الکتروانسفالوگرافی گوش

**الکتروانسفالوگرافی گوش** یا **ایر-EEG** روشی برای اندازه‌گیری پویایی فعالیت مغزی از طریق تغییرات بسیار کوچک ولتاژ روی سطح پوست است که معمولاً با قرار دادن الکترودها روی پوست سر انجام می‌شود. در ایر-EEG، الکترودها به‌طور انحصاری درون یا پیرامون بخش خارجی گوش قرار می‌گیرند. این کار باعث می‌شود دستگاه هم بسیار نامشهودتر باشد و هم آزادی حرکت بیشتری برای فرد ایجاد کند، در مقایسه با الکتروانسفالوگرافی (EEG) کاملِ پوست سر؛ اما در عین حال موجب کاهش قابل توجه دامنهٔ سیگنال و همچنین محدود شدن نواحی مغزی قابل اندازه‌گیری می‌شود.

به‌طور کلی می‌توان آن را به دو دسته تقسیم کرد: دسته‌ای که الکترودها صرفاً در حفرهٔ گوش و مجرای شنوایی قرار می‌گیرند، و دسته‌ای که الکترودها را در نزدیکی گوش (معمولاً پشت لالهٔ گوش) مخفی می‌کنند. به‌طور معمول، نوع نخست بیشترین نامشهود بودن را دارد، اما در عوض سیگنال آن پر از نویز و چالش‌برانگیزتر است.

ایر-EEG گزینهٔ مناسبی برای گنجاندن در دستگاه‌های پوشیدنی شنوایی به‌شمار می‌آید، هرچند به‌دلیل پیچیدگی بالای حسگرهای ایر-EEG، تاکنون چنین کاری عملی نشده است.

## تاریخچه
ایر-EEG نخستین بار در یک درخواست ثبت اختراع توصیف شد، و پس از آن در دیگر انتشارات علمی نیز مطرح گردید.

از آن زمان تاکنون، این فناوری به حوزه‌ای گسترده تبدیل شده که توسط گروه‌های پژوهشی متعدد، همکاری‌های علمی و همچنین شرکت‌های خصوصی دنبال می‌شود.

از نمونه‌های برجستهٔ این فناوری می‌توان به سامانهٔ **cEEGrid** (تصویر سمت راست) و همچنین گوشی‌های سه‌بعدی چاپ‌شده در آزمایشگاه *فناوری عصبی*(تصویر بالا) اشاره کرد. همچنین تلاش‌هایی برای ساخت گوشی‌های عمومی درون‌گوشی نیز در جریان است.

بندانگشتی|315x315px|نمایش چندین cEEGrid بر روی سرهای مدل

## کاربردها در پژوهش
امکان در نظر گرفتن حوزه‌های پژوهشی متعددی وجود دارد که در آن‌ها یک سامانهٔ EEG نامشهود و نامرئی می‌تواند سودمند باشد.

نمونه‌های خوب این کاربردها را می‌توان در مطالعات مربوط به پویایی‌های گروهی یا آموزش دید، جایی که بسیار ارزشمند است بتوان اثر رویدادهای مختلف بر افراد را پایش کرد، در حالی که همچنان تجربهٔ طبیعی آن رویدادها برایشان حفظ شود. در این زمینه، مقایسهٔ دقیق میان ایر-EEG و EEG معمولیِ پوست سر اهمیت دارد، چراکه نتایج باید در میان این دو سامانه قابل مقایسه باشند. این مقایسه در چندین پژوهش انجام شده است.

در این مطالعات مشخص شده که اندازه‌گیری‌های ایر-EEG در حوزهٔ فرکانس با EEG پوست سر قابل مقایسه است؛ با این حال، فعالیت ثبت‌شده در حوزهٔ زمان توسط این دو سامانه تفاوت قابل توجهی دارد. چندین مقاله مدل‌هایی (مدل‌های «پیشرو» ایر-EEG) ارائه کرده‌اند که نشان می‌دهد میدان الکتریکیِ ناشی از منابع الکتریکی مغز چگونه به پتانسیل‌های ثبت‌شده در گوش نگاشت می‌شود.

مدل‌های پیشرو ایر-EEG امکان پیش‌بینی پتانسیل‌های ثبت‌شده در گوش برای یک پدیدهٔ عصبی خاص را فراهم می‌کنند و می‌توانند به بهبود درک این موضوع کمک کنند که کدام منابع عصبی با ایر-EEG قابل اندازه‌گیری هستند.

بندانگشتی|581x581px|نمونه‌ای از نقشهٔ توزیع پتانسیل در پوست سر (وسط) همراه با نقشه‌های متناظر در گوش‌ها (چپ و راست). این نقشه‌ها پتانسیل روی پوست سر و در گوش‌ها را برای یک منبع دوقطبی مغزی نشان می‌دهند و با استفاده از مدل پیشروی شخصی‌سازی‌شدهٔ ایر-EEG، همان‌گونه که در پژوهش ''سایمون ال. کاپل'' و همکاران شرح داده شده، محاسبه شده‌اند.

## ایر-EEG با الکترود خشک
**ایر-EEG با الکترود خشک** روشی است که در آن هیچ ژلی میان الکترود و پوست به‌کار نمی‌رود.
این روش به‌طور کلی راحتی و سهولت استفاده را برای ثبت‌های طولانی‌مدت و در شرایط واقعی افزایش می‌دهد. از آنجا که هیچ ژلی روی الکترودها به‌کار نمی‌رود، کاربر می‌تواند دستگاه ایر-EEG را بدون نیاز به کمک دیگران روی گوش خود نصب کند.

بندانگشتی|337x337px|نمونه‌ای از ایر-EEG با چگالی بالا. در سمت چپ یک گوشی ایر-EEG با چگالی بالا درون گوش نصب شده است. در سمت راست، یک گوشی نرم با الکترودهای خشک دیده می‌شود.

الکترودهای خشک برای انجام ثبت‌های ایر-EEG با چگالی بالا به‌کار رفته‌اند؛ این ثبت‌ها امکان ترسیم پاسخ مغز بر روی یک نقشهٔ سه‌بعدی توپوگرافیک از گوش را فراهم می‌کنند.

هنگام استفاده از الکترودهای خشک، رابط میان پوست و الکترودها عمدتاً توسط ویژگی‌های الکتروشیمیایی مادهٔ الکترود، طراحی مکانیکی الکترود، ویژگی‌های سطحی آن و همچنین نحوهٔ ثابت‌سازی الکترود روی پوست تعیین می‌شود.

برای بهبود این جنبه‌ها در ایر-EEG، استفاده از الکترودهای نانوساختار و گوشی‌های نرم پیشنهاد شده است. همچنین ابزارهای الکترونیکی باید با دقت طراحی شوند تا با الکترودهای خشک سازگار باشند.

## پایش در زندگی واقعی
وضعیت مغز انسان تحت تأثیر محیط پیرامون قرار دارد و پاسخ‌های مغزی نیز از وضعیت درونی مغز تأثیر می‌پذیرند؛ بنابراین، محدود کردن پژوهش‌های مغزی به آزمایشگاه یک محدودیت بنیادی به‌شمار می‌آید. پایش مغز با ایر-EEG در شرایط واقعی این محدودیت را برطرف می‌کند و امکان مطالعهٔ پاسخ‌های برانگیخته و پاسخ‌های خودبه‌خودی مرتبط با موقعیت‌های روزمره را فراهم می‌سازد.

ماهیت فشرده و نامشهود دستگاه‌های ایر-EEG آن‌ها را برای پایش مغز در زندگی واقعی مناسب می‌سازد.

یکی از مشکلات کلی در ثبت EEG، تداخل ناشی از نویز و آرتیفکت‌ها است. در محیط آزمایشگاهی، آرتیفکت‌ها و تداخل‌ها تا حد زیادی قابل اجتناب یا کنترل‌اند، اما در زندگی واقعی این موضوع چالش‌برانگیز است. آرتیفکت‌های فیزیولوژیک دسته‌ای از آرتیفکت‌ها هستند که منشأ زیستی دارند و در برابر آرتیفکت‌های ناشی از تداخل الکتریکی قرار می‌گیرند. یک مطالعه دربارهٔ آرتیفکت‌های فیزیولوژیک در ایر-EEG نشان داد انقباض عضلات فک در ایر-EEG آرتیفکت‌های بیشتری نسبت به EEG پوست سر ایجاد می‌کند، در حالی که پلک‌زدن تأثیری بر ایر-EEG نداشت.

## پایش خواب
یکی از کاربردهای امیدبخش ایر-EEG پایش بلندمدت خواب است، جایی که در حال حاضر نیاز به یک جایگزین کاربرپسندتر (و ارزان‌تر) برای معیار طلایی پلی‌سومنوگرافی وجود دارد.

بنیاد نوآوری دانمارک اخیراً پروژه‌ای بزرگ را برای استفاده از ایر-EEG در پایش خواب، در همکاری میان صنعت و دانشگاه آرهوس دانمارک، تأمین مالی کرده است. با این حال، توسعهٔ دستگاه پایش خواب مبتنی بر ایر-EEG تلاشی جهانی است و نمونه‌های برجستهٔ دیگری نیز در دانشگاه کلرادو، کالج سلطنتی لندن و همچنین دانشگاه آکسفورد در جریان است.

## کاربردهای تجاری احتمالی
با وجود نبود محصولات تجاری مبتنی بر ایر-EEG در بازار، چندین شرکت سرمایه‌گذاری خود را در این فناوری آشکار کرده‌اند. در صدر این شرکت‌ها، تولیدکنندگان سمعک مانند **اتیکن ** و** ویدکس** به همراه شرکت وابسته‌اش **مهندسی T&W** قرار دارند. این شرکت‌ها در حال بررسی کاربردهای مرتبط با سمعک هستند، که شواهدی از امکان‌پذیری آن موجود است، و همچنین توسعهٔ یک هشداردهندهٔ هیپوگلیسمی.

دیگر کاربردهای بالقوه‌ای که مورد بررسی قرار گرفته‌اند شامل تشخیص خواب‌آلودگی راننده, رابط مغز-رایانه و شناسایی بیومتریک می‌شوند.

## پانویس

## منابع

رده:الکتروانسفالوگرافی
رده:رابط مغز و رایانه
رده:الکترودیاگنوزیس
رده:الکتروفیزیولوژی
رده:فیزیولوژی عصبی
رده:فناوری مغز و اعصاب