط الدماغ الكهربائي. يمكن استخدام ال (EEG) و ال (fMRI) معا، بالتالي فإنه من الممكن تسجيل معلومات ذات دقة زمنية عالية وفي نفس الوقت ذات دقة مكانية عالية، ومع ذلك، بما البيانات المأخوذة من كل منها تحدث في اوقات مختلفة، فإن مجموعة البيانات لا تمثل بالضرورة تماما نفس النشاط الدماغي. هناك مجموعة من المصاعب الفنية مصاحبة لهذا المزج، تتضمن الحاجة لازالة شائبة تدرج ال (MRI) الناتجة خلال تحصيل ال (MRI) و شوائب تخطيط القلب البالستي (الناتج من الحركة النبضية للدم و الانسجة) من ال (EEG). بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحفيز تيارات لنقل اسلاك اقطاب ال (EEG) من خلال الحقل المغناطيسي لل (MRI).
يمكن استخدام ال (EEG) بالتزامن مع ال (NIRS) دون صعوبات تقنية كبيرة. لا يوجد تأثير لهذه الطرق على بعضها الآخر، وتعطي قياسات مشتركة تعطي معلومات مفيدة حول النشاط الكهربائي بالإضافة إلى ديناميكا الدم الموضعية.

EEG ضد MEG

يعكس ال (EEG) نشاط المشابك العصبية ذات العلاقة الناتجة عن الجهود البعد تشابكية العصبية للخلايا العصبية القشرية. لا تسهم التيارات الايونية المتضمنة في توليد جهود فعل سريعة بشكل كبير في جهود الحقل المعادلة التي تمثل ال( EEG).بشكل ادق، يُعتقد أن الجهود الكهربائية لفروة الرأس التي تنتج ال (EEG) تحدث من خلال تيارات ايونية خارج خلوية تحدث بواسطة النشاط الكهربائي للتشعبات العصبية، بينما الحقول التي تنتج اشارات تخطيط امواج الدماغ المغناطيسية مرتبطة بالتيارات الايونية الداخل خلوية. are associated with intracellular ionic currents .
يمكن تسجيل ال (EEG) بنفس الوقت مع ال (MEG)، بالتالي يمكن دمج المعلومات الناتجة عن التقنيات المكملة ذات الدقة الزمنية العالية.
تتم تطبيق دراسات عن المحاكاة الرقمية ل(EEG) 
و (MEG). مثل Dr. Oguz Tanzer, Ph.D. Thesis.

الشوائب البيئية

بالإضافة للشوائب الناتجة عن طريق الجسم، العديد من الشوائب تأتي من خارج الجسم ايضا. حركة المريض، او حتى وضع الاقطاب، من الممكن ان تتسبب في فرقعات الأقطاب، مسامير ناتجة من التغير اللحظي في مقاومة القطب. التثبيت السيء لأقطاب التخطيط الدماغي من الممكن ان يسبب شوائب ذات مدى بين 50 حتى 60 هيرتز، بالاعتماد على تردد النظام المحلي. مصدر ثالت له تأثير محتمل وجود القطارة الوريدية، تسبب انفجارات ذات جهد منخفض، سريعة، وايقاعي، ومن الممكن قراءتها على انها مسامير بشكل خاطئ.

تصحيح الشوائب

مؤخرا, تم استخدام تقنيات تحليل المكونات المستقلة ICA لتصحيح او ازالة الملوثات في تخطيط امواج الدماغ. تحاول هذه التقنيات منع خلط اشارات التخطيط الدماغي بعدد من المكونات الاساسية. هناك العديد من خوارزميات الفصل المصدرية، تفترض عادة طبيعية و تصرفات متنوعة لتخطيط الدماغ. بغض النظر عن ذلك، إن المبدأ خلف أي طريقة، تسمح بإعادة خلط المكونات التي تنتج قراءة نظيفة فقط في تخطيط الدماغ من خلال تصفير اوزان المواد غير المرغوب فيها. تم تطوير طرق اوتوماتيكية لرفض الشوائب، تستخدم طرق تحليل المكونات المستقلة.
في السنوات الاخيرة الماضية، بمقارنة المعلومات بين الاشخاص المصابين بالشلل و غير المصابين، يعد التلوث بالعضلات لتخطيط الدماغ شائع أكثر من ما كان معتقدا، خاصة في نطاق جاما ما فوق 20 هيرتز. على الرغم من ذلك، يظهر سطح لابلاس فعالية في ازالة شوائب العضلات، خصوصا للاقطاب المركزية، والتي تعد من اقوى الملوثات. المزج بين سطح لابلاس والتقنيات الأوتوماتيكية، اثبتت فعاليتها في الدراسات الحديثة في ازالة مكونات العضلات باستخدام تحليل المكونات المستقلة.

