Elektroentsefalograafia

Elektroentsefalograafia (EEG) on mitteinvasiivne meetod peaaju bioelektrilise aktiivsuse mõõtmiseks. Seda mõõdetakse entsefalograafi abil ning tulemuseks saadakse elektroentsefalogramm. Võrreldes teiste ajukuvamismeetoditega (näiteks PET, fMRI) on EEG üks kiiremaid, mistõttu kasutatakse seda enamasti mingi ajus toimuva sündmuse ajaliseks määratlemiseks ning kombineeritakse sageli mõne sellise ajukuvamismeetodiga, millel on parem ruumiline eristusvõime. Elektronentsefalograafia oli esimene meetod ajuaktiivsuse mõõtmiseks. EEG mõõdab muutusi elektrilises aktiivsuses peanahale paigutatud elektroodide abil. Tegevuspotentsiaalide edasikandumine neuronites viib muutusteni ümberkaudsete neuronite elektriväljas. Kuna EEG mõõdab aktiivsuse muutust ajas, sobib see eriti hästi uurimaks, kui pikk aeg kulub ajul mingile keskkonnas toimuvale sündmusele reageerimiseks. Ajulained, tuntud ka kui ajurütmid, on aju elektrilise aktiivsuse kõikumised. Ajulaineid eristatakse vastavalt nende sagedusele ja amplituudile. Deltalaineid seostatakse sügava unega, teetalaineid pindmise unega, alfalaineid rahuliku, silmad kinni ärkvelolekuga, beetalaineid aktiivse mõtlemise ja tähelepanuga ning gammalaineid mingist sündmusest tuleneva aju sünkroonumisega. Sündmuspotentsiaalid (event-related potentials) on pinge kõikumised, mis on ajaliselt seotud mingi sündmusega. Sündmuspotentsiaalid jaotuvad eksogeenseteks ja endogeenseteks. Endogeensed komponendid sõltuvad stiimuli füüsilistest omadustest (näiteks suurus, intensiivsus). Endogeensed komponendid on seotud ülesande omadustega (näiteks, mida osaleja peab stiimuliga tegema). "Elektroentsefalograafiat rakendatakse kõige rohkem epilepsia erinevate vormide diagnostikas. Generaliseerunud (üldiste) epilepsiahoogude puhul võib EEG kajastada spetsiifilisi muutusi. Uuringu positiivne leid on olulise tähtsusega nii epilepsia diagnoosimisel kui hoogude iseloomule sobiva ravimi valikul, samas ei välista negatiivne leid epilepsiahoogude esinemist. EEG põhjal saab selgitada teadvuseta ehk komatoossete seisundite põhjusi ja ennustada haiguse kulgu, diagnoosida peaajupõletikke ja ajusurma." Lisaks epilepsiale aitab EEG täpsustada "erinevaid krambihoogusid, teadvuskaotushoogusid, traumast tingitud ajukahjustust, teadvushäiret ja ajusurma. Osadel juhtudel saab uuringu abil hinnata ka ravi efektiivsust." "Une-EEG ehk unedeprivatsiooni-EEG eesmärk on registreerida aju aktiivsust väsimuse ja une ajal." EEG on ka suurepärane võimalus uurida muusika ja keelega seotud valdkondi, kus ajastus mängib olulist rolli. EEG registreerib ära lisaks sündmuspotentsiaalile ka sündmusega mitteseotud neuronite aktiivsuse. Sündmuspotentsiaalist tuleneva signaali ja müra suhe ühekordsel mõõtmisel on aga väga väike, mistõttu keskmistatakse EEG signaal mitmekordse (näiteks 50–100) stiimuli esitamise peale stiimuli alguse suhtes. "Tulemused esitatakse graafiliselt nii, et x-teljel on aeg (millisekundites) ja y-teljel on potentsiaal (mikrovoldid)". Graafik koosneb reast positiivsetest ja negatiivsetest väljaulatuvatest punktidest, mis nimetatakse vastavalt kas "P" või "N", lisades sinna järele kas järjekorranumbri (nt P1, P2) või umbkaudse toimumisaja millisekundites (nt P200, N500). EEG mõõtmisega saadav signaal on peamiselt pärit ajukoorest ning see on alati kombinatsioon mitmest erinevast lainest. Oluline on aru saada, milline laine on dominantne. Artefaktideks nimetatakse tegevusi ja sündmusi, mis mõjutavad EEG signaali, kuid ei ole pärit ajust. EEG salvestab aju tekitatud elektrilisi signaale peanaha erinevatesse kohtadesse kinnitatud elektroodide abil. Seda meetodit peetakse võrdlemisi ohutuks, kuna see on mitteinvasiivne ning ei stimuleeri. Oluline on meeles pidada, et ühe elektroodiga mõõdetud elektriline aktiivsus ei pruugi pärineda selle elektroodi lähipiirkonnast. Elektroodid kinnitatakse eelnevalt puhastatud peanahalele ning parema kontakti saavutamiseks kasutatakse peanaha ja elektroodide vahel spetsiaalset spetsiaalset vees lahustuvat pastat. Elektroode paigutatakse vajadusest tulenevalt erinevate rahvusvaheliselt tunnustatud süsteemide järgi, mida on kirjeldatud järgnevates alapeatükkides. Unipolaarse EEG mõõtmise puhul mõõdab üks elektrood aju elektrilist aktiivsust ning seda võrreldakse teise elektroodiga, mis on paigutatud viitekohale, kuhu aju elektriline aktiivsus ei ulatu (näiteks kõrvalest). Bipolaarse EEG mõõtmise puhul on mõlemad elektroodid paigutatud eri kohtadesse peanahal ning mõõdetakse nende edastatavate signaalide erinevust. 10–10-süsteemis asetsevad elektroodide read üksteisest võrdsel kaugusel nii, et laubal ja kuklamuhul olevate elektroodide vaheline pikkus on jaotatud kümneks võrdseks osaks. "(...) elektrood Cz peab 18 asuma täpselt poole peal mõõdetuna kulmude vahelt kuklamuhuni ning elektrood Iz peab jääma kuklakuhmu kohale". Elektroodid on nimetatud vastavalt asukohale. "F" viitab frontaal- ehk otsmikusagarale, "P" parietaal- ehk kiirusagarale, "O" oktsipitaal- ehk kuklasagarale, "T" temporaal- ehk oimusagarale ning "C" tsentraalsusele ehk kesksusele. Paremal poolkeral on paarisarvud, vasakul paaritud arvud ning keskjoont tähistab "z". Numbrid on järjestatud kasvavalt alates keskjoonest. 10–20-süsteemis asetsevad elektroodide read sarnaselt 10–10-süsteemile, kuid mõned read on jäetud vahelt ära nii, et ridadevahelise kauguse jaotus on järgmine: 10%, 20%, 20%, 20%, 20%, 10%. Aju elektriliste omaduste avastajaks peetakse inglise teadlast Richad Catonit (1842–1926). Ta mõõtis loomade ajude elektrilist aktiivsust tundliku galvanomeetriga ning märkas selle muutusi une ajal ning selle puudumist pärast surma. Esimene inimese EEG mõõtis saksa psühhiaater Hans Berger (1873–1941) aastal 1924 ning esimesed epilepsiaga seotud teravikud näitasid elektroentsefalogrammis ära Fisher ja Lowenback aastal 1934. Esimesed EEG laborid loodi USA-s 1930. ja 1940. aastatel. Väli, Liis; Rosental, Merit (2023). "Elektroentsefalograafia (EEG)". Tartu Ülikooli Kliinikum. Vaadatud 14.12.2023. Rojas, Gonzalo M.; Alvarez, Carolina; Montoya, Carlos E.; de la Iglesia-Vayá, María; Cisternas, Jaime E.; Gálvez, Marcelo (24. aprill 2018). "Study of Resting-State Functional Connectivity Networks Using EEG Electrodes Position As Seed". Frontiers in Neuroscience. 12 – cit. via Frontiers. Tan, Siu-Lan; Pfordresher, Peter; Harré, Rom (2018). Psychology of Music. From Sound to Significance (inglise) (teine trükk). London ja New York: Routledge. Lk 57. Srimaharaj, Wanus; Chaisricharoen, Roungsan; Chaising, Supansa; Chaising, Supansa; Sittiprapaporn, Phakkharawat; Sittiprapaporn, Phakkharawat (veebruar 2018). "Classification of human brain attention focused on meditation, effected by L-theanine acid in Oolong tea". ResearchGate. Vaadatud 15. detsembril 2023. Kropotov, Juri D. (2016). Functional Neuromarkers for Psychiatry. Applications for Diagnosis and Treatment (inglise). Academic Press. Lk 59–78. ISBN 978-0-12-410513-3. Ward, Jamie (2006). The Student's Guide to Cognitive Neuroscience (inglise) (esimene trükk). Hove ja New York: Psychology Press. Asser, Toomas. "Elektroentsefalograafia". kliinik.ee. Vaadatud 15. detsembril 2023. Loog, Anneli (märts 2019). "Elektroentsefalograafia (EEG) lastel". Tartu Ülikooli Kliinikum. Vaadatud 15. detsembril 2023. Väli, Liis; Rosental, Merit (2023). "Une-elektroentsefalograafia (une-EEG)". Tartu Ülikooli Kliinikum. Vaadatud 16. detsembril 2023. Zschocke, Stephan (2002). Hansen, H. C. (toim). Klinische Elektroenzephalographie (saksa). Berlin ja Heidelberg: Springer. Lk 651–685. Väli, Liis; Rosental, Merit (2023). "Elektroentsefalograafia (EEG)". Tartu Ülikooli Kliinikum. Vaadatud 15. detsembril 2023. Ahmed, Junaid (detsember 2016). "Brain Machine Interface using EEG Sci-fi to Reality Neural Interface Engineering Brain Machine Interface using EEG 1 BRAIN MACHINE INTERFACE USING EEG". ResearchGate. Vaadatud 15. detsembril 2023. "AN ANALYSIS OF TWO COMMON REFERENCE POINTS FOR EEGS". National Library of Medicine. Detsember 2016. Vaadatud 15. detsembril 2023. Yao, D.; Qin, Y.; Hu, S.; Dong, L.; Bringas Vega, M. L.; Valdés Sosa, P. A. (2019). "Which Reference Should We Use for EEG and ERP practice?". Brain topography. 32 (4): 530–549 – cit. via Springer Link. Anete Viise, magistrikraad, 2020, (juh) Maie Bachmann; Renate Rutiku, Ruumitähelepanu mõju ootuspärasusest tingitud illusoorsele tajule: EEG uurimus, Tallinna Tehnikaülikool, Infotehnoloogia teaduskond, Tervisetehnoloogiate instituut Britton, J. W.; Frey, L. C.; Hopp, J. L. (2016). St. Louis EK, Frey LC (toim). Electroencephalography (EEG): An Introductory Text and Atlas of Normal and Abnormal Findings in Adults, Children, and Infants [Internet] (inglise). Chicago: American Epilepsy Society. Tartu Ülikooli Kliinikumi patsiendiinfo: EEG