نشاط غير طبيعي

يقسم النشاط الغير طبيعي إلى نشاط صرعي الشكل و نشاط غير صرعي الشكل. و من الممكن تقسيمها ايضا إلى بؤرية أو منتشرة.
تمثل المخرجات صرعية الشكل البؤرية جهودا سريعة ومتزامنة في عدد كبير من الخلايا العصبية في مناطق معينة في الدماغ. و تحدث على شكل نشاط بين نشبي، بين التشنجات، و تمثل منطقة من التهيج القشري، الذي تعرض مسبقا لتشنجات صرعية. لا يمكن الاعتماد على المخرجات البين نشبية لتحديد اذا كان الشخص يعاني من الصرع، او تحديد مصدر التشنجات. (اقرأ الصرع البؤري)
تمتلك المخرجات العامة صرعية الشكل حد اقصى أمامي، لكن يمكن رؤيتها بشكل متماثل في جميع اجزاء الدماغ. و تمثل تشخيص قوي للصرع العام.
يحدث النشاط البؤري غير صرعي الشكل غير الطبيعي في مناطق الدماغ التي تعاني من دمار مركزي لقشرة الدماغ او المادة البيضاء. و تتكون من زيادة في الايقاعات الترددية البطيئة، او فقدان في الايقاعات الترددية العالية الطبيعية. كما يظهر على شكل انخفاض بؤري او غير جانبي في سعة إشارة تخطيط الدماغ (EEG).
يظهر النشاط غير صرعي الشكل المنتشر غير الطبيعي كإيقاعات بطيئة منتشرة بشكل غير طبيعي، او انخفاض جانبي للإيقاعات الطبيعية، مثل (PBR).
تستخدم اقطاب تخطيط الدماغ داخل قشرة الدماغ جنبا لجنب مع الاقطاب تحت السحائية لتميز وتفصل الشوائب من صرعي الشكل وغيرها من الاحداث العصبية الشديدة.
حصلت قياسات أكثر حداثة للإشارات غير الطبيعية في تخطيط الدماغ على الانتباه مؤخرا كمؤشرات حيوية طبيعية محتملة لاضطرابات مختلفة مثل مرض الزهايمر.

الاتصال عن بعد

رصد مكتب ابحاث الجيش الأمريكي في عام 2009 مبلغ 4 مليون دولار للباحثين في جامعة كاليفورنيا في ايرفين، لتطوير تقنيات معالجة تخطيط امواج الدماغ، للتعرف على روابط الكلام التخيلي و اتجاه معتمد لتمكين الجنود من التواصل في ساحة المعركة من خلال اعادة تشكيل محوسبة لمجموعة من اشارات التخطيط الدماغي لأعضاء الفرقة، على شكل اشارات مفهومة مثل الكلمات.

تاريخ

تم تفصيل التاريخ التالي بواسطة باربارا سوارتز في تخطيط امواج الدماغ و فسيولوجيا الاعصاب السريرية. في عام 1875, رتشارد كاتون (1842-1926), فيزيائي يعمل في ليفربول. عرض مكتشفاته حول الظاهرة الكهربائية لأنصاف الكرات الدماغية المكشوفة للأرانب و القرود, في المجلة الطبية البريطانية. في عام 1890, نشر الفسيولوجي البولندي ادولف بيك حول النشاط الكهربائي التلقائي لدماغ الارانب و الكلاب, ويتضمن التذبذبات الايقاعية التي تتنبه بالضوء. بدأ بيك تجاربه على النشاط الكهربائي للدماغ على الحيوانات. وضع الاقطاب مباشرة على سطح الدماغ لفحص تحفيزات الجواس. مشاهداته حول تغيرات نشاط الدماغ ادى ال مفهوم امواج الدماغ.
في عام 1912, نشر الفسيولوجي الروسي فلاديمير فلاديميروفتش نيملنسكي أول تخطيط دماغ للحيوانات والجهود المحفزة للثدييات (الكلاب). في عام 1914, صور نابوليون سابولنكي و جيليسكا-ماسيزنيا تسجيل EEG لتشنجات محفزة تجريبيا.
سجل الفسيولوجي و عالم النفس الألماني هانز بيرجر (1873-1941) أول EEG للإنسان عام 1924. بالتوسع على الاعمال السابقة على الحيوانات من خلال ريتشارد كاتون و غيره, اخترع بيرجر جهاز تخطيط امواج الدماغ. (اعطى الجهاز اسمه), اختراع وصف على انه ( واحد من أكثر التطورات المدهشة, الرائعة و اللحظية في تاريخ الاعصاب السريرية). تم تأكيد اختراعاته في البداية من خلال العالم البريطاني ادغار دوغلاس ادريان و B.H.C ماثيو عام 1934, كما قاموا بتطويره.
في عام 1934,اثبت فيشر و لوين باك السامير الصرعية الشكل. وفي عام 1935, وصف دافس و لينوكس الموجات المسمارية البين نشبية و نمط الثلاث دوائر لغياب التشنجات السريرية, وهو من بدأ في حقل تخطيط امواج الدماغ. في عام 1936 سجل جبس و جاسبر المسامير بين النشبية كمميز مركزي لمرض الصرع. في نفس العام, افتتح مستشفى ماساتشوستس العام أول مختبر لتخطيط امواج الدماغ.
طور فرانكلين اوفنر (1911-1999) بروفيسور في الفيزياء الحيوية في جامعة نورث ويسترن نوع من تخطيط امواج الدماغ (EEG), يتكون من كاتب حبري كهربي اجهادي يسمى "كريستوجراف" (يعرف الجهاز ككل باسم اوفنر دينوجراف).
في عام 1947, اسس مجتمع تخطيط امواج الدماغ EEG الأمريكي أول مؤتمر (EEG) عالمي. في عام 1953 وصف كليتمان و اسيرينسكي النوم "ذو حركة العين السريعة".
في عام 1950, طور وليم جراي والتر مساعد لتخطيط الدماغ (EEG) يسمى "الرسم الدقيق لتخطيط الدماغ (EEG Topography)” , بحيث سمح بتخطيط النشاط الكهربائي على طول سطح الدماغ. تمتع هذا الاختراع بشعبية كبيرة, و كان يعتقد انه سيكون ذو اهمية كبيرة في علم النفس, لكنه لم يتم قبوله نهائياً من علماء الأعصاب و بقي لفترة طويلة كأداة بحثية.

البحث المستقبلي

يستخدم تخطيط امواج الدماغ لعدة اهداف بالإضافة إلى استخداماته التقليدية في التشخيص السريري وعلم الاعصاب الدماغية التقليدية. كانت من استخداماته الاولى خلال الحرب العالمية الثانية بواسطة سلاح الجو الأمريكي لمتابعة الطيارين المعرضين لخطر التشنج، ما زال تسجيلات تخطيط امواج الدماغ طويلة المدى يستخدم حتى يومنا هذا في مرضى الصرع لتوقع التشنجات.
لا يزال التغذية الراجعة العصبية فرعا مهما، و في معظم اشكاله المطورة استخدم كأساس لواجهات ربط الدماغ مع الحاسوب. كما يستخدم تخطيط امواج الدماغ أيضا في مجال علم التسويق العصبي.
يتغير تخطيط امواج الدماغ مع اختلاف الادوية المؤثرة على وظائف الدماغ، فالمواد الكيميائية المكونة لها تعتبر اساس في علم النفس الدوائي.
سجلت تجارب بيرجر الاولى تأثير الادوية على تخطيط امواج الدماغ. طور علم تخطيط امواج الدماغ الدوائي طرقا للتعرف على المواد التي تؤثر على وظائف الدماغ، للاستفادة منها في استخدامات علاجية و ابتكارية.
تحاول هوندا تطوير نظام يمكّن العامل على التحكم برجله الالي (Asimo) من خلال (EEG)، تأمل هذه التقنية في الاندماج مع سياراتها.
يستخدم تخطيط امواج الدماغ كدليل في المحاكمات الجنائية في مدينة ماهاراسترا الهندية